RU2180742C1

RU2180742C1 - Approach to optimization of operational properties of hard material

Info

Publication number: RU2180742C1
Application number: RU2000122264/28A
Authority: RU
Inventors: В.А. Решетов
Original assignee: Решетов Вячеслав Александрович
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2002-03-20

Abstract

FIELD: theoretical and applied materials technology. SUBSTANCE: proposed approach to optimization of operational properties of hard material includes execution of technological procedures to change operational properties of material. Technological procedures directed at change of density are conducted. In the course of technological procedures density is controlled and process is carried out till value of density achieves interval of 1.5-5.0 g/cu cm. In this case specific thermal capacity is controlled and process is conducted till value of thermal capacity in interval between 0.4 to 1.2 J/Gk is achieved. As result there appears possibility of optimization of operational properties of hard materials with attainment of their extremely high values characteristic of specific class of hard materials. EFFECT: attainment of extremely high values of properties of hard materials. 9 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области теоретического и прикладного материаловедения и может быть использовано в различных областях науки и техники в целях создания новых и совершенствования известных твердых материалов с регламентированными эксплуатационными свойствами и их прогнозирования. The invention relates to the field of theoretical and applied materials science and can be used in various fields of science and technology in order to create new and improve known solid materials with regulated operational properties and their prediction.

Известны способы получения твердых материалов различного типа назначения и состава, обеспечивающие достижение высоких эксплуатационных показателей путем изменения и оптимизации физико-химических параметров процессов (см.: Л. Ван Флек. Теоретическое и прикладное материаловедение. - М.: Атомиздат, 1975. - 472 С.; Физическое материаловедение в СССР. / История, современное состояние, перспективы развития. - Киев: Наукова Думка. 1986. - 584 С.; Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. - М.: Металлургия. 1989. - 456 С. ; Терлецкий Я.П. Статистическая физика. - М.: Высшая школа, 1994. - 351 С.; Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение. М.: МИСИС. - 1999. - 600 С. ; Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. - М.: Высш. Школа. 2000. - 494 С.). Known methods for producing solid materials for various purposes and composition, ensuring the achievement of high performance by changing and optimizing the physico-chemical parameters of the processes (see: L. Van Fleck. Theoretical and applied materials science. - M.: Atomizdat, 1975. - 472 C .; Physical material science in the USSR. / History, current state, development prospects. - Kiev: Naukova Dumka. 1986. - 584 p .; Geller Yu.A., Rakhstadt A.G. Material science. - M.: Metallurgy. 1989. - 456 S.; Terletsky YP Statistical physics. - M.: You school, 1994. - 351 p .; Solntsev Yu.P., Pryakhin E.I., Voitkun F. Materials Science.M .: MISIS. - 1999. - 600 S.; Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Solid State Physics. - M.: High School. 2000. - 494 S.).

Контроль производственного процесса проводят в основном по следующим параметрам: температура, давление, массовое соотношение компонентов в системе и др. факторам. The control of the production process is carried out mainly by the following parameters: temperature, pressure, mass ratio of components in the system and other factors.

Контроль качества полученных твердых материалов осуществляют по совокупности наиболее важных физических и физико-химических параметров: показателю преломления, прочности, твердости, ползучести, водо-хемостойкости, температуре плавления/размягчения, плотности, теплоемкости, теплопроводности, электропроводности, отношению к различным видам облучения и множеству других показателей. The quality control of the obtained solid materials is carried out according to the combination of the most important physical and physicochemical parameters: refractive index, strength, hardness, creep, water and chemical resistance, melting / softening temperature, density, heat capacity, thermal conductivity, electrical conductivity, relative to various types of irradiation, and many other indicators.

Все эти показатели качества конечного продукта представлены в общих и специальных источниках информации: энциклопедиях, справочниках, монографиях, учебниках, статьях, патентах (см. Физические величины. Справочник./Под ред. И. С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат. 1991. - 1232 С.; Композиционные материалы. Справочник. / Под общ. Ред. В.В.Васильева. - М.: Машиностроение. 1990. - 510 С.; Конструкционные материалы. Справочник. / Под общ. Ред. Б.Н.Арзамасова. - М.: Машиностроение. 1990. - 688 С.; Справочник по композиционным материалам. / Под ред. Дж.Любина. Пер. с англ. - М.: Машиностроение. 1998. T. 1. - 448 С. и др.). All these quality indicators of the final product are presented in general and special sources of information: encyclopedias, reference books, monographs, textbooks, articles, patents (see Physical quantities. Reference book. / Under the editorship of I. S. Grigoriev, E.Z. Meilikhov. - M .: Energoatomizdat. 1991. - 1232 C .; Composite materials. Reference. / Under the general editorship of V.V. Vasiliev. - M .: Mechanical engineering. 1990. - 510 C .; Structural materials. Reference. / Under the general Edited by B.N. Arzamasov. - M .: Mechanical Engineering. 1990. - 688 p .; Handbook of Composite Materials / Edited by J. Lyubin. Engl -. M .: Mechanical T. 1998. 1. -. 448 S., et al)..

Однако в известных источниках информации по материаловедению не обнаружено сведений о зависимости большинства эксплуатационных свойств от одного-трех наиболее главных легкоопределяемых статистических параметров, корректировка которых позволяла бы выводить твердые материалы на предельно высокие эксплуатационные свойства в целом. However, in the well-known sources of information on materials science, no information was found on the dependence of the majority of operational properties on one or three of the most important easily determined statistical parameters, the correction of which would allow to bring solid materials to extremely high operational properties in general.

Известны способы получения различных твердых строительных материалов варьированием состава с последующим измерением плотности. В патенте 2150446, МПК С 04 В 38/08 путем изменения состава полистиролбетонной смеси достигают увеличения предела прочности при сжатии и при изгибе при плотности полистиролбетона 0,85-1,12 г/см³.Known methods for producing various solid building materials by varying the composition with subsequent measurement of density. In the patent 2150446, IPC C 04 B 38/08, by changing the composition of the polystyrene concrete mixture, an increase in the compressive strength and bending at a density of polystyrene concrete of 0.85-1.12 g / cm ^{3 is} achieved.

Известен способ получения жаростойкого пенобетона, плотность готовых изделий из которого находится в диапазоне 0,3-0,4 г/см³, при этом улучшаются теплоизоляционные свойства при обеспечении прочности (см.: патент 2149853 МПК С 04 В 28/08).A known method of producing heat-resistant foam concrete, the density of finished products from which is in the range of 0.3-0.4 g / cm ³ , while improving the insulating properties while ensuring strength (see: patent 2149853 IPC C 04 V 28/08).

