ВВЕДЕНИЕ 2
Глава 1. ЛЁД И ЕГО СВОЙСТВА 5
1.1. Вода. Водородная связь 5
1.2. Лед и его структура 8
1.3. Дефекты структуры 10
1.4. Экспериментальные факты по диэлектрической спектроскопии льда 12
Глава 2. МОДЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИИ ЛЬДА. СЛУЧАЙ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР 14
2.1. Общая динамическая модель релаксации 14
2.2. Комплексная диэлектрическая проницаемость льда. Время релаксации .... 17
2.3. Аномальная диффузия 21
2.4. Сравнение с экспериментом 26
Глава 3. МОДЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИИ ЛЬДА. РАСШИРЕНИЕ НА НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ 28
3.1. Обобщенное выражение для среднеквадратичного отклонения протонов . 28
3.2. Комплексная диэлектрическая проницаемость льда. Время релаксации .... 30
3.3. Сравнение с экспериментом 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Диэлектрические материалы были и остаются важнейшим элементом технических устройств. Широкое использование диэлектриков в системах производства, хранения, накопления и преобразование электрической энергии, разработка современных космических и экологически безопасных систем предъявляют всё более высокие требования к функциональным свойствам диэлектрических материалов.
Материалы с водородными связями привлекают внимание в технике своими высокими изоляционными свойствами. Они могут быть использованы при эксплуатации изоляции в экстремальных условиях (высокие температуры и частоты, высокие напряженности поля, действие ультразвука). Возникает необходимость глубокого исследования механизма диэлектрической релаксации в кристаллах с протонной проводимостью. Образцовым материалом для этого может служить монокристаллический лёд, в котором релаксация протонов по водородным связям есть миграция дефектов структуры двух видов: ионизационные H3O+/OH- и ориентационные L-D дефекты Бьеррума [1].
В качестве заключения сформулируем основные выводы и результаты выпускной квалификационной работы
1. Построена модель диэлектрической релаксации гексагонального льда
(Ih), которая объяснила природу происхождения температурного кроссовера при T=230±3 K. Согласно разработанной модели, наблюдаемый кроссовер определяется изменением механизмов релаксации. При высоких температурах (T>T) релаксация, обусловленная преимущественно диффузией L-D
ориентационных дефектов Бьеррума трансформируется в релаксацию,
+ -
обусловленную ионизационными H3O /OH дефектами при низких
температурах (T
температуры кроссовера Tc=232 К, которое хорошо согласуется с
экспериментально наблюдаемым значением.
2. Построенная модель диэлектрической релаксации гексагонального льда
(Ih) расширена на низкие температуры. В результате обобщения удалось объяснить природу происхождения второго температурного кроссовера при Гс=154±3 K. Согласно расширенной модели наблюдаемый кроссовер
обуславливается захватом ионизационных дефектов в ловушки, формируемыми L-D дефектами, при низких температурах. В результате механизм релаксации снова изменяется, ионизационные дефекты замедляются, а релаксация обуславливается комплексами из ориентационных дефектов с захваченными ионными дефектами. В результате процедуры подгонки найдено значение температуры кроссовера Tc& 156 К, которое хорошо согласуется с
экспериментально наблюдаемым значением.
