Mekanisk stimulert gassutslipp - Mechanically stimulated gas emission

Mekanisk stimulert gassutslipp

Fenomenologi

Mekanisk stimulert gassutslipp (MSGE) er et komplekst fenomen som omfatter forskjellige fysiske og kjemiske prosesser som forekommer på overflaten og i hovedparten av et fast stoff under påført mekanisk belastning og resulterer i utslipp av gasser. MSGE er en del av et mer generelt fenomen av mekanisk stimulert nøytral utslipp (MSNE). De spesifikke egenskapene til MSGE sammenlignet med MSNE er at de emitterte nøytrale partiklene er begrenset til gassmolekyler. Msge er motsatt til mekanisk Stimulated gassabsorpsjon som vanligvis finner sted under pasnings korrosjon av metaller, eksponering overfor gasser ved høye trykk, etc.
Det er tre hovedkilder til msge:

I. Gassmolekyler adsorbert på overflaten av et fast stoff
IIa. Gasser oppløst i materialmassen
IIb. Gasser okkludert eller fanget i mikro- og nanovider, diskontinuiteter og på mangler i materialmassen
III. Gasser generert som et resultat av mekanisk aktivering av kjemiske reaksjoner.

Generelt, for å produsere MSGE, kan den mekaniske virkningen på det faste stoffet være av hvilken som helst type inkludert spenning, kompresjon, vridning, klipping, gnidning, fretting, rulling, fordypning, etc.
I tidligere studier utført av forskjellige grupper ble det funnet at MSGE er hovedsakelig forbundet med plastisk deformasjon, brudd, slitasje og andre irreversible modifikasjoner av et fast stoff. Under elastisk deformasjon er MSGE nesten ubetydelig og ble bare observert like under elastisk grense på grunn av mulig mikroplastisk deformasjon.
I samsvar med hovedkildene inneholder de avgitte gassene vanligvis hydrogen ( kildetype IIa), argon (for belegg oppnådd ved bruk av PVD i Ar plasma - kildetype IIb), metan (kildetype III), vann (kildetype I og / eller III), karbon- mono- og dioksyd (kilde type I / III).
Kunnskapen om mekanismene til MSGE er fortsatt vag. På bakgrunn av eksperimentelle funn ble det spekulert i at følgende prosesser kan relateres til MSGE:

  1. Transport av gassatomer ved bevegelige forskyvninger
  2. Gassdiffusjon i bulk drevet av gradient av mekanisk spenning
  3. Fase transformasjon indusert av deformasjon
  4. Fjerning av oksid og andre overflatelag, som forhindrer utløp av oppløste atomer på overflaten
  5. Forlengelse av fri overflate

Termisk effekt ser ut til å være irrelevant for gassutslipp under lette belastningsforhold.

Terminologi

Den nye karakteren til denne tverrfaglige vitenskapsgrenen reflekteres av mangel på etablert terminologi. Det er forskjellige termer og definisjoner som brukes av forskjellige forfattere, avhengig av hovedtilnærmingen som brukes (kjemisk, fysisk, mekanisk, vakuumvitenskap, etc.), spesifikk gassutslippsmekanisme (desorpsjon, utstråling, utslipp osv.) Og type mekanisk aktivering ( friksjon, trekkraft, etc.):

Mekanisk stimulert utgassing (MSO)
Tribodesorpsjon
Triboemission,
Fraktemisjon
Atomisk og molekylær utslipp
Utgassing stimulert av friksjon
Utgassing stimulert av deformasjon

Desorpsjon (tribodesorpsjon, fraktodesorpsjon, etc.) refererer til frigjøring av gasser oppløst i bulk og adsorbert på overflaten. Derfor er desorpsjon bare en av de medvirkende prosessene til MSGE. Utgassing er et teknisk begrep som vanligvis brukes i vakuumvitenskap. Således omfatter begrepet "gassutslipp" forskjellige prosesser, gjenspeiler den fysiske naturen til dette komplekse fenomenet og er å foretrekke for bruk i vitenskapelige publikasjoner.

Eksperimentelle observasjoner

På grunn av lave utslippshastigheter, bør eksperimenter utføres i ultrahøyt vakuum ( UHV ). I noen studier ble materialene tidligere dopet med tritium . MSGE-hastighet ble deretter målt ved radioaktivitetsutfall fra materialet under påført mekanisk belastning.

Se også

Referanser