Известен способ получения поликристаллического сверхтвердого материала, включающий смешение органического связующего и частиц сверхтвердого материала, вальцевание смеси для получения листа, имеющего плотность 2,5-2,7 г/см³. (См.: заявка 98106239 МПК В 32 В 31/20).A known method of producing polycrystalline superhard material, comprising mixing an organic binder and particles of superhard material, rolling the mixture to obtain a sheet having a density of 2.5-2.7 g / cm ³ . (See: Application 98106239 IPC B 32 V 31/20).

Известен способ изготовления износостойких токопроводящих композиционных материалов, включающий приготовление формовочной смеси, ее обжиг с последующим насыщением пироуглеродом. Изделия имеют плотность не более 2,2 г/см³. (См.: патент 2150444 МПК С 04 В 35/52).A known method of manufacturing wear-resistant conductive composite materials, including the preparation of the molding mixture, its firing, followed by saturation with pyrocarbon. Products have a density of not more than 2.2 g / cm ³ . (See: Patent 2150444 IPC C 04 B 35/52).

Известен способ изготовлении особо твердых износостойких материалов, в частности, бронеэлементов, включающий смешивание и формование компонентов смеси и горячее прессование. Плотность достигает 2,53-2,82 г/см³. (См.: патент 2106326 МПК С 04 В 35/563).A known method of manufacturing particularly hard wear-resistant materials, in particular, armored elements, including mixing and molding the components of the mixture and hot pressing. The density reaches 2.53-2.82 g / cm ³ . (See: Patent 2106326 IPC C 04 V 35/563).

Известен способ изготовления радиационно-безопасного газозолобетона, включающий измерение плотности после проведения всех технологических операций, величина которой составляет 1,3 г/см³. (См.: патент 2145585 МПК С 04 В 38/00).A known method of manufacturing a radiation-safe gas-concrete, including the measurement of density after carrying out all technological operations, the value of which is 1.3 g / cm ³ . (See: Patent 2145585 IPC C 04 B 38/00).

Известен способ изготовления сферических керамических элементов, включающий формование оксида алюминия с последующим измерением твердости (16 МПа) и плотности, равной 95%-99% от теоретической плотности корунда. Но в данном случае измерение плотности не сопровождается ее изменением до оптимальных значений. (См.: заявка 98115716 МПК С 04 В 35/111). A known method of manufacturing spherical ceramic elements, including the formation of alumina with subsequent measurement of hardness (16 MPa) and a density equal to 95% -99% of the theoretical density of corundum. But in this case, the measurement of density is not accompanied by its change to optimal values. (See: Application 98115716 IPC С 04 В 35/111).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является пример получения алмазосодержащих композиционных материалов конструкционного назначения, сочетающие высокие модули упругости, теплопроводность, малую плотность и другие физико-химические свойства. За счет подбора состава плотность материала достигает величин 3,2-3,4 г/см³. Но при этом не предусмотрено целенаправленное измерение и изменение плотности в целях дальнейшего улучшения свойств материала. (См.: патент 2151126 МПК С 04 В 35/52).The closest technical solution to the proposed method is an example of obtaining diamond-containing composite materials for structural purposes, combining high moduli of elasticity, thermal conductivity, low density and other physicochemical properties. Due to the selection of the composition, the density of the material reaches 3.2-3.4 g / cm ³ . But at the same time, purposeful measurement and change in density are not provided in order to further improve material properties. (See: Patent 2151126 IPC C 04 V 35/52).

Описанные способы не являются универсальными. Плотность не является критерием для прогнозирования и целенаправленного изменения комплекса эксплуатационных свойств в лучшую, аномально высокую сторону. В описанных способах плотность является не более чем обычной физической константой, характеризующей конечный вид продукта (материала). Измерение плотности здесь является характеристикой состава материала, а не способа управления процессом улучшения свойств материала. The described methods are not universal. Density is not a criterion for predicting and purposefully changing the set of operational properties for the better, anomalously high. In the described methods, the density is nothing more than an ordinary physical constant characterizing the final form of the product (material). Density measurement here is a characteristic of the composition of the material, not a way to control the process of improving the properties of the material.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка простого универсального и надежного способа оптимизации эксплуатационных свойств твердых материалов с достижением их предельно высоких величин, характерных для конкретных классов твердых материалов. The objective of the invention is to develop a simple universal and reliable method for optimizing the operational properties of solid materials with the achievement of their extremely high values characteristic of specific classes of solid materials.

Поставленная задача достигается тем, что в способе оптимизации эксплуатационных свойств твердого материала, включающем проведение технологических мероприятий для изменения эксплуатационных свойств, согласно техническому решению проводят технологические мероприятия, направленные на изменение плотности, в процессе технологических мероприятий контролируют плотность и процесс ведут до достижения величины плотности в интервале 1,5-5,0 г/см³, при этом дополнительно контролируют удельную теплоемкость и процесс ведут до достижения величины теплоемкости в интервале 0,4-1,2 Дж/(г•К).The problem is achieved in that in a method for optimizing the operational properties of a solid material, including carrying out technological measures to change operational properties, according to the technical solution, technological measures are carried out aimed at changing the density, in the process of technological measures control the density and the process is carried out until a density is reached in the range 1.5-5.0 g / cm ^3, wherein the further control the specific heat, and the process is carried out to achieve the greatness s specific heat in the range of 0.4-1.2 J / (g • K).

Изобретение иллюстрируется чертежами фиг.1-9. The invention is illustrated by the drawings of figures 1-9.

На чертежах соответственно представлены зависимости наиболее важных эксплуатационных показателей пределов прочности при сжатии σ_сж (Фиг.1) и растяжении σ_p, (Фиг.2) удельной теплоемкости Ср (Фиг.3), температурного коэффициента линейного расширения α₁ (Фиг.4), тепло-λ (Фиг.5) и электропроводности ρ_v (Фиг. 6), от плотности твердого тела ρ (г/см³), зависимости пределов прочности при сжатии и растяжении от удельной теплоемкости (Фиг.7), зависимость твердости по Бронеллю от плотности (Фиг.8), зависимость скорости распространения звука в продольном направлении от плотности (Фиг.9). Исходные данные для построения графиков на Фиг.1-9 представлены в сводной таблице 1.In the drawings, are respectively represented the most important function of operating characteristics of compressive strength σ _{compression channel} (1) and tension σ _p, (2) the specific heat Cp (3), the temperature coefficient of linear expansion α ₁ (4) , heat λ (Fig. 5) and electrical conductivity ρ _v (Fig. 6), on the density of the solid ρ (g / cm ³ ), the dependence of the compressive and tensile strengths on the specific heat (Fig. 7), the dependence of hardness Bronell on density (Fig. 8), the dependence of the speed of sound propagation in the longitudinal direction the phenomenon of density (Fig.9). The source data for graphing figure 1-9 are presented in the summary table 1.

