В этой статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок. |
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) (англ. Self-propagating high-temperature synthesis (SHS)) — экзотермический химический процесс типа горения, протекающий в автоволновом режиме в смесях порошков и приводящий к образованию полезных конденсированных продуктов, материалов и изделий [1]. СВС представляет собой режим протекания экзотермической реакции, в котором тепловыделение локализовано в узком слое и передается от слоя к слою путём теплопередачи.
Реакции СВС протекают исключительно в экзотермических системах Как правило, это реакции присоединения. В некоторых случаях в качестве побочных продуктов могут образовываться газы (O2; CO2, H2O и др).
В практике СВС известны следующие типы реакций:
По химической природе реагентов и продуктов реакции классифицируются на реакции карбидизации, окисления, борирования, нитрирования, карбонитрирования, галогенирования, и др..
По механизму реакции преобладают окислительно-восстановительные реакции, в органических системах известны реакции протонирования, ацилирования и др..
С помощью СВС получают преимущественно неорганические вещества,материалы и изделия разного назначения: (порошки тугоплавких соединений, абразивные пасты, азотированные ферросплавы, керметы, керамику), детали и изделия заданных размеров и форм, огнеупорные изделия и покрытия.
Сравнительно недавно была показана возможность получение также и органических веществ, материалов и изделий с помощью органического СВС.
В гибридных органо-неорганических смесях показано образование сверхстехиометрических карбидов титана TiCx (металлокарбогедрен, меткар, Met-Car) при реакции органического вещества фуллерена с порошком титана, протекающей по схеме [2]:
хС60 → 60Cx х = {60-1}
Ti + Cx → TiCx.
В технике свойства СВС находят применение при осуществлении неразъемного соединения деталей (термитная сварка); нагревательных устройств (химическая печка); утилизации вредных веществ; приготовлении катализаторов; окрашивании и текстурировании полимеров; восстановлении нефтяных скважин и др..
Достоинство технологии СВС заложено в самом принципе — использование выделяющегося тепла химических реакций вместо нагрева вещества от внешнего источника, поэтому СВС процессы успешно конкурируют с традиционными энергоемкими технологиями. Порошковую смесь (шихту) помещают в реактор и в газовой среде производят локальное инициирование процесса (зажигание). Затем происходит самопроизвольное распространение волны горения, охватывающую всю смесь, завершение реакции и остывание синтезированного продукта.
Другим достоинством СВС является эффект самоочистки — термодесорбция летучих примесей при температуре синтеза. Поэтому получающиеся продукты могут быть чище, чем исходные реагенты.
В органических системах основным преимуществом технологий в сравнении с традиционными схемами органического синтеза является исключение растворителей и их аппаратуры.
В 1967 году небольшая группа ученых (И. П. Боровинская, В. М. Шкиро и А. Г. Мержанов), исследуя экспериментальные модели горения конденсированных систем, открыла новое явление, получившее название «твердого пламени» - автоволнового процесса, во время которого исходные и конечные вещества находятся в твёрдой фазе.
"Твердое пламя" позволило получать ценные тугоплавкие материалы. Это обстоятельство привело к созданию нового высокоэффективного метода их производства — самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Исследования СВС-процессов открыли новые горизонты познания и практических применений. Ранее неизученные системы, явления и процессы, при исследовании которых возникали различные научные проблемы, задачи и возможные практические применения стали желаемым объектом экспериментальной диагностики и теоретического моделирования. Сочетание химии с макрокинетикой привело к созданию мощной методологии и идеологии исследований и, как следствие, к крупным практическим достижениям, что, в конце концов, сделало необходимым создание нового института, который был назван Институтом структурной макрокинетики АН СССР.
Для объяснения процессов СВС привлекаются различные теории, в том числе теория неравновесной химической термодинамики Ильи Пригожина.
В число реакций — аналогов СВС — входит периодическая волновая реакция Белоусова.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .