Физико-технический институт низких температур НАН Украины

ОТДЕЛ ФИЗИКИ РЕАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ

Заведующий отделом доктор физ.-мат. наук ПАЛЬ-ВАЛЬ Павел Павлович

тел.: + (380)-572-330-03-31
факс: + (380)-572-340-33-70
E-mail: palval@ilt.kharkov.ua

Отдел организован в 1961 году профессором Старцевым Валерианом Ивановичем для исследования дислокационных механизмов низкотемпературной пластической деформации твердых тел, изучения свойств индивидуальных дислокаций и установления связи низкотемпературных механических свойств твердых тел со свойствами структурных дефектов.

Внимание информация!
Отдел физики реальных кристаллов ФТИНТ НАН Украины подготовил сборник материалов «Физика и лирика реальных кристаллов», посвященных 46 летней истории отдела и его организатору и первому руководителю заслуженному деятелю науки и техники УССР, профессору В.И.Старцеву. В сборнике помещены воспоминания о профессоре В.И.Старцеве, летопись отдела физики реальных кристаллов, информация о конференциях и зимних школах, организованных отделом, и другие материалы. Сборник иллюстрирован 150 уникальными фотографиями.
Справки по телефону 341-08-31.
E-mail: pustovalov@ilt.kharkov.ua

Тематика исследований:

1. Экспериментальное изучение внутреннего трения, пластичности и разрушения широкого класса твердых тел в области низких (2-300 К) и очень низких (0,4-2 К) температур.
Объекты исследования:

щелочногалоидные кристаллы;
полупроводники;
монокристаллы чистых металлов с ОЦК, ГЦК, ГЦТ, ГПУ структурами;
монокристаллы и поликристаллы металлических сплавов;
монокристаллы и керамики металлоксидных высокотемпературных сверхпроводников;
аморфные металлические сплавы систем металл-металлоид как в виде лент, так и объемные;
фуллерит C_60.

2. Теоретическое изучение разнообразных дислокационных явлений и эффектов с учетом специфики низких и сверхнизких температур: зарождение дислокаций; квантовое и термически активированное движение дислокаций через решеточные и примесные барьеры; взаимодействие дислокаций с электронами проводимости в нормальных металлах и сверхпроводниках; влияние дислокаций и дисклинаций на спектр элементарных возбуждений кристаллов; дислокационные механизмы акустической эмиссии кристаллов;. взаимодействие дислокаций с ориентационными состояниями молекул в фуллерите С₆₀.

Основные научные результаты отдела, получившие широкое признание:

Обнаружение двойникующих дислокаций и их движения вдоль двойниковой границы в кальците, что равнозначно установлению дислокационного механизма двойникования кристаллов.
Обнаружение и четкое разделение двух ветвей подвижности дислокаций, одна из которых отвечает термически активированному, а вторая - динамическому режиму движения дислокаций.
Обнаружение эффекта повышения пластичности металлов при переходе в сверхпроводящее состояние, что является одним из наиболее ярких достижений отдела.
Обнаружение ряда низкотемпературных аномалий пластичности металлов, сплавов и щелочно-галоидных кристаллов и установление их связи с квантовыми свойствами дислокаций.
Установление основных закономерностей низкотемпературной скачкообразной деформации металлов и обнаружение влияния на нее сверхпроводящего перехода.
Обнаружение и изучение низкотемпературной сверхупругости сплавов индий-свинец с ближним порядком, обусловленной псевдодвойникованием.
Обнаружение низкотемпературных аномалий микротвердости фуллерита С₆₀ и установление их связи с ориентационной релаксацией молекул С₆₀.
Построение теории электронного торможения дислокаций в сверхпроводниках.
Построение теории акустической эмиссии дислокациями в кристаллах и предсказание новых механизмов излучения: аннигиляционного и переходного.
Теоретическое описание влияния ориентационной релаксации молекул на тепловые, акустические и пластические свойства низкотемпературной фазы фуллерита С_60.
Обнаружение локального адиабатического разогрева, достигающего температуры плавления на поверхности низкотемпературного сдвигового разрушения металлических стекол при растяжении, а также при сжатии объемных металлических стекол (в том числе – ниже 1 К).
Обнаружение аномалий механических свойств металлических стекол стехиометрических составов (эвтектических и некоторых других) и установление их связи с атомной структурой межкластерных границ.
Обнаружение низкотемпературной аномалии диффузии дислокационных кинков в рельефе Пайерлса второго рода.