Способ осуществляют следующим образом. Измеряют реальную плотность продукта 1 любыми доступными и точными денситометрическими методами (на воздухе, гидростатическим взвешиванием, определением электроемкости, радиометрическим методом и т.п.). Измеренное значение плотности уже служит основанием для предварительного вывода о качестве твердого материала по совокупности его эксплуатационных свойств независимо от природы и способа его получения, то есть уже можно с высокой степенью вероятности прогнозировать, обладает или не обладает этот твердый материал высокими эксплуатационными показателями. The method is as follows. The actual density of the product 1 is measured by any available and accurate densitometric methods (in air, hydrostatic weighing, determination of electric capacity, radiometric method, etc.). The measured density value already serves as the basis for a preliminary conclusion about the quality of a solid material by the totality of its operational properties, regardless of the nature and method of its production, that is, it is already possible to predict with high probability whether this solid material has high performance.

Анализ фиг.1-6, 8, 9 позволяет сделать однозначный вывод о том, что если реальная плотность любого твердого материала находится в области значений от 1,5 до 5,0 см³(1500-5000 кг/м³), то можно ожидать высоких эксплуатационных показателей. Это относится не только к поведению твердых веществ в указанной области плотностей только по представленным на фиг.1-6, 8, 9 показателям, но и к другим эксплуатационным показателям: термостойкость, водостойкость, надежность, долговечность, экологическая безопасность, специфические оптические свойства (показатели преломления, рассеяния, поглощения).The analysis of figures 1-6, 8, 9 allows us to make an unambiguous conclusion that if the real density of any solid material is in the range from 1.5 to 5.0 cm ³ (1500-5000 kg / m ³ ), then expect high performance. This applies not only to the behavior of solids in the indicated density range only according to the indicators presented in Figures 1-6, 8, 9, but also to other operational indicators: heat resistance, water resistance, reliability, durability, environmental safety, specific optical properties (indicators refraction, scattering, absorption).

Как следует из фиг.1-6, наиболее высокие эксплуатационные показатели в совокупности различных по природе твердых веществ (алмаз, корунд, бериллий, кварц, оксиды бериллия и магния, ситаллы, карборунд SiC, титановые и литий-алюминиевые сплавы, нитриды бора и алюминия, некоторые специальные стекла, диборид титана, габбродиабазы, алунд) достигают в еще более узкой области плотностей от 3,0 до 4,5 г/см³(3000-4500 кг/м³). Самые высокие (аномальные) эксплуатационные свойства проявляют твердые материалы (карборунд SiC, алмаз С, корунд Аl₂О₃, рубин, сапфир, ситаллы, углеродные волокна, соединения титана бериллия, магния, бора углерода кремния, алюминия, лития, азота и кислорода, особенно при сочетании элементов с малым атомным объемом) в области плотностей от 3,2 до 4,1 г/см³ (3200-4100 кг/м³), то есть в области плотностей 3,2-4,1 г/см³ твердые тела оказывают самое высокое сопротивление любым видам внешнего воздействия.As follows from figure 1-6, the highest performance in the aggregate of various in nature solids (diamond, corundum, beryllium, quartz, beryllium and magnesium oxides, ceramic, SiC carborundum, titanium and lithium-aluminum alloys, boron and aluminum nitrides , some special glasses, titanium diboride, gabbrodiabase, alundum) reach densities from 3.0 to 4.5 g / cm ³ (3000-4500 kg / m ³ ) in an even narrower range. The highest (abnormal) performance properties are exhibited by solid materials (carborundum SiC, diamond C, corundum Al ₂ O ₃ , ruby, sapphire, glass metals, carbon fibers, titanium compounds of beryllium, magnesium, boron carbon silicon, aluminum, lithium, nitrogen and oxygen, especially when combining elements with a small atomic volume) in the density range from 3.2 to 4.1 g / cm ³ (3200-4100 kg / m ³ ), that is, in the density range 3.2-4.1 g / cm ³ solids have the highest resistance to any kind of external impact.

Анализ патентной и научно-технической информации показал, что последние значения плотностей, при которых достигаются аномально высокие показатели многих эксплуатационных свойств твердых материалов, соизмеримы с плотностью базальта - защитного слоя оболочки Земли (3,25-3,40 г/см), алмаза (3,51 г/см³), муассанита (3,21 г/см³), рубина (3,99 г/см³), сапфира (3,95 г/см), жадеита (3,36 г/см³), дюмортьерита (3,41 г/см³), корунда (3,99 г/см³), то есть твердых каменных материалов, формирование которых в природных неравновесных условиях происходит в поверхностном слое Земли.The analysis of patent and scientific and technical information showed that the latest densities, at which an abnormally high performance of many operational properties of solid materials are achieved, are comparable with the density of basalt - the protective layer of the Earth’s shell (3.25-3.40 g / cm), diamond ( 3.51 g / cm ³ ), moissanite (3.21 g / cm ³ ), ruby (3.99 g / cm ³ ), sapphire (3.95 g / cm), jadeite (3.36 g / cm ³ ) dyumorterita (3.41 g / cm ^3), corundum (3.99 g / cm ^3), i.e. the solid rock materials whose formation in the natural equilibrium conditions occurs in the surface layer Terr and.

Указанные выше и некоторые другие природные и синтетические твердые материалы, имеющие плотность от 3,2 г/см³ до 4,1 г/см³, обладают комплексом уникальных механических, физико-химических, тепловых, электрических, оптических и других эксплуатационных свойств. Этим объясняется повышенный интерес исследователей и технологов к перечисленным веществам. Наличие у этих веществ множества аномально высоких показателей может быть объяснено оптимальным энергетическим балансом сил притяжения-отталкивания между атомами, высокими энергиями связи атомов в молекуле и максимальной компактностью структурной единицы объема вещества.The above and some other natural and synthetic solid materials having a density of 3.2 g / cm ³ to 4.1 g / cm ³ have a complex of unique mechanical, physicochemical, thermal, electrical, optical and other operational properties. This explains the increased interest of researchers and technologists in these substances. The presence of many abnormally high indices for these substances can be explained by the optimal energy balance of the attractive and repulsive forces between atoms, the high binding energies of the atoms in the molecule, and the maximum compactness of the structural unit of the volume of the substance.

Однако сущность предлагаемого изобретения состоит вовсе не в том, чтобы дать объяснение явлению скачкообразного изменения (аномального поведения, значительных флуктуаций) эксплуатационных свойств абсолютного большинства твердых изотропных и анизотропных материалов. However, the essence of the invention is not to explain the phenomenon of spasmodic changes (abnormal behavior, significant fluctuations) in the operational properties of the vast majority of solid isotropic and anisotropic materials.

Главной задачей предлагаемого изобретения является широкое распространение заявленного способа в производстве новых и совершенствовании существующих твердых материалов с целью обеспечения самого высокого уровня их сопротивления любым видам внешнего воздействия, а также в практике научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для оптимизации составов и способов изготовления твердых материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами. The main objective of the invention is the widespread use of the claimed method in the production of new and improvement of existing solid materials in order to ensure the highest level of their resistance to any type of external impact, as well as in the practice of research and development work to optimize compositions and methods of manufacturing solid materials with improved performance.

