Химическая энциклопедия - ударная волна

распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью в газе, жидкости или твердом теле тонкая переходная область (фронт), в к-рой происходит резкое увеличение давления, плотности и т-ры. Возникает при взрыве, мощном электрич. разряде, столкновениях тел, сближающихся со сверхзвуковой скоростью, в фокусе луча лазера и т. п. Рост давления и т-ры во фронте У. в. происходит за 10^-12 10^-9 с, затем, спустя 10^-6 с, происходит "разгрузка" и давление падает до атмосферного. Скорость охлаждения в-ва на этой стадии составляет 10⁸ град/с. Однако вследствие необратимых процессов, происходящих при "ударноволновом" сжатии, т-ра образца не возвращается к исходной, и образец остается нагретым. В реальных условиях весь цикл завершается приблизительно за 10^-5 с.

У. в. в газе сопровождается не только увеличением плотности, но и значительным повышением т-ры. В этих условиях происходят разл. процессы: возбуждение мол. колебаний, диссоциация и ионизация молекул и атомов, хим. р-ции.

При сжатии конденсир. в-в во фронте У. в. возникают огромные тангенциальные напряжения, вызывающие мощные сдвиговые деформации (время развития деформации 10^-7 с). Поэтому в твердом теле создаются чрезвычайно высокие концентрации дислокаций и точечных дефектов, разрываются хим. связи, происходит дробление в-ва (разрушается кристал-лич. решетка), что способствует протеканию и (или) ускорению разл. физ.-хим. превращений.

Часто в результате сжатия протекают хим. р-ции. Так, при воздействии У. в. на неорг. соед. были синтезированы нитриды Al, Be, В, Mg, Zr, получены оксид, нитрид и карбид бора, алмазы. У. в. эффективный способ повышения каталитич. активности в-в. Напр., воздействие У. в. на гетерог. катализаторы может приводить к увеличению их активности и к изменению селективности.

Под действием У. в. полимеры вступают в разл. хим. р-ции: частично разлагаются до исходных мономеров, их мол. масса уменьшается (как, напр., в случае полиметилметакрилата), претерпевают вулканизацию (дивиниловый, изопреновый, бу-тадиеннитрильный, натуральный каучуки) или глубокие структурные изменения, сопровождающиеся изменением цвета и уменьшением р-римости (полистирол).

В условиях У. в. протекают разл. р-ции орг. B-B. Такие мономеры, как акриламид, метакриламид, акрилат калия, триоксан, в твердом состоянии образуют полимеры с высокой мол. массой. Из аммониевых солей ненасьнц. и насыщ. карбоновых K-T получают аминокислоты. Последние образуют дии полипептиды. Под воздействием У. в. транс -стиль-бен переходит в цмс-изомер. В аналогичных условиях могут протекать р-ции этерификации, циклизации и др.

Для изучения превращений в-в в У. в. часто используют метод ампул хранения. Последние представляют собой метал-лич. сосуды, в к-рые помещают исследуемые в-ва. У. в. создают взрывом BB или ударом пластины, движущейся под воздействием взрывных газов. Изменяя конфигурацию фронта У. в., можно менять величину деформации сдвига в-ва. В случае хим. исследований при "ударноволновом" сжатии давление чаще всего варьирует от 5 до 40 ГПа, а т-ра может принимать значения до 800 К. После прохождения У. в. сохраненные в ампуле в-ва обычно исследуют подходящими физ. и физ.-хим. методами.

С помощью У. в. определяют параметры ур-ний состояния, упруго-пластичные характеристики, исследуют оптич. и элек-трич. св-ва B-B, изучают кинетику разл. процессов (см. Ударных труб метод). В пром-сти У. в. применяют для синтеза сверхтвердых материалов (алмаза, боразона), упрочения металлов, прессования порошков металлов и керамики, сварки металлич. конструкций.

Лит.: Бацанов С. С., "Успехи химии", 1986, т. 55, в. 4, с. 579-607; Ададуров Г. А.,там же, с. 555-78; Bergman O. R., В ailey N.F., High pressure explosive processing of ceramicks, Aedermannsdorf [a. o.], 1987, p. 66-85; Shock compression of condensed matter, ed. by S. C. Schmidt et al., N. Y., 1990. А. А. Жаров.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988