В отделе разработаны и созданы две уникальные установки для механических испытаний материалов в режиме активного деформирования и в режиме ползучести в субкельвиновом диапазоне температур до 0,4 К.

Характеристики установок следующие:

1. Установка для деформирования образцов с постоянной скоростью перемещения штока:

     минимальная температура                      (0,44±0,02) К;
     мощность охлаждения                             10 мВ при 0,7 К;
     тип нагружения -                                      растяжение и сжатие;
     диапазон скоростей деформации            0.001 – 10 мм/мин;
     максимальная нагрузка                            2000 Н;
     максимальная жесткость                         2500 Н/мм;
     максимальное удлинение                        25 мм;
     объем криостата ³He                                 75 см^3;     продолжительность деформации при
     минимальной температуре криостата     3 часа.

2. Установка для деформирования образцов в режиме нестационарной и стационарной ползучести. Установка позволяет производить быстрое изменение деформирующей нагрузки и температуры в ходе эксперимента.

    виды деформации                                       растяжение, сжатие, чистый сдвиг.
    размер образцов ,
       на растяжение                                          50х1х5 мм
       на сжатие                                                  10x5x5 мм
       на сдвиг                                                    .поперечное сечение 3x5 мм
    точность регистрации относительной
    деформации                                                 0,000001.
    предельная нагрузка                                    0,3 кН.
    стабилизация температуры                        в интервале 0,4-2 К с точностью 0,01 К.

Разработана также универсальная установка для комплексного изучения акустических, резистивных и магнитных свойств материалов в интервале температур 1,4-340 К. В указанном температурном интервале установка позволяет:

исследовать амплитудные, частотные и температурные зависимости поглощения звука и динамических упругих модулей в интервале частот колебаний 50 кГц-187,5 МГц и амплитуд ультразвуковых деформаций 1·10^-9-5·10^-4. В образцах могут возбуждаться как стоячие, так и бегущие волны с различной взаимной ориентацией волнового вектора и вектора поляризации (различными модами колебаний).
производить исследование резистивных свойств образцов стандартным четырехзондовым методом на постоянном токе. Чувствительность по измеряемому напряжению составляет 1·10^-8 В.
одновременно с акустическими и резистивными измерениями (или отдельно от них) проводить изучение магнитных свойств образцов (комплексной магнитной восприимчивости и магнитной проницаемости) индуктивным ac-методом в интервале частот 1·10²-1·10⁴ Гц при амплитудах возбуждающего поля 0,1-10 Э.
проводить все указанные измерения в постоянном магнитном поле до 1·10⁴ Э.

Установка включает в себя систему стабилизации температуры и интерфейсный блок, обеспечивающий передачу всей измерительной информации непосредственно на персональный компьютер. Экспериментальные данные обрабатываются пакетом прикладных программ, специально разработанных для каждого вида измерений. Имеется возможность работы с полученной информацией в реальном времени.

Публикации сотрудников отдела

Результаты научных исследований нашли отражение в ряде монографий, брошюр и обзорных статей сотрудников отдела, основные из которых перечислены ниже:

1. М.И.Каганов, В.Я.Кравченко, В.Д.Нацик. Электронное торможение дислокаций в металлах. УФН, т. 111, вып. 4, 655-682 (1973).

2. М.И.Каганов, В.Д.Нацик. Электроны, дислокации, звук. Сер. Физика, № 5. Знание, М.: 1977, 64 с.

3. А.М.Косевич, В.Д.Нацик. Континуальная и динамическая теория дислокаций. В кн.: Физическое материаловедение в СССР. Наукова Думка, К.: 1986, 198-221 с.