Достаточно большой разброс точек на зависимостях важнейших эксплуатационных параметров от плотности (фиг.1-6, 8, 9) является вполне правомерным и означает, что обнаруженная закономерность проявления аномальных свойств имеет статистический обобщенный характер. Отдельные частные эксплуатационные свойства некоторых видом твердых материалов, например композиционных материалов типа КМУ, СВАМ; высокопрочных легированных сталей, титановых, бериллиевых, магниевых, алюминиевых сплавов, могут быть очень высокими. Это не противоречит существу предлагаемого изобретения, которое утверждает, что в области плотностей от 1,5 до 5,0 г/см³ уже наблюдаются некоторые аномальные свойства, в области от 3,0 до 4,5 г/см³ многие эксплуатационные свойства выходят на высокий уровень, а в еще более узкой области от 3,2 до 4,1 г/см³ практически весь комплекс эксплуатационных показателей становится сверхвысоким.A sufficiently large scatter of points on the dependences of the most important operational parameters on density (Figs. 1-6, 8, 9) is quite legitimate and means that the revealed pattern of manifestation of anomalous properties has a statistical generalized character. Separate private operational properties of some types of solid materials, for example composite materials such as KMU, SVAM; high-strength alloy steels, titanium, beryllium, magnesium, aluminum alloys can be very high. This does not contradict the essence of the present invention, which claims that in the range of densities from 1.5 to 5.0 g / cm ³ some anomalous properties are already observed, in the range from 3.0 to 4.5 g / cm ³ many operational properties come out to a high level, and in an even narrower region from 3.2 to 4.1 g / cm ^3, almost the entire range of operational indicators becomes ultra-high.

Следует отметить, что в области плотностей твердых материалов менее 1,5 г/см³ (вплоть до ~0) вообще не выявлено каких-либо высоких показателей. Чем ближе мы подходим слева к оптимальной отметке плотности 3,2 г/см³, тем более высоки отдельные эксплуатационные показатели и тем больше этих показателей выходит на аномальные значения. Таким образом, в области 0<ρ<3,2 г/см³ надо искать все возможные способы уплотнения материалов.It should be noted that in the field of densities of solid materials less than 1.5 g / cm ³ (up to ~ 0) no high indicators were revealed at all. The closer we come to the left at the optimum density mark of 3.2 g / cm ³ , the higher the individual performance indicators and the more these indicators reach anomalous values. Thus, in the region 0 <ρ <3.2 g / cm ^{3, one} must look for all possible methods of compaction of materials.

Теоретические примеры скачкообразного улучшения всех эксплуатационных свойств в области 0<ρ<3,2, обусловленных уплотнением материала:
A) С графит (2,8) --> С алмаз (3,51)
Б) Аl мет (2,7) --> нитрид Аl (3,3) --> оксид Аl (3,5) --> рубин (3,99)
B) SiO₂ (2,2) --> Si (2,4) --> SiC (3,3)
Г) Бетон --> железобетон
Д) Стекло (2,2) --> ситалл (2,95)
Е) Высокопрочные волокна "Feldmuhle", "Hertel" (Германия) имеют плотность 3,3 г/см³, уникальные волокна "Эльбор" и "ВНИИТС" - 3,45 и 3,96 соответственно.Theoretical examples of stepwise improvement of all operational properties in the region 0 <ρ <3.2, due to compaction of the material:
A) C graphite (2.8) -> C diamond (3.51)
B) Al met (2.7) -> nitride Al (3.3) -> oxide Al (3.5) -> ruby (3.99)
B) SiO ₂ (2,2) -> Si (2,4) -> SiC (3,3)
D) Concrete -> reinforced concrete
E) Glass (2.2) -> glass (2.95)
E) High-strength fibers "Feldmuhle", "Hertel" (Germany) have a density of 3.3 g / cm ³ , unique fibers "Elbor" and "VNIITS" - 3.45 and 3.96, respectively.

Ж) Полиэтилен низкой плотности (0,9):
- изменение технологического режима процесса --> полиэтилен высокой плотности (0,913-0,950);
- введение наполнителей (талька) --> ПЭНП-НТ - композит (1,02-1,06).G) Low Density Polyethylene (0.9):
- change in the technological regime of the process -> high density polyethylene (0.913-0.950);
- the introduction of fillers (talc) -> LDPE-NT - composite (1.02-1.06).

При этом основные характеристики полиэтилена заметно улучшаются /Э.Л.Калиничев, М. Б. Саковцева. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий. Справочник. - Л.: Химия - 1987 - 416 с./. At the same time, the main characteristics of polyethylene are noticeably improved / E.L. Kalinichev, M. B. Sakovtseva. The choice of plastics for the manufacture and operation of products. Directory. - L .: Chemistry - 1987 - 416 p. /.

Вместе с тем, при плотностях твердых тел более 5,0 г/см³ эксплуатационные свойства постепенно ухудшается, хотя отдельные показатели могут быть еще высокими (например, особые сорта сталей, бронз, латуней, некоторые оксиды циркония, тория). Приведенные факты также не противоречат сути настоящего изобретения, состоящего в достижении максимума совокупности (множества) эксплуатационных свойств.At the same time, at densities of solids of more than 5.0 g / cm ^{3, the} performance is gradually deteriorating, although some indicators may be even higher (for example, special grades of steel, bronze, brass, some oxides of zirconium, thorium). The above facts also do not contradict the essence of the present invention, which consists in achieving a maximum of the aggregate (set) of operational properties.

Дальнейшее увеличение плотности (уплотнение) вплоть до максимально известных значений 22,61 г/см³ (осмий) не приводит к каким-то аномально высоким эксплуатационным показателям в совокупности. При этом отдельные эксплуатационные свойства могут быть высокими. Например, золото имеет высокую хемостойкость, экологическую чистоту, высокую стоимость, но не обладает прочностью, твердостью. Вольфрам обладает высочайшей температурой плавления, но имеет существенные недостатки по хрупкости, ковкости, коррозии, сублимации. Медь и серебро имеют аномально высокие тепло- и электропроводности, но имеют ряд невысоких эксплуатационных показателей. Примеры можно было бы продолжить.A further increase in density (compaction) up to the maximum known values of 22.61 g / cm ³ (osmium) does not lead to any abnormally high performance indicators in the aggregate. At the same time, individual operational properties can be high. For example, gold has high chemoresistance, environmental friendliness, high cost, but does not have strength, hardness. Tungsten has the highest melting point, but has significant disadvantages in fragility, ductility, corrosion, sublimation. Copper and silver have an abnormally high thermal and electrical conductivity, but have a number of low performance indicators. Examples could be continued.

