Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

ВОЗМОЖНЫЕ СОСТОЯНИЯ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ, НАНОРАЗМЕРНЫХ И ФРАКТАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ АНТИФРИКЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Иванов В.В. 1
1 АО ОКТБ «ОРИОН»
Предложены варианты описания возможных структурных состояний кристаллических и наноразмерных объектов и характера их сайт- и сайз-распределений на поверхности композиционных покрытий при трении и износе. Рассмотрены основные компоненты описания (rr, nn, ff) состояний объектов и вероятные характеры их упорядоченности. Проанализированы взаимосвязи вероятных характеров упорядоченности/разупорядоченности кристаллических, наноразмерных объектов и фрактальных структур. Фрактальные структуры могут рассматриваться как возможные аппроксиманты конфигураций межфазных границ, сайт- и сайз-распределений объектов на поверхности антифрикционных композиционных покрытий. В связи с этим структурные состояния включают кристаллические, наноразмерные объекты и фрактальные законы их распределения.
структурное состояние
модулярные структуры
композиционное покрытие
кристаллический объект
наноразмерный объект
фрактальная структура
1. Иванов В.В. Комбинаторное моделирование вероятных структур неорганических веществ. – Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. – 204 с.
2. Иванов В.В., Таланов В.М. // Физика и химия стекла, 2008. – Т.34, № 4. – С. 528–567.
3. Иванов В.В., Таланов В.М. // Кристаллография, 2010. – Т.55. – № 3. – С. 385–398.
4. Иванов В.В., Таланов В.М. // Журн. неорганической химии, 2010. – Т.55 – № 6. – С. 980–990.
5. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания, 2012. – № 3. – С. 56–57.
6. Иванов В.В., Таланов В.М. // Наносистемы: Физика, Химия, Математика, 2010. Т.1. № 1. С. 72–107.
7. Иванов В.В., Таланов В.М., Гусаров В.В. // Наносистемы: Физика, Химия, Математика. – 2011. – Т.2. – № 3. – С. 121–134.
8. Иванов В.В., Шабельская Н.П., Таланов В.М., Попов В.П. // Успехи соврем. естествознания. – 2012. – № 2. – С. 60–63.
9. Иванов В.В., Демьян В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2012. – № 4. – С. 230–232.
10. Иванов В.В., Таланов В.М. / Журн. структурн. химии. – 2013. – Т.54. – № 2. – С. 354–376.
11. Иванов В.В., Таланов В.М. // Кристаллография. – 2013. – Т.58. – № 3. – С. 370–379.
12. Иванов В.В. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № 5. – С. 29–31.
13. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2012. – № 8. – С. 75–77.
14. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2012. – № 10. – С. 78–80.
15. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2012. – № 9. – С. 74–77.
16. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № 7 – С. 74–77.
17. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № 6 – С. 61–63.
18. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № 7 – С. 78–81.
19. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013 – № .6 – С. 64–67.
20. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № .6 – С. 68–72.
21. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № .12. – С. 49–53.
22. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № .12. – С. 53–56.
23. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № .12. – С. 56–60.
24. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № .12. – С. 60–64.
25. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .1. – С. 34–37.
26. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .1. – С. 29–33.
27. Иванов В.В., Таланов В.М. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .1. – С. 38–41.
28. Иванов В.В. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – Спецвып. Проблемы трибоэлектрохимии. – 2005. – С. 128–130.
29. Иванов В.В., Щербаков И.Н. Моделирование композиционных никель-фосфорных покрытий с антифрикционными свойствами. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. – 112 с.
30. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 8–1. – С. 67–70.
31. Иванов В.В., Марченко С.И. // Научная мысль Кавказа. – Спецвыпуск, 2006. – С. 87–89.
32. Иванов В.В., Щербаков И.Н., Иванов А.В., Марченко С.И. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2008. – № 5. – С. 67–69.
33. Кукоз Ф.И., Иванов В.В., Балакай В.И., Христофориди М.П. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2008. – № 4. – С. 123–128.
34. Иванов В.В., Арзуманова А.В., Балакай И.В., Балакай В.И. // Журн. прикладной химии, 2009. – Т.82. – Вып. 5. – С. 797–802.
35. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2010. – № 3. С. 73–77.
36. Иванов В.В., Щербаков И.Н., Иванов А.В. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2010. – № 1. – С. 84–87.
37. Иванов В.В., Попов С.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2014. – № 1(20). – Часть1. – С. 8–10.
38. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 5. – С. 146–149.
39. Щербаков И.Н., Иванов В.В., Логинов В.Т. и др. Химическое наноконструирование композиционных материалов и покрытий с антифрикционными свойствами. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки», 2011. – 132 с.
40. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 7–1. – С. 26–28.
41. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 4. – С. 105–108.
42. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 7. – С. 126–128.
43. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 9. – С. 92–97.
44. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .12. – С. 79–84.
45. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 12. – С. 90–93.
46. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 12. – С. 84–90.
47. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 12(2). – С. 90–93.
48. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 12(2). – С. 94–97.
49. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В., Шишка В.Г. // Успехи соврем. естествознания. – 2015. – № .1. – С. 13–15.
50. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В., Шишка В.Г. // Успехи соврем. естествознания. – 2015. – № .1. – С. 16–18.
51. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 7. – С. 100–104.
52. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 7. – С. 96–99.
53. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 7. – С. 121–123.
54. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 7. – С. 124–125.
55. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № 10. – С. 158–160.
56. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № 10. – С. 161–163.
57. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № 9. – С.86–88.
58. Иванов В.В. // Междунар. журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 10(3). – С.493.
59. Иванов В.В. // Междунар. журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 10(3). – С. 493–494.
60. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies, 2013. – № 7–1. – С. 35–37.
61. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 7–1. – С. 28–30.
62. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 7–1. – С. 31–33.
63. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 7–1. – С. 30–31.
64. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 7–1. – С. 33–35.
65. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies. – 2013. – № 8–1. – С. 25–27.
66. Иванов В.В. // Междунар. журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. № 10(3). – С. 493.
67. Ivanov V.V. // International journal of experimental education. – 2014. – № 4. – Part 2. – С. 58–59.
68. Ivanov V.V. // International journal of experimental education. – 2014. – № 4. – Part 2. – С. 59.
69. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .4. – С. 105–108.
70. Ivanov V.V. // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2014. – № 2. Режим доступа: URL: www.science-sd.com/457-24683 (29.10.2014).
71. Scherbakov I.N., Ivanov V.V. // European Journal of Natural History. – 2015. – № 3. – С. 48.
72. Ivanov V.V. // European Journal of Natural History, 2015. – № 3. – С. 36–37.

