LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Загальні роботи по техніці → Аномальна релаксація в структурно-невпорядкованих діелектричних матеріалах у приладових системах


ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ





Комкова Ольга Анатоліївна


УДК 539.389, 537.226, 536.241



АНОМАЛЬНА РЕЛАКСАЦІЯ

В СТРУКТУРНО – НЕВПОРЯДКОВАНИХ ДІЕЛЕКТРИЧНИХ

МАТЕРІАЛАХ У ПРИЛАДОВИХ СИСТЕМАХ



01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем




АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико – математичних наук







Одеса – 2007







Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Одеському національному політехнічному університеті

Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник доктор фізико-математичних наук, професор

Новіков Віталій Володимирович,

Одеський національний політехнічний університет,

завідувач кафедри вищої математики № 1


Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

член-кореспондент АПН України,

Шут Микола Іванович,

Національний педагогічний університет

ім. М.П. Драгоманова, професор,

завідувач кафедри загальної фізики


доктор фізико-математичних наук,

Бондарев Віктор Миколайович,

Науково-дослідний інститут фізики

Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова,

завідувач лабораторією теоретичної фізики


Провідна установа: Сумський державний університет МОН України,

кафедра прикладної фізики


Захист відбудеться 07 березня 2007 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.052.06 в Одеському національному політехнічному університеті за адресою: 65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського національного політехнічного університету за адресою: 65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1.

Автореферат розісланий 05 лютого 2007 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

д.т.н., проф. Т.М. Зеленцова

1

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


У приладобудуванні, радіоелектроніці, техніці зв'язку широко використовуються топологічно-структурно-невпорядковані матеріали, такі як сегнетокераміка, халькогенідні склоподібні напівпровідники, стекла з нанорозмірною топологічною невпорядкованістю, керамічні матеріали з мікророзмірною топологічною невпорядкованістю.

Прогрес у прогнозуванні діелектричних і релаксаційних властивостей структурно-невпорядкованих матеріалів визначається вирішенням проблем, таких як задачі статистичної теорії речовини, фізика композитів, теорія турбулентності і дифузії й інших, які стосуються встановлення зв'язку між мікроскопічною структурою і макроскопічною поведінкою складних систем.

Незважаючи на значні зусилля, багато з цих задач лише почасти вирішується методами традиційної статистичної фізики. Успіх в описанні фізичних властивостей досягається тільки в припущенні абсолютного хаосу при описанні середовищ і процесів (ідеальний газ і класична теорія броунівського руху) або повної їхньої упорядкованості (теорія кристалічних твердих тіл). За межами можливостей послідовної статистичної теорії багато в чому виявилися мікроскопічні описання невпорядкованих середовищ і процесів, в яких відсутні як кристалічна впорядкованість, так і повний хаос.

В даний час отримані різні залежності для функції релаксації f(t) і комплексної діелектричної проникності , що були встановлені емпірично, такі як Коул - Коула, Коул - Девідсона, Гаврил’яки - Негамі.

Кількісна мікроскопічна теорія, що могла б пояснити залежності типу, що спостерігаються Коул-Коула, Коул–Девідсона, Гаврил’яка-Негамі, у даний час не запропоновано, і все частіше стверджується, що такої теорії не може бути створено. Це пов'язано з тим, що просторова неоднорідність зв'язана, наприклад, з випадковим розташуванням домішкових молекул у матриці або з розташуванням атомів в аморфних напівпровідниках, і визначальний розподіл міжатомних відстаней, призводять до того, що діапазон мікроскопічних швидкісних переходів виявляється досить широким. Таке просторове безладдя призведе до тимчасового, а іноді і до енергетичного безладдя, описати яке досить складно.

У ряді робіт з опису аномальної релаксації були запропоновані різні моделі, в основі яких лежать фрактальні уявлення про природу процесів, що породжують аномальну релаксацію.

Дослідження релаксаційних процесів належать до числа найбільш актуальних задач сучасної фізики приладів, елементів і систем, тому що аномалії динамічних діелектричних властивостей є характерною рисою розвпорядкованих сегнетоелектриків, полімерів, композитів та інших матеріалів.

2

Актуальність теми.Дотепер практично не було розрахунків функції розподілу часів релаксації в рамках якої-небудь моделі з дробовими похідними, тобто не існує моделей, що дозволяють описати аномальну релаксацію в структурно – невпорядкованих діелектричних матеріалах у приладових системах. Необхідно відзначити, що в представленні дробової похідної у вигляді Рімана-Ліувиля утруднені трактування проведених операцій диференціювання і зв'язки їх із фрактальною множиною. При цьому використання дробової похідної в ряді робіт носило феноменологічний і формальний характер, а рівняння із дробовою похідною не виводилися, а конструювалися із залученням різних аналогій. Тому побудова математичної моделі для опису аномальної релаксації в діелектричних матеріалах у приладових системах є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності до держбюджетних науково-дослідних робіт “Механіко-математичне і комп'ютерне моделювання структури, фізичних властивостей неоднорідних матеріалів” (№ держреєстрації 0197U017625), “В’язко-пружні властивості неоднорідних середовищ з хаотичною структурою” (№ держреєстрації 0102U002515), “Оптичні властивості композитів із фрактальною структурою” (№ держреєстрації 0105U002184), що виконувалися згідно із програмою науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України ”Фізико–технічні проблеми матеріалознавства”.

При виконанні цих науково-дослідних робіт роль автора дисертації полягала у вивченні і прогнозуванні релаксаційних властивостей топологічно-невпорядкованих матеріалів та аналізі рівнянь із дробовими похідними, що використовувалися для опису аномальної релаксації в діелектричних матеріалах у приладових системах.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є побудова фізико-математичних моделей аномальної релаксації структурно-невпорядкованих систем для визначення релаксаційних властивостей матеріалів із невпорядкованою структурою.

Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити такі задачі:

  • дослідити фрактальні функції та їх фрактальні розмірності шляхом комп'ютерного моделювання;

  • з'ясувати фізичний зміст похідної дробового порядку за часом;

  • створити фізико-математичні моделі аномальної релаксації, що описують залежності вигляду Коул - Коула, Коул - Девідсона, Гаврил’яка – Негамі та залежності для функцій релаксації і комплексної діелектричної проникності.

Предмет дослідження – релаксаційні процеси у структурно–невпорядкованих матеріалах.

Об'єкт дослідження - топологічно-невпорядковані структури (сегнетокераміка, халькогенідні склоподібні напівпровідники, стекла з нанорозмірною невпорядкованістю, керамічні матеріали з мікророзмірною невпорядкованістю).

3

Методи дослідження – методи математичного і комп'ютерного моделювання для формулювання закономірностей, представлення в математичних термінах процесу аномальної релаксації, методи теорії перколяції і фрактальної геометрії для побудови фізико – математичної моделі аномальної релаксації в структурно – невпорядкованих діелектричних матеріалах, методи ренормгрупових перетворень для побудови моделі мікроструктури речовини, що виявляє аномальну релаксацію.

Наукова новизна отриманих