Можно сделать вывод, что в области плотностей от 4,1 до 22,61 г/см³ целесообразнее проводить систему технологических мероприятий, обеспечивающих разуплотнение (снижение плотности) твердых материалов до предельных значений 3,2-4,1 г/см³ всеми доступными способами.It can be concluded that in the range of densities from 4.1 to 22.61 g / cm ^3, it is more expedient to carry out a system of technological measures that provide decompaction (decrease in density) of solid materials to limiting values of 3.2-4.1 g / cm ^{3 with} all available ways.

Примеры улучшения большинства основных свойств твердых материалов в области плотностей от 4,1 до 22,61
1) Чугун (7,9-8,0) --> чистое железо (7,8) --> цементит (7,2-7,5) --> мартенсит (7,0) --> легированные стали (6,0-7,7)
--> высокопрочные стали (5,5-6,7) --> броневая сталь с керамическим наполнителем (4,1)
2) Ti_мет (4,5) --> TiO₂ (4,26) --> Ti сплавы с армирующими волокнами (~) 3,3-3,8 г/см³
3) Золото --> сплавы золота и серебра (например, 583 пробы)
4) Ударопрочная керамика, содержащая карборундовый наполнитель, имеет плотность, сниженную до значений 3,1.Examples of improving most of the basic properties of solid materials in the density range from 4.1 to 22.61
1) Cast iron (7.9-8.0) -> pure iron (7.8) -> cementite (7.2-7.5) -> martensite (7.0) -> alloy steels ( 6.0-7.7)
-> high-strength steels (5.5-6.7) -> armored steel with ceramic filler (4.1)
2) Ti _met (4,5) -> TiO ₂ (4,26) -> Ti alloys with reinforcing fibers (~) 3.3-3.8 g / cm ³
3) Gold -> alloys of gold and silver (for example, 583 samples)
4) Impact resistant ceramics containing carborundum filler, has a density reduced to values of 3.1.

5) Вольфрам (19,3)
- Реакция с углеродом --> W₂C (17,2) карбид вольфрама
- Реакция с углеродом, избыток С --> WC карбид вольфрама --> введение Со в расплав карбида вольфрама --> сплав α-WC с 8% кобальта (14,4) - добавление карбида титана --> суперсплав WC (68%) + TiC (28%) + кобальт (4%) (плотность 9,5-9,8).5) Tungsten (19.3)
- Reaction with carbon -> W ₂ C (17.2) tungsten carbide
- Reaction with carbon, excess C -> WC tungsten carbide -> Co introduction into the tungsten carbide melt -> α-WC alloy with 8% cobalt (14.4) - addition of titanium carbide -> WC superalloy (68% ) + TiC (28%) + cobalt (4%) (density 9.5-9.8).

Как указано /Химическая энциклопедия т. 1/, по мере химического модифицирования и снижения плотности приобретают новые специфические свойства: твердость, прочность, хемостойкость и др., которыми не обладает металлический вольфрам. As indicated / Chemical Encyclopedia Vol. 1 /, with chemical modification and a decrease in density, they acquire new specific properties: hardness, strength, chemoresistance, etc., which metal tungsten does not possess.

Окисление осмия до OsO₄ приводит к появлению множества важных эксплуатационных свойств, например хемо- и водостойкости, прочности при сжатии и растяжении, специфическим оптическим и акустическим явлениям /Химическая энциклопедия т.4/.

Oxidation of osmium to OsO ₄ leads to the appearance of many important operational properties, such as chemo and water resistance, compressive and tensile strength, specific optical and acoustic phenomena / Chemical Encyclopedia v.4 /.

При сплавообразовании на основе осмия появляются новые электрические и механические свойства, позволяющие использовать сплавы в качестве катодов диодов и электрических контактов /там же/. When alloying based on osmium, new electrical and mechanical properties appear, allowing the use of alloys as cathodes of diodes and electrical contacts / ibid /.

При этом образуется футеровочное техническое стекло, обладающее комплексом высоких эксплуатационных характеристик /Химическая энциклопедия т. 4/.

In this case, a lining technical glass is formed, which has a set of high operational characteristics / Chemical Encyclopedia vol. 4 /.

.

Полученный материал обладает многими уникальными свойствами, обеспечивающими применение в качестве люминофора, в полупроводниковых устройствах, в приборах с эффектом памяти /Химическая энциклопедия т. 2/. The resulting material has many unique properties that provide application as a phosphor, in semiconductor devices, in devices with a memory effect / Chemical Encyclopedia vol. 2 /.

9) Окон тория (IV) (9,67)
- взаимодействие с оксидами титана, ванадия, ниобия и тантала при 600-800^oС --> ТhТi₂O₆, Тh₃V₄O₁₆, ThNb₄O₁₂, ThTa₄O₁₂ ("тораты");
- взаимодействие с бором при повышенных температурах --> бинарная смесь ТhВ₆ и TiB₄.9) Windows of thorium (IV) (9.67)
- interaction with oxides of titanium, vanadium, niobium and tantalum at 600-800 ^o C -> ThTi ₂ O ₆ , Th ₃ V ₄ O ₁₆ , ThNb ₄ O ₁₂ , ThTa ₄ O ₁₂ ("torates");
- interaction with boron at elevated temperatures -> binary mixture of ThB ₆ and TiB ₄ .

Указанные тораты и композит (борид тория + борид титана), имея более низкую плотность по сравнению с оксидом тория, находят гораздо более широкое применение в промышленности в качестве твердых материалов специального назначения, чем исходный оксид тория. These torates and composites (thorium boride + titanium boride), having a lower density compared with thorium oxide, find much wider application in industry as special-purpose solid materials than the starting thorium oxide.

10) Нитрид тантала (13,8) TaN_х (x=0,05)
- дальнейшее азотирование --> Та₃N₅ (9,85);
- совмещение твердых растворов с карбидом титана --> твердые растворы нитрида тантала с карбидами титана TiC и Ti₂C.10) Tantalum nitride (13.8) TaN _x (x = 0.05)
- further nitriding -> Ta ₃ N ₅ (9.85);
- combination of solid solutions with titanium carbide -> solid solutions of tantalum nitride with titanium carbides TiC and Ti ₂ C.

И в том и в другом случае образуются твердые материалы меньшей плотности, но более высокой прочности и долговечности при работе в конструкциях космических летательных аппаратов. In both cases solid materials of lower density, but of higher strength and durability, are formed when working in spacecraft designs.

Для подтверждения справедливости основного вывода предлагаемого изобретения о существовании узкой области плотностей, при которых твердые вещества приобретают множество аномально высоких свойств, приведем примеры экспериментального выполнения предлагаемого способа. To confirm the validity of the main conclusion of the present invention on the existence of a narrow density range at which solids acquire many abnormally high properties, we give examples of experimental implementation of the proposed method.