На основе сформулированных в [1–4] принципов модулярного строения кристаллических фаз, наноструктур и фрактальных структур разработаны методы комбинаторного и итерационного моделирования вероятных структур неорганических веществ, наноразмерных фаз и регулярных фракталов [5–12]. Для получения модулярных структур кристаллов, наноразмерных фаз и фрактальных объектов предложены варианты разбиения и структурирования пространства [13], способы формирования модулярных ячеек [14] и структурных модулей [15]. Проанализирована возможность получения модулярных ячеек из гиперпространственных симплексов [16–20]. Учтены структурные особенности гиперпространства при формировании возможных структурных состояний транзитивных областей предварительно структурированных 2D и 3D пространств [21–27].

Способы описания фазово-разупорядоченного состояния поверхности

Фазово-разупорядоченное состояние поверхности многофазных антифрикционных материалов может быть описано тремя способами:

1) как совокупность фазовой и структурно-фазовой разупорядоченностей, а также структурной разупорядоченности в отдельных кристаллических фазах [1, 28–39];

2) как комплексное структурное состояние поверхности композита, включающее в себя кроме кристаллической r компоненты также наноразмерную n и фрактальную f компоненты [40–50];

3) как модулярное структурное состояние (rr, nn, ff) реально существующих объектов (кристаллических фаз, нанообъектов), а также законов их сайт- и сайз-распределений на поверхности композиционного материала.

Способ 1. Состояние фазовой разупорядоченности сопровождается 2D распределением каждой из фаз от упорядоченного до полностью разупорядоченного, а также квазинепрерывным или дискретным распределением микрочастиц фаз по размерам [28, 30–37]. Системы квазиупорядоченных замкнутых фрактальных кривых могут быть аппроксимантами для 2D сетки межфазных границ [28, 29, 33–35].

В состоянии структурно-фазовой разупорядоченности при трении некоторые фазы в его поверхностных слоях могут перейти в ультрадисперсное состояние (2D-наноструктуры N2m и 1D-наноструктуры N1m) и/или в состояние с другой структурной модификацией [29, 31–35, 36–39]. Если структурные элементы наноразмерных частиц не обладают сферической симметрией, то образуются модулярные наноструктуры вида N2p,or, для которых различают позиционную (p) и ориентационную (or) упорядоченности.

