B останні роки інтенсивно розвивається технологія отримання нанопорошків, яка базується на явищі електричного вибуху провідників (ЕВП). За своєю природою ЕВП, як метод отримання нанопорошків, поєднує в собі ознаки обох підходів (провідник руйнується під дією електричного струму і методів випаровування-конденсації - значна частина матеріалу провідника в процесі електровибуху переходить в газоподібний стан).
Під електричним вибухом провідників розуміють різку зміну фізичного стану металу в результаті інтенсивного виділення в ньому енергії при пропусканні імпульсу струму великої густини ( > 106 А/см2), що призводить до порушення електропровідності і супроводжується виділенням продуктів диспергування, генерацією ударних хвиль і електромагнітного випромінювання [1]. В процесі електровибуху матеріал провідника знаходиться в екстремально нерівноважних умовах, пов'язаних з швидким нагрівом металу і наступним швидким охолодженням продуктів диспергування при наявності електричного і магнітного полів, інтенсивним тепло- і массопереносом, іонізацією, дифузією. Завдяки такаим процесам нанодисперсні метали мають ряд незвичайних властивостей в порівнянні з НМ, отриманими іншими способами.
При електричному вибуху провідників споживана електроенергія перетворюється в роботу по нагріванню матеріалу провідника в конденсованому стані, випаровуванню металу, іонізації, утворенню нових поверхонь з розривом хімічних зв'язків - розпаду металу на кластери та розльоту продуктів вибуху. Процес енерговиділення можна охарактеризувати наступними характеристиками: розрядним струмом i, падінням напруги на провіднику u, його активним опором r, потужністю N, енергією W, введеної в провідник до моменту часу t.
Введена в провідник енергія є однією з найважливіших характеристик вибуху, яка визначає величину і швидкість зміни опору, термодинамічний стан провідника, швидкість розширення продуктів вибуху, розміри утворених частинок та ін. При аналізі ЕВП ми використовується поняття: об'ємна густина енергії е, яка дорівнює відношенню величини введеної в провідник енергії до початкового об'єму провідника, та досягнутий перегрів е/ес, який являє собою відношення об'ємної густини енергії до енергії сублімації матеріалу провідника ес.
Основним методом визначення енергетичних характеристик ЕВП є метод спільної обробки осцилограм струму і напруги. Потужність визначається за співвідношенням:
f (1)
Використаєм метод розрахунку енергії, опору та потужності за осцилограмою струму і вихідним параметрам вибуху. Для RLC-контура вираз для розрахунку енергії W має наступний вигляд:
f (3.2)
де f- зменшення заряду конденсатора, яке визначається графічним інтегруванням осцилограми струму; U0 - початкова напруга на конденсаторі; С - ємність конденсатора.
Зменшення заряду конденсатора в момент часу t рівне площі під кривою струму:
f(3)
Індуктивность L і активний опір контуру Rk визначаються з осциллограми струму короткого замикання за співвідношеннями:
f(4)
f являє собою енергію магнітного поля контура. Якщо l = lk (критична довжина), то f.
fдорівнює площі під кривою струму з координатами, рівними квадрату координат під осцилограмою струму:
f
f – енергія, яка розсіюється на активному опорі контура.
Таким чином, формула для розрахунку енергії W є різницею між накопиченою енергією і енергією магнітного поля контуру, а також енергією, що розсіюється на активному опорі контура. Густина енергії провідника визначається за співвідношенням:
f (5)
1. Garsia M. Magnetoresistance in excess of 200 % in Ballistic Ni Nanocontacts at Room Temperature and 1000e / M. Garsia, Y.-W. Zhao // Phys. Rev. Lett. – 2009. – Vol. 82 (14). – P. 2923-2926.