Пример 1. Высокодисперсные горючие сланцы имеют плотность 1,22-1,36 г/см³. В прессованном состоянии под давлением 150 МПа при комнатной температуре плотность сланцев - 1,53-1,66 г/см³. Образцы имели малую прочность и быстро размокали в воде. В результате прессования порошков сланцев различных месторождений при условиях, запатентованных автором в патенте 2074237 МПК С 10 L 5/16, плотность сланцевых композитов возрастала до значений 2,0-2,2 г/см³, при этом все определяемые свойства - предел прочности при сжатии, водопоглощение (25^oС, 24 ч) - заметно улучшались и составляли соответственно 68-87 МПа и 0,9-1,2%. Другие параметры также улучшались. Так, по мере увеличения плотности достигаются все более высокие эксплуатационные показатели.Example 1. Finely dispersed oil shales have a density of 1.22-1.36 g / cm ³ . In the pressed state under a pressure of 150 MPa at room temperature, the density of the shales is 1.53-1.66 g / cm ³ . The samples had low strength and quickly soaked in water. As a result of compaction of powders of shales of various deposits under the conditions patented by the author in patent 2074237 IPC C 10 L 5/16, the density of shale composites increased to values of 2.0-2.2 g / cm ³ , while all the properties being determined are the tensile strength at compression, water absorption (25 ^o C, 24 h) - markedly improved and amounted to 68-87 MPa and 0.9-1.2%, respectively. Other options also improved. So, as the density increases, ever higher performance is achieved.

Пример 2. Объемная масса (плотность) древесных отходов составляет 0,4-0,6 г/см³, прессованных древесных материалов давлением 150 МПа при комнатной температуре - 0,95-0,99 г/см³, а при высокой температуре, по нашему патенту 2041827 МПК В 32 В 21/00, 1,13-1,15 г/см³ с одновременным возрастанием прочности при изгибе до 12,3-14,7 МПа и снижением влаго- и водопоглощения до значений 1,35 и 5,4% соответственно. При этом предел прочности при сжатии образцов возрастал с 4,5 МПа до 32,5 МПа.Example 2. The bulk density (density) of wood waste is 0.4-0.6 g / cm ³ , pressed wood materials with a pressure of 150 MPa at room temperature - 0.95-0.99 g / cm ³ , and at high temperature, according to our patent 2041827 IPC B 32 V 21/00, 1.13-1.15 g / cm ³ with a simultaneous increase in bending strength to 12.3-14.7 MPa and a decrease in moisture and water absorption to 1.35 and 5.4%, respectively. In this case, the compressive strength of the samples increased from 4.5 MPa to 32.5 MPa.

Пример 3. Уплотнение формового эбонита с 1,29 до 1,33 г/см³ при введении в композицию натурального горючего сланца (наш патент 2125065 МПК С 08 L 9/00) сопровождается увеличением прочности с 29,0 до 36-39 МПа при одинаковых условиях его получения.Example 3. The compaction of ebonite from 1.29 to 1.33 g / cm ³ when introducing into the composition of natural oil shale (our patent 2125065 IPC C 08 L 9/00) is accompanied by an increase in strength from 29.0 to 36-39 MPa at identical conditions for its receipt.

Пример 4. Стеновые блоки на основе фосфогипса при плотностях от 2,12 до 2,16 г/см³ имеют низкую прочность при сжатии, как правило, 3,5-5,5 МПа. В результате увеличения плотности до 2,3-2,43 г/см³ путем использования кондиционированного в естественных условиях фосфогипса и подпрессовки предел прочности при сжатии стеновых блоков достигает 37-39 МПа, а коэффициент водостойкости 8,8-0,96. (См. : Решетов В.А., Мартынов B.C., Панарина Т.В. Химические кондиционирование фосфогипса. - В Сб. трудов конф. "Современные технологии очистки воздушной среды. - Саратов. СГУ. 1992. - C. 74).Example 4. Wall blocks based on phosphogypsum at densities from 2.12 to 2.16 g / cm ³ have low compressive strength, usually 3.5-5.5 MPa. As a result of increasing the density to 2.3-2.43 g / cm ³ by using natural-conditioned phosphogypsum and prepressing, the compressive strength of wall blocks reaches 37-39 MPa, and the water resistance coefficient is 8.8-0.96. (See: Reshetov V.A., Martynov V.C., Panarina T.V. Chemical conditioning of phosphogypsum. - In Sat Proc. Conf. "Modern Technologies for Cleaning the Air Medium. - Saratov. SSU. 1992. - C. 74).

Пример 5. В нашей статье /Панарина Т.Ф., Добромиров А.Б., Решетов В.А. и др. "Разработка рецептур бессвинцовых нефриттованных легкоплавких глазурей" - Труды VI регион. конф. "Проблемы химии и химической технологии". - Воронеж, ВГУ, 1998. Т. 2. стр. 175-178./ приведены важнейшие эксплуатационные показатели трех вариантов глазури для покрытий керамических изделий (см. табл. 2). Глазурь 3-10 (бордо) с добавкой оксида марганца (III) плотностью 3,67 г/см³ обладала более высокими эксплуатационными свойствами по сравнению с глазурями 5-9-7-1 (голубая) с добавкой соединений меди (II) плотностью 2,55 г/см³ и 10-1 (зеленая) плотностью 2,08 г/см³. Глазурь 3-10 применяется на АО "Строймаш" при производстве декоративной керамики.Example 5. In our article / Panarina T.F., Dobromirov A.B., Reshetov V.A. and others. "Development of formulations of lead-free jade fusible glazes" - Proceedings of the VI region. conf. "Problems of chemistry and chemical technology." - Voronezh, Voronezh State University, 1998. T. 2. pp. 175-178./ the most important performance indicators of the three glaze options for coating ceramic products are given (see table. 2). Glaze 3-10 (Bordeaux) with the addition of manganese (III) oxide with a density of 3.67 g / cm ³ had higher performance properties compared with glazes 5-9-7-1 (blue) with the addition of copper (II) compounds with a density of 2 , 55 g / cm ³ and 10-1 (green) with a density of 2.08 g / cm ³ . Glaze 3-10 is used at Stroymash JSC in the production of decorative ceramics.

Пример 6. В нашем патенте 2085565 С 09 С 1/40 Способ получения перламутрового пигмента /Решетов В.А. Полубаринова Л.И., Клейменов В.В./ приведены экспериментальные данные о свойствах пигмента из слюды-мусковита (табл. 3). Example 6. In our patent 2085565 C 09 C 1/40 Method for producing pearlescent pigment / Reshetov V.A. Polubarinova LI, Kleimenov VV / experimental data on the properties of the pigment from muscovite mica are given (Table 3).