Состояние структурной разупорядоченности предполагает либо наличие в многоподрешеточных структурах определенных фаз разупорядоченных атомов по одной или нескольким подрешеткам данной структуры [28], либо наличие по крайней мере в одном кристаллографическом направлении в m-упорядоченной структуре R3m разупорядоченного расположения атомов. Частично разупорядоченные модулярные наноструктуры R2p,or с кристаллическим законом упорядочения модулей являются частным случаем соответствующих модулярных наноструктур вида N2p,or, в которых формально возможен и фрактальный закон упорядочения [39].

Способ 2. Возможные пространственные компоненты вероятных структурных 2D-состояний детерминистических модулярных структур на поверхности композитов проанализированы [40–50]. Установлено существование 6 разных классов состояний: кристаллический rr, кристаллический наноразмерный rn, наноразмерный nn, кристаллический фрактальный rf, фрактальный гибридный ff, наноразмерный фрактальный nf. Эти классы состояний содержат всего 45 вариантов реализации комбинаторно различных состояний в 2D пространстве. Сформулированы принципы формирования возможных структурных состояний из фрактальных компонент с учетом полугрупповых свойств множества соответствующих 1D генераторов [51] и из наноразмерных компонент с учетом свойств множества соответствующих нанообъектов [52].

Способ 3. Для описания конкретного структурного состояния поверхности могут быть использованы основные 2D состояния модулярных структур: rr – для кристаллических фаз, nn – для наноразмерных структур и ff – для законов распределения их межфазных границ. Тогда формальное состояние поверхности будет выглядеть следующим образом: (rr, nn, ff).

Состояния модулярных структур на поверхности антифрикционных покрытий

Перечислим возможные варианты реализации модулярных структур, охарактеризуем виды состояний модулярных структур, соподчиненные () и с (*) .

опряженные им (*) состояния.

Класс кристаллический (r r), модулярные структуры Rrr2:

(r r) - 2D-кристалл из упорядоченных атомных цепочек, (r r)* = (r r), (r r)  (nr nr),

(r rn) - 2D-кристалл из упорядоченных 1D-нанофрагментов, (r rn)* = (r nr), (r rn)  (nr n),

(r rf) - 2D-кристалл из упорядоченных 1D локальных фракталов, (r rf)* = (r fr), (r rf)  (nr nf),

(rn rn) - 2D-кристалл из упорядоченных наноразмерных частиц, (rn rn)* = (nr nr), (rn rn)  (n n),

(rn rf) - 2D-кристалл из упорядоченных 1D-нанофрагментов и 1D л , (окальных фракталов, (rn rf)* = (nr fr), (rn rf)  (n nf),

(rf rf) - 2D-кристалл из упорядоченных локальных фракталов (детерминистическая фрактальная структура), (rf rf)* = (fr fr), (rf rf)  (nr nr).

(r ro) - 2D-кристалл из разупорядоченных атомных цепочек, (r rо)* = (r rо), (r rо)  (nr nо),

(rn ro) - 2D-кристалл из разупорядоченных 1D-нанофрагментов, (rn rо)* = (nr rо), (rn rо)  (nr nо),

(rf ro) - 2D-кристалл из разупорядоченных 1D локальных фракталов, (rf rо)* = (fr rо), (rf rо)  (nf nо),

(ro ro) - апериодический (аморфный) 2D-кристалл, (ro ro)* = (ro ro), (ro ro)  (nono).

Класс наноразмерный (n n), модулярные структуры Rnn2:

(n n) - 2D-наночастица, (n n)* = (n n),

(n nr) - 2D-нанообъект из упорядоченных 1D-фрагментов структуры, (n nr)* = (n rn),

(n nf) - 2D-нанообъект из упорядоченных 1D локальных фракталов, (n nf)* = (n fn),

(nr nr) - 2D-нанофрагмент структуры, (nr nr)* = (rn rn),

(nr nf) - 2D-нанообъект из упорядоченных 1D-фрагментов структуры и 1D л , (окальных фракталов, (nr nf)* = (rn fn),

(nf nf) - 2D локальный фрактал, (nf nf)* = (fn fn),

(n no) - 2D-нанообъект из разупорядоченных 1D-наночастиц, (n no)* = (n no),

(nr no) - 2D-нанообъект из разупорядоченных 1D-фрагментов структуры, (nr no)* = (rn no),