4. В.В.Пустовалов. Методы изучения пластичности и прочности твердых тел при низких температурах. Наукова Думка, К.: 1971, 95 с.

5. В.И.Старцев, В.Я.Ильичев, В.В.Пустовалов. Пластичность и прочность металлов и сплавов при низких температурах. Металлургия, М.: 1975, 325 с.

6. Б.И.Веркин, В.В.Пустовалов. Низкотемпературные исследования пластичности и прочности (приборы, техника, методы). Энергоиздат, М.: 1982, 192 с.

7. В.И.Доценко, А.И.Ландау, В.В.Пустовалов. Современные проблемы низкотемпературной пластичности материалов. Наукова Думка, К.: 1987, 162 с.

8. T.A.Parkhomenko, V.V.Pustovalov. The low temperature yield stress anomaly in metals and alloys. Phys. Stat. Sol (a) v. 74, N 1, 11-49 (1982).

9. В.В.Пустовалов. Низкотемпературные аномалии пластичности кристаллов с эффективными барьерами Пайерлса. ФНТ, т. 15, № 9, 901-919 (1989).(Sov. Journ. Low Temp. Phys. V. 15, N 9 (1989)).

10. В.В.Пустовалов. Влияние сверхпроводящего перехода на низкотемпературную скачкообразную деформацию металлов и сплавов. ФНТ, т. 26, № 6, 515-535 (2000). (Low Temp. Phys., v. 26, N 6, 375-389 (2000)).

11. V.V.Pustovalov. Superconducting transition effect on low-temperature jump-like deformation of metals and alloys. In: Crystal Lattice Defects and Dislocation Dynamics. R.A.Vardanian (ed.), Nova Science Publishers, N.Y. (2000), p. 117-148.

12. S.V.Lubenets, V.I.Startsev,L.S.Fomenko. Dynamics of twinning in metals and alloys. Phys. Stat. Sol. (a) v. 92, N 1, 11-55 (1985).

13. С.В.Лубенец, В.Д.Нацик, Л.С.Фоменко. Модули упругости и низкотемпературные аномалии акустических свойств высокотемпературных сверхпроводников. ФНТ, т. 21, № 5, 475-497 (1995). (Low Temp. Phys., v. 21, N 5, 367-385 (1995)).

В отделе работают 5 докторов физ.-мат. наук и 11 кандидатов физ.-мат. наук.

Ведущие сотрудники отдела - руководители научных групп:
профессор Нацик Василий Дмитриевич
профессор Пустовалов Виталий Валентинович;
профессор Солдатов Василий Петрович;
профессор Бенгус Владимир Зямович;
доктор физ.-мат. наук Паль-Валь Павел Павлович;
доктор физ.- мат. наук Фоменко Лариса Степановна;
кандидат физ.-мат. наук Лубенец Серж Викторович;
кандидат физ.-мат. наук Москаленко Владислав Андреевич;
кандидат физ.-мат. наук Брауде Ирина Семеновна,
кандидат физ-мат. наук Смирнов Александр Ремович,
кандидат физ.-мат. наук Табачникова Елена Дмитриевна,
кандидат физ.-мат. наук Смирнов Сергей Николаевич,
кандидат физ.-мат. наук Исаев Николай Васильевич.

Отдел имеет многолетние традиции международного сотрудничества. В настоящее время отдел участвует в проекте INCOMAT, финансируемом 6-й Рамочной программой Евросоюза FP6 по направлению «Нанотехнологии и нанонауки, высокотехнологичные многофункциональные материалы, новые процессы и устройства». Целью проекта является формирование международного коллектива в области исследований поверхностей биоматериалов для эндопротезов и искусственных суставов. В проекте участвуют 15 инновационных фирм и научно-исследовательских организаций из 10 стран Европы и США. Вклад отдела заключается в предоставлении образцов наноструктурного титана с улучшенной биосовместимостью, полученного оригинальным методом криомеханической обработки.

http://www.ssa-incomat.com