Слюда-мусковит, обработанная при 1000^oС, плотностью 3,02 г/см³ имеет гораздо лучшие декоративные и функциональные характеристики по сравнению с исходным материалом, имеющим плотность 2,73 г/см³, что подтверждает эффективность предложенного способа. Перламутровый пигмент опытными партиями выпускается предприятием АО "Лакокраска" (г. Саратов). Кстати, модифицирование мусковита оксидом титана (IV) с последующим отжигом приводит к еще более существенному улучшению физико-химических и декоративных свойств пигмента. При этом плотность бинарной системы мусковит-диоксид титана выше плотности индивидуального мусковита.Muscovite mica treated at 1000 ^{° C.} with a density of 3.02 g / cm ³ has much better decorative and functional characteristics compared to the starting material having a density of 2.73 g / cm ³ , which confirms the effectiveness of the proposed method. The mother-of-pearl pigment is produced in pilot batches by the company Lakokraska JSC (Saratov). By the way, the modification of muscovite with titanium oxide (IV) with subsequent annealing leads to an even more significant improvement in the physicochemical and decorative properties of the pigment. In this case, the density of the muscovite-titanium dioxide binary system is higher than the density of individual muscovite.

Пример 7. В пашей статье (Древко И. Б., Решетов В.А., Карпова Н.Н. "Оптимизация температурно-временных режимов процессов получения и составов теплоизоляционных материалов на основе жидкостекольных (ЖС) композиций" - V академические чтения. "Современные проблемы строительного материаловедения" - Воронеж, ВГУ, 1999. стр. 117-118.) опубликованы результаты экспериментальных исследований зависимости прочности и пористости материалов от плотности (табл. 4). Example 7. In our article (Drevko I. B., Reshetov V. A., Karpova N. N. "Optimization of the temperature-time regimes of the processes of obtaining and compositions of heat-insulating materials based on liquid glass (ZhS) compositions" - V academic readings. " Modern problems of building materials science "- Voronezh, Voronezh State University, 1999. pp. 117-118.) Published the results of experimental studies of the dependence of the strength and porosity of materials on density (table. 4).

Как следует из приведенных примеров табл. 3, по мере увеличения плотности закономерно повышается прочность и степень монолитности теплоизоляционных материалов. Экспериментально доказан также рост коэффициента теплопроводности, водо- и морозостойкости с ростом плотности. Пример весьма убедительный для доказательства справедливости формулы изобретения. Указанные системы применяются на АО "Саратовский завод строительных материалов". As follows from the examples of the table. 3, as the density increases, the strength and degree of monolithicity of heat-insulating materials naturally increase. The growth of the coefficient of thermal conductivity, water and frost resistance with increasing density was also experimentally proved. An example is very convincing to prove the validity of the claims. These systems are used at JSC "Saratov Plant of Building Materials".

Пример 8. В лаборатории композиционных материалов СГУ, которой руководит автор заявляемого изобретения, получена четкая корреляционная зависимость предела прочности при растяжении от плотности прессованных стеклопластиков на основе эпоксидной смолы К-153 и стеклоткани Т-10 (табл. 4). Установлено, что при увеличении плотности до значений 1,82 г/см³ прочностные параметры значительно повышаются. На данном этапе работ удалось достигнуть очень высоких значений σ_p= 850 МПа. При этом стандартный композит "АПАТЕК", имеющий плотность 1,69, обладал прочностью при растяжении 490 МПа, а отвержденая смола при плотности 1,15 имела прочность всего 17,6 МПа. С ростом плотности заметно улучшаются и другие характеристики (прочность при изгибе, хемосточкость). Эти лабораторные данные согласуются с литературными сведениями /В.А.Бунаков и др. Армированные пластики. - М.: МАИ - 1997 - 404 с./.Example 8. In the laboratory of composite materials of SSU, which is led by the author of the claimed invention, a clear correlation is obtained between the tensile strength and density of pressed fiberglass based on K-153 epoxy and T-10 fiberglass (Table 4). It was found that with an increase in density to 1.82 g / cm ^{3, the} strength parameters significantly increase. At this stage, it was possible to achieve very high values of σ _p = 850 MPa. Moreover, the standard APATEK composite, having a density of 1.69, had a tensile strength of 490 MPa, and the cured resin at a density of 1.15 had a strength of only 17.6 MPa. With increasing density, other characteristics noticeably improve (bending strength, chemostability). These laboratory data are consistent with the literature / V.A. Bunakov et al. Reinforced plastics. - M .: MAI - 1997 - 404 p. /.

Анализ фиг.3, отражающей зависимость удельной теплоемкости от плотности, позволил сделать вывод о существовании четкой гиперболической зависимости между этими параметрами. В связи с этим контроль процесса получения твердых материалов и прогнозирования их свойств можно вести не только по плотности, но и по параметру удельной теплоемкости. В качестве примера на фиг.7 изображены зависимости пределов прочности при сжатии и растяжении от удельной теплоемкости. Как видно из этих примеров, высокие прочностные свойства твердых материалов достигаются, как правило, в области удельных теплоемкостей от 0,4 до 1,2 Дж/(г•К), а аномально высокие - от 0,5 до 0,8 Дж/(г•К). В этих пределах теплоемкости наблюдаются улучшение и других эксплуатационных свойств. Analysis of figure 3, reflecting the dependence of specific heat on density, allowed to conclude that there is a clear hyperbolic dependence between these parameters. In this regard, the control of the process of obtaining solid materials and predicting their properties can be carried out not only by density, but also by specific heat. As an example, Fig. 7 shows the dependences of the compressive and tensile strengths on the specific heat. As can be seen from these examples, high strength properties of solid materials are achieved, as a rule, in the specific heat capacity from 0.4 to 1.2 J / (g • K), and abnormally high - from 0.5 to 0.8 J / (g • K). Within these limits of heat capacity, an improvement in other operational properties is also observed.

Для достижения поставленной задачи могут быть проведены следующие технологические мероприятия, направленные на изменение плотности (удельной теплоемкости):
- Полиморфное превращение одной модификации твердого вещества в другую при соответствующих давлениях и температурах.To achieve this goal, the following technological measures can be carried out aimed at changing the density (specific heat):
- Polymorphic transformation of one modification of a solid into another at appropriate pressures and temperatures.

- Механическое уплотнение исходного вещества (прессование, тромбование, усадка) или его разуплотнение (холодная вытяжка прокатка, перевод из кристаллического состояния в аморфное состояние, отпуск и др.) до заявляемых значений плотности. - Mechanical compaction of the starting material (pressing, thrombosis, shrinkage) or its decompression (cold drawing, transfer from crystalline state to amorphous state, tempering, etc.) to the declared density values.

- Термическое воздействие на исходные материалы (см. вышеуказанные примеры). - Thermal effects on starting materials (see above examples).

- Легирование металлов: а) легкими элементами в случае модифицирования тяжелых металлов; б) тяжелыми элементами в случае модифицирования легких металлов. - Alloying of metals: a) light elements in case of modification of heavy metals; b) heavy elements in case of modification of light metals.