(nf no) - 2D-нанообъект из разупорядоченных 1D локальных фракталов, (nf no)* = (fn no),

(no no) - апериодический (аморфный) 2D-нанообъект из разупорядоченных 0D-наночастиц, (nono)* = (nono)

Класс фрактальный гибридный (f f), модулярные структуры Rff2 :

(f f) - 2D фрактальная гибридная структура, (f f)* = (f f),

(f fr) - 2D фрактал из 1D детерминистических фракталов, (f fr)* = (f rf),

(f fn) - 2D фрактал из 1D фрактальных нанообъектов, (f fn)* = (f nf),

(fr fr) - 2D детерминистический фрактал, (fr fr)* = (rf rf),

(fr fn) - 2D ф 1D 1D , (рактал из 1D детерминистических фракталов и и 1D , (з 1D фрактальных нанообъектов, (fr fn)* = (rf nf),

(fn fn) - 2D фрактал из 2D фрактальных нанообъектов, (fn fn)* = (nf nf).

Индексы r, n, f и o х ( ), , арактеризуют кристаллический (периодический), наноразмерный, фрактальный и с лучайный (хаотический) законы распределения, соответственно. Всего 10×10×6 = 600 комбинаторно различных вариантов описаний структурных состояний поверхности. Для квазифрактальных конфигураций межфазных границ вариант случайной их реализации не учитывается, т.к. их аппроксимантами являются детерминистические фрактальные R2ff структуры, существующие в д 2D .етерминированном предварительно структурированном 2D пространстве.

Отметим, что в 2D п 1D ( ространстве множество вероятных структурных состояний детерминистических модулярных структур композитов состоит из трех основных автосопряженных 1D состояний (кристалл с а томной структурой rrr, нанообъект nnn, локальный фрактал fff) и т :

рех пар сопряженных между собой состояний:

- кристалл из нанообъектов rn и н анообъект с к ристаллической структурой nr;

- кристалл из локальных фракталов rf и ф рактал с к ристаллической структурой fr;

- нанообъект с ф рактальной структурой nf и ф рактал из нанообъектов fn.

Таким образом, состояния кристаллического класса имеют в к 1D 2D , 1Dачестве сопряженных состояний 1D и 2D н , 1Dанофрагменты и д , 1Dетерминистические фракталы, состояния наноразмерного класса - 1D и 2D с , 1D 2D остояния из наноразмерных частиц и л , 1D 2D окальных фракталов, а с 1D 2D остояния фрактального гибридного класса - 1D и 2D с остояния из локальных фракталов и н анофракталов.

В [53, 54] п , , . - , - [29, 39, 55 72].

роанализировано влияние размерных характеристик возможных состояний, включающих фрактальную и н , . - , - [29, 39, 55 72].

аноразмерную компоненты, на свойства системы модулярных структур. Значения размерностей каждой структуры могут быть использованы при определении квазиупорядоченных сайт-распределений определенных фаз по поверхности композиционных покрытий, сайз-распределений поверхностных фаз и х [29, 39, 55 72].

арактеристик конфигураций межфазных границ и р [29, 39, 55 72].

асчета трибологических свойств поверхности покрытий в с [29, 39, 55 72].

оответствии с [29, 39, 55-72].

Выводы

Предложены варианты описания возможных структурных состояний кристаллических и наноразмерных объектов и характера их сайт- и сайз-распределений на поверхности композиционных покрытий при трении и износе. Рассмотрены основные компоненты описания (rr, nn, ff) состояний объектов и вероятные характеры их упорядоченности. Проанализированы взаимосвязи вероятных характеров упорядоченности или разупорядоченности кристаллических, наноразмерных объектов и фрактальных структур. Фрактальные структуры можно рассматривать как возможные аппроксиманты конфигураций межфазных границ, сайт и сайз-распределений объектов на поверхности антифрикционных композиционных покрытий. В связи с этим структурные состояния включают кристаллические, наноразмерные объекты и фрактальные законы их распределения.


Библиографическая ссылка

Иванов В.В. ВОЗМОЖНЫЕ СОСТОЯНИЯ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ, НАНОРАЗМЕРНЫХ И ФРАКТАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ АНТИФРИКЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 5. – С. 16-19;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35030 (дата обращения: 05.04.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074