Материалы для современной медицины. Канюков В.Н - 28 стр.

руют водяного пара. Однако создание напряжения может вызвать рост трещин
со скоростью более 1 мм/с.
       На кончике трещины напряжения концентрируются во многом анало-
гично тому, как на металлическом острие сгущаются силовые линии электриче-
ского поля. Чем ближе к кончику трещины, тем больше напряжение; на кончи-
ке, размер которого составляет несколько атомных диаметров, оно достигает
значения порядка 104 МПа. Под воздействием столь большого напряжения ис-
кажается атомная структура кремнезема. Теоретические расчеты показывают,
что если силикатный тетраэдр искажается в результате оттягивания атомов ки-
слорода в вершинах, то атом кремния в его центре с большей легкостью связы-
вается с молекулой воды. Кроме того, химическое взаимодействие с водой
уменьшает силу, требуемую для дальнейшей деформации связей кремний —
кислород.
       Модельная система состоит из небольших циклов, образованных атома-
ми кремния и кислорода (по два атома кремния и два атома кислорода на один
цикл). Эти так называемые циклы с поделенными (общими) ребрами, которые
возникают, когда две тетраэдрические элементарные ячейки связываются друг
с другом вдоль одного ребра, могут сформироваться на поверхности частиц по-
рошка кремнезема, нагретого выше 900 0С. Циклические структуры с поделен-
ными ребрами — подходящие объекты для изучения явлений напряжения свя-
зей, поскольку валентные углы и длины связей у них сильно искажены по срав-
нению с обычным стекловидным кремнеземом.
       Размер молекул вещества влияет на его способность ускорять рост тре-
                                             щин в стекле, в соответствии с
                                             рисунком 4. Вода, размер моле-
                                             кул которой составляет только
                                             0,26 нм (1 нм = 10 -9 м), вызыва-
                                             ет более быстрый рост трещин,
                                             чем метанол (0,36 нм), а анилин
                                             (0,42 нм) едва ли вообще оказы-
                                             вает какое-нибудь влияние
                                             (вверху). Такое поведение объ-
                                             ясняется тем, что молекула во-
                                             ды легко входит в отверстие
                                             трещины (его диаметр состав-
                                             ляет 0,4—0,5 нм), молекула ме-
                                             танола — с трудом, а молекула
                                             анилина настолько крупна, что
                                             не может достичь области раз-
                                             рыва связей (внизу).
                                                    Для изучения механизма
                                             и кинетики реакций между во-
 Рисунок 4 – Влияние размера молекул ве- дой (и другими реактивами) и
 щества на его способность ускорять рост силикатными циклами с поде-
 трещин в стекле                             ленными ребрами, необходимо
30