Фононная теплопроводность и фазовые равновесия в наночастицах системы Bi-Sb фрактальной формы

Abstract

The thermal conductivity component associated with lattice vibrations is one of the quantities determining the thermoelectric activity of a material. We have simulated the dependences of phase composition and the phonon component of the thermal conductivity associated with it on the shape of nanoparticles of a Bi–Sb alloy with an equiatomic composition and with core–shell configuration. The shape of a particle is simulated by a coefficient corresponding to the extent of deviation of the particle shape from spherical or by its fractal dimension. It is shown that mutual solubilities of components depend on the nanoparticle shape and on the mutual arrangement of coexisting phases, and the thermodynamic equilibrium position for particles with complex morphology corresponds to the homogeneous state. Homogenization of a nanoparticle reduces the phonon component of its thermal conductivity by 70–80%.

Особенности Фазовых Превращений Растворов Полимеров В Деформируемых Пористых Матрицах

“…Микро-и наноструктурные композиционные материалы на основе пористых матриц с включениями жидких [1,2] или твердых [3,4] растворов имеют широкий спектр технологических приложений. Специфические свойства таких композитов в значительной степени обусловлены отличием свойств материалов в микро-и наноструктурах (например, в микро-и нанопорах [1,2], наночастицах [3] и зернах поликристаллического материала [4]) от присущих материалам в макроскопическом состоянии. В частности, термодинамические параметры (температуры, давления и т.…”

“…д.) фазовых переходов [3,5], равновесный фазовый состав в микроструктурах [1,3,5], набор возможных фаз [3,5], их термодинамическая стабильность, а также весь комплекс связанных с фазовым составом свойств могут существенно отличаться от аналогичных характеристик для макросистем. В настоящей работе в рамках термодинамического подхода на примере жидкого бинарного расслаивающегося полимерного раствора в деформируемой пористой матрице показаны закономерности влияния объема и формы поры (задаваемых степенью деформации матрицы) на фазовые равновесия и фазовые переходы во внутрипоровом растворе.…”

“…Положим, что при деформации они приобретают форму эллипсоидов (деформация одноосного растяжения/сжатия); сжимаемость жидкости в поре, согласно [2], не учитывается. Для описания формы поры используем безразмерный коэффициент формы поры k, численно равный отношению площади внутренней поверхности эллиптической поры в деформированной матрице A к площади внутренней поверхности исходной сферической поры A 0 : k = A/A 0 (более детальное изложение данного формализма и обзор различных подходов, включая фрактальные, для параметрического описания геометрических характеристик структуры даны в [1,3,[5][6][7].…”

“…Равновесный состав сосуществующих фаз определяется минимизацией функции Гиббса с учетом энергетического вклада всех границ раздела, при этом объем и коэффициент формы поры, задающие площадь внешней межфазной границы, являются параметрами расчета (основные уравнения модели расслаивания жидких и твердых растворов в системах ограниченного объема подробно приведены в [1,3,5]). Функция Гиббса рассматриваемой системы для каждой из фаз построена в рамках модели Флори−Хаггинса (см.…”

“…4 в [8]). Поверхностные натяжения жидких растворов на внешней (shell) границе описываются в линейном приближении [1,3], температурные зависимости поверхностных натяжений чистых PBD и PS получены в [9]. Поскольку, как показано в [10], величина вклада дисперсионных взаимодействий в поверхностное натяжение обоих компонентов превышает 80%, энергия внутренней (core−shell) границы оценивалась в рамках модели Фоукса (см.…”