- Химическое модифицирование исходных твердых материалов (окисление, восстановление, азотирование, силикатизация, карбидизация и др. методы) с образованием новых химических веществ - дальтонидов и бертоллидов. - Chemical modification of the starting solid materials (oxidation, reduction, nitriding, silicatization, carbidization, etc. methods) with the formation of new chemicals - daltonides and bertollides.

- Совмещение твердых материалов с жесткими полимерами, органическими и неорганическими матрицами, различными наполнителями, добавками и дальнейшее отверждение с получением гибридных композиционных материалов. - Combination of solid materials with rigid polymers, organic and inorganic matrices, various fillers, additives and further curing to produce hybrid composite materials.

- Получение материалов из газовой фазы и плазменного состояния. - Obtaining materials from the gas phase and plasma state.

- Очистка веществ от нежелательных примесей путем проведения ДС (десублимация - сублимация) - процесса, рекристаллизации, перекристаллизации, переплавки, выращивания монокристаллов в специальных условиях, электрохимического осаждения материалов. - Purification of substances from unwanted impurities by conducting DS (desublimation - sublimation) - the process of recrystallization, recrystallization, remelting, growing single crystals under special conditions, electrochemical deposition of materials.

- Создание новых материалов современными методами: самораспространяющийся высокотемпературный синтез /Е.А.Левашов и др. Физико-химические и технологические основы СВТС. - М.: Изд. БИНОМ - 1999 - 176 с./, аморфизация /Ю. П.Солнцев и др. Материаловедение. - М.: МИСИС - 1999 - 600 с./. - Creation of new materials by modern methods: self-propagating high-temperature synthesis / E.A. Levashov et al. Physicochemical and technological fundamentals of CBTS. - M.: Publishing. BINOM - 1999 - 176 p. /, Amorphization / Yu. P. Solntsev and others. Material science. - M .: MISIS - 1999 - 600 p. /.

Некоторые из предлагаемых методов легко реализуются при нормальных условиях; другие требуют изменения Т, Р, V, теплоизоляции, ионизирующего и светового облучения; есть новые методы, которые еще только разрабатываются. Возможно, есть и новые способы. Важно одно - достижение оптимальных значений плотности (уд. теплоемкости) является необходимым условием получения многофункциональных твердых материалов с комплексом высоких эксплуатационных показателей. Some of the proposed methods are easily implemented under normal conditions; others require changes in T, P, V, thermal insulation, ionizing and light exposure; There are new methods that are still being developed. Perhaps there are new ways. One important thing is that achieving optimal density values (specific heat) is a prerequisite for producing multifunctional solid materials with a set of high performance indicators.

Главные достоинства предлагаемого способа
1. Настоящее изобретение распространяется на любые виды твердых материалов, независимо от их химической природы, способа изготовления, степени анизотропности и других условий, то есть является универсальным.The main advantages of the proposed method
1. The present invention extends to all types of solid materials, regardless of their chemical nature, manufacturing method, degree of anisotropy and other conditions, that is, it is universal.

2. Вероятность достижения положительного результата по совокупности эксплуатационных свойств при практическом использовании данного способа является очень высокой (особенно в интервале плотностей от 3,2 до 4,1 г/см³ и теплоемкости в интервале от 1,0 до 0,5-0,9 Дж/(г•K)). Это подтверждается вышеперечисленными теоретическими и экспериментальными примерами.2. The probability of achieving a positive result on the set of operational properties in the practical use of this method is very high (especially in the range of densities from 3.2 to 4.1 g / cm ³ and heat capacity in the range from 1.0 to 0.5-0, 9 J / (g • K)). This is confirmed by the above theoretical and experimental examples.

3. Оптимизация твердых материалов по плотности (и/или теплоемкости) позволяет получить или прогнозировать получение новых твердых материалов с самым лучшим комплексом эксплуатационных свойств, а не только с заданными конкретными свойствами. 3. Optimization of solid materials by density (and / or heat capacity) allows to obtain or predict the receipt of new solid materials with the best range of operational properties, and not just with specific properties.

4. Способ предельно прост и доступен. Любые денсиметрические (калориметрические) методы вполне приемлемы для действия предлагаемого изобретения. Чем выше точность измерения плотности (теплоемкости), тем выше вероятность достижения положительного результата в поиске новых веществ. 4. The method is extremely simple and affordable. Any densimetric (calorimetric) methods are quite acceptable for the action of the invention. The higher the accuracy of density (heat capacity) measurement, the higher the probability of achieving a positive result in the search for new substances.

5. Способ обеспечивает простор для научного творчества в плане совершенствования известных и в создании новых способов получения твердых тел. 5. The method provides scope for scientific creativity in terms of improving the well-known and in creating new methods for producing solids.

6. Способ позволяет прогнозировать создание совершенно новых твердых изотропных и анизотропных материалов путем вариации составом исходных композиций. Можно предположить, что определенные успехи могут быть достигнуты при сочетании веществ, содержащих элементы с малым атомным объемом (Si, С, Al, В, N, Р, Be, Мg, О, Li, Н, Sc, Ti) и очень большим атомным объемом (например, Pt, Au, Os, Ir, Pd, W) для формования монолитных веществ с оптимальной объемной атомной упаковкой. Помимо этого успех, по всей видимости, можно прогнозировать в области исследования керамических материалов, содержащих тяжелые металлы и легкие неметаллы (кислород, кремний, азот, бор, фосфор, фтор, водород). В области композиционных материалов можно прогнозировать эффективное применение заявляемого способа при использовании легких матриц и тяжелых наполнителей, плотных матриц и легких наполнителей и т.д. 6. The method allows to predict the creation of completely new solid isotropic and anisotropic materials by varying the composition of the starting compositions. It can be assumed that certain successes can be achieved with a combination of substances containing elements with a small atomic volume (Si, C, Al, B, N, P, Be, Mg, O, Li, H, Sc, Ti) and a very large atomic volume (for example, Pt, Au, Os, Ir, Pd, W) for forming monolithic substances with optimal bulk atomic packing. In addition, success, apparently, can be predicted in the study of ceramic materials containing heavy metals and light non-metals (oxygen, silicon, nitrogen, boron, phosphorus, fluorine, hydrogen). In the field of composite materials, it is possible to predict the effective application of the proposed method when using light matrices and heavy fillers, dense matrices and light fillers, etc.

Claims

A method for optimizing the operational properties of a solid material, including carrying out technological measures to change operational properties, characterized in that they carry out technological measures aimed at changing the density, in the process of technological measures control the density and the process is carried out until a density in the range of 1.5-5 is reached, 0 g / cm ³ , while additionally controlling the specific heat and the process is carried out until reaching a specific heat in the range of 0.4-1.2 J / (g • K).