Кинетика абсорбции и десорбции водорода в монокристаллах фуллерита С₆₀. Низкотемпературные микромеханические и структурные характеристики твердого раствора внедрения С₆₀(Н₂)x - Фоменко, Л.С.; Лубенец, С.В.; Нацик, В.Д.; Стеценко, Ю.Е.; Яготинцев, К.А.; Стржемечный, М.А.; Прохватилов, А.И.; Осипьян, Ю.А.; Изотов, А.Н.; Сидоров, Н.С. (Физика низких температур, 2008)
При комнатной температуре измерены зависимости микротвердости HV и параметра решетки a
монокристаллов C₆₀ от времени насыщения водородом t при нескольких значениях температуры
насыщения (250, 300 и 350 °C) и фиксированном давлении водорода p = 30 атм. Кинетика абсорбции
водорода согласно измерениям HV и a описывается простым экспоненциальным законом с одним зависящим
от температуры характеристическим временем. В сильно насыщенных образцах микротвердость
повышалась в 4 раза, а параметр решетки увеличивался на 0,2 % по сравнению с исходным кристаллом
С₆₀. В интервале температур 77–300 К изучены температурные зависимости микротвердости
HV и параметра решетки a кристаллов C₆₀(H₂)x. Внедрение водорода существенно понижает температуру
ГЦК–ПК фазового перехода, а сам переход становится сильно растянутым по температуре. Зависимость
микротвердости насыщенного образца от времени выдержки на воздухе при комнатной
температуре описывается суммой двух экспонент с разными значениями характеристического времени.
Такая кинетика предположительно обусловлена двумя процессами: десорбцией водорода из образца,
что вызывает падение микротвердости, и одновременным вхождением в образец газовых примесей
из окружающего воздуха, что сопровождается упрочнением. Обсуждаются влияние молекул Н₂
на характер межмолекулярного взаимодействия в фуллерите С₆₀ и обусловленные интеркаляцией процессы
дислокационного скольжения и микроразрушения. При кімнатній температурі виміряно залежності мікротвердості HV і параметра гратки a монокристал
ів C₆₀ від часу насичення воднем t при декількох значеннях температури насичення (250, 300
та 350 °C) і фіксованому тиску водню p = 30 атм. Кінетика абсорбції водню згідно з вимірюваннями
HV та a описується простим експоненціальним законом з одним характеристичним часом, який залежить
від температури. В сильно насичених зразках мікротвердість збільшувалась в 4 рази, а параметр
гратки змінювався на 0,2 % у порівнянні з вихідним кристалом C₆₀. В інтервалі температур 77–300 К
вивчено температурні залежності мікротвердості HV та параметра гратки a кристалів C₆₀(H₂)x. Проникнення
водню суттєво знижує температуру ГЦК–ПК фазового переходу, а сам перехід стає сильно
разтягнутим по температурі. Залежність мікротвердості насиченого зразка від часу витримки на
повітрі при кімнатній температурі описується сумою двох експонент з різними значеннями характеристичного
часу. Така кінетика за припущенням обумовлена двома процесами: десорбцією водню із
зразка, що викликає зниження мікротвердості, і одночасним входженням у зразок газових домішок із
оточуючого повітря, що супроводжується зміцненням. Обговорюється вплив молекул Н₂ на характер
міжмолекулярної взаємодії в фулериті С₆₀ та обумовлені інтеркаляцією процеси дислокаційного ковзання
та мікроруйнування. The room temperature values of microhardness
HV and the lattice parameter a of C₆₀ single crystals
have been measured as a function of the hydrogen saturation time t at several saturation temperatures
(250, 300, and 350 °C) and a fixed hydrogen
pressure of 30 bar. Based on the measurements of
both HV and a the hydrogen absorption kinetics can
be described by a simple exponential law with a
single temperature-dependent characteristic time.
In highly saturated samples the microhardness grew
four-fold, while the lattice parameter increased by
0.2 % compared to the pristine C₆₀ crystal. The
temperature dependence of the microhardness HV
and the lattice parameter a of the C₆₀(H₂)x crystal
was studied within the temperature range 77–300 K.
Penetration of hydrogen considerably lowers the
fcc-sc phase transition point, the transition becoming
strongly extended in temperature. The dependence
of the microhardness on the time of exposure
to atmospheric air can be described by a sum of two
exponential laws with appreciably different characteristic
times. Such a kinetics is supposedly controlled
by two processes, namely, the hydrogen desorption
from the sample, which entails a decrease
in microhardness and a simultaneous penetration
into the sample of gas impurities from the ambient
air, which is accompanied by a hardening. The effect
of H₂ molecules on the character of the molecular
interaction in fullerite C₆₀ and the intercalation-
related processes of dislocation glid and
microfracture are discussed.