Вы здесь

Работы А. Ф. Иоффе и его сотрудников в области механических свойств диэлектриков

 

Исследование пластической деформации привело А. Ф. Иоффе к изучению проблемы прочности твердых тел и двух механизмов их разрушения — путем пластического течения и хрупкого разрыва. Анализируя соотношение, между пластичностью и прочностью кристаллов, ученый сделал вывод, что пластичность и хрупкость не есть свойства разных тел, как было принято считать раньше. В зависимости от температуры пластичные тела могли быть хрупкими и наоборот. Понятие относительности деформации стало общепризнанным.

При дальнейших исследованиях механических свойств твердых диэлектриков было замечено, что при непрерывно действующей нагрузке деформация идет скачками, сопровождающимися периодическими звуками, напоминающими тиканье часов. То, что при грубом наблюдении представляется как медленное, непрерывное течение материала, в действительности состоит из большого числа отдельных сдвигов и поворотов внутри кристаллов, из которых состоит материал. Замеченный эффект скачкообразности был положен в основу новой методики получения монокристаллов, которая нашла широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом.

Разработка вопросов пластической деформации внесла значительную ясность в наши представления о механических свойствах твердых тел, привела к ряду существенных теоретических и практических результатов и послужила хорошим стимулом для дальнейших экспериментальных исследований в этой области.

Немецкий физик М. Борн разработал электрическую теорию кристаллических решеток. В своей теории он исходил из идеальных представлений о кристалле, где каждый атом находится на своем месте и никаких нарушений в структуре кристалла нет. Эти представления довольно хорошо согласовывались с такими свойствами кристаллических тел, как тепло- и электропроводность. Однако прочность и пластичность твердых тел обычно оказывались значительно ниже, чем это следовало из теоретических расчетов для кристаллической решетки. Каменная соль, например, разрушалась при нагрузке 4 Н/мм2 вместо 2500 Н/мм2, предсказанных теорией. Развивая идеи английского физика Гриффитса, Иоффе показал, что наличие незаметных для глаза трещин на поверхности тел в десятки и сотни раз снижает прочность на разрыв. Если дефекты с поверхности кристалла убрать, то по своей структуре он приблизится к идеальному, а его прочность — к той прочности, которую дают теоретические расчеты.

Рядом остроумных опытов Абрам Федорович доказал, что разрыв никогда не происходит сразу по всему сечению, а начинается с незначительной трещины, которая, все более углубляясь, разделяет твердое тело на две части. Устраняя дефекты с поверхности каменной соли путем растворения, ученому удалось получить прочность порядка 1500 Н/мм2.

Явление увеличения прочности каменной соли при растворении ее поверхности вошло в литературу под названием «эффект Иоффе». Изучение эффекта Иоффе открыло перед техниками новые возможности в их работе над увеличением прочности твердых тел.

Продолжая исследования механических свойств твердых тел, ученики А. Ф. Иоффе А. П. Александров и С. Н. Журков в 1933 г. получили бездефектные кварцевые и стеклянные нити, обладающие огромной прочностью.

Работы, проведенные А. Ф. Иоффе в области механических свойств диэлектриков, по праву считаются классическими. Они заложили фундамент современных представлений о механизме прочности и пластичности реальных твердых тел. А. Ф. Иоффе подал физикам глубокую идею о необходимости изучения различных дефектов кристаллической решетки, чрезвычайно сильно влияющих на многие свойства твердых тел. Развитие идей Иоффе о механизме прочности привело к замечательному результату: в ЛФТИ получено стекло, прочность которого в несколько раз превышает прочность стали. В этом мы находим одно из ярких доказательств исторической ценности научной работы выдающегося советского физика.

С другой стороны, исследовательские работы Иоффе представляют собой классические образцы тонкости и точности экспериментальной методики. Они служат убедительным примером подтверждения, каких высот достигла молодая советская наука. Изящный и в то же время легко воспроизводимый опыт по эффекту Иоффе не только описан во всей учебной литературе, но и стал предметом лекционных демонстраций.

 

Добавить комментарий

Plain text

  • HTML-теги не обрабатываются и показываются как обычный текст
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.