1/f2 