Механически стимулированное выделение газа

Механически стимулированное выделение газа

Механически стимулированное выделение газа: что это и почему это важно

Механически стимулированное выделение газа (МСГЭ) — это интересное и сложное явление, которое включает в себя множество физических и химических процессов. Эти процессы происходят на поверхности и внутри твердых тел под воздействием механического напряжения, что приводит к выделению газов. МСГЭ является частью более широкой категории явлений, известных как механически стимулированная нейтральная эмиссия.

Эксперименты, связанные с МСГЭ, часто проводятся в условиях сверхвысокого вакуума. Это необходимо для того, чтобы минимизировать влияние внешних факторов и получить более точные результаты. Важно отметить, что МСГЭ отличается от других процессов, таких как механически стимулированная газовая абсорбция, которая может происходить, например, при фреттинг-коррозии металлов или при воздействии газов под высоким давлением.

Феноменология МСГЭ

Одной из ключевых особенностей МСГЭ является то, что испускаемые газы ограничены молекулами, которые находятся на поверхности твердого тела. Это явление противоположно механически стимулированной газовой абсорбции, где газы могут поглощаться материалом. Существует несколько основных источников, из которых происходит выделение газа:

1. Газовые молекулы, адсорбированные на поверхности твердого тела.
2. Газы, растворенные в объеме материала.
3. Газы, которые могут быть заключены или застрять в микровоздушных пустотах, дефектах и других неоднородностях в материале.
4. Газы, образующиеся в результате механической активации химических реакций.

Для того чтобы вызвать МСГЭ, механическое воздействие на твердое тело может быть различным: это может быть растяжение, сжатие, кручение, сдвиг, трение и другие виды механических нагрузок. Исследования показывают, что МСГЭ чаще всего связано с пластической деформацией, разрушением и износом материала. В то время как при упругой деформации выделение газа практически не наблюдается, оно может проявляться при превышении предела упругости, когда начинается микропластическая деформация.

Состав выделяемых газов

В зависимости от источников выделяемых газов, состав может варьироваться. Обычно в выделяемых газах можно обнаружить:

— Водород, который может быть связан с газами, растворенными в материале.
— Аргон, который часто встречается в покрытиях, полученных методом физического осаждения из паровой фазы (PVD).
— Метан, который может образовываться в результате механической активации химических реакций.
— Воду, которая может быть связана как с адсорбцией, так и с химическими реакциями.
— Моно- и диоксид углерода, которые также могут быть связаны с различными процессами выделения газа.

Несмотря на то что механизмы МСГЭ все еще остаются не до конца понятными, эксперименты показывают, что выделение газа может быть связано с различными процессами, происходящими в материале под механическим воздействием. Например, тепловой эффект, как правило, не оказывает значительного влияния на выделение газа при малых нагрузках.

Терминология в области МСГЭ

Поскольку МСГЭ является междисциплинарной областью науки, терминология, связанная с этим явлением, еще не устоялась. Разные исследователи могут использовать различные термины в зависимости от их подхода (химического, физического, механического и т. д.), конкретного механизма выделения газа и типа механической активации. Вот некоторые из терминов, которые могут встречаться в литературе:

— Механически стимулированное выделение газа (MSO)
— Трибодесорбция
— Трибоиэмиссия
— Фрактовыпуск
— Эмиссия атомов и молекул
— Выделение газа, стимулированное трением
— Выделение газа, стимулированное деформацией

Десорбция, включая трибодесорбцию и фрактодесорбцию, относится к процессу выделения газов, которые были растворены в объеме или адсорбированы на поверхности. Таким образом, десорбция является лишь одним из процессов, способствующих МСГЭ. Дегазация — это технический термин, который обычно используется в вакуумной науке. В этом контексте термин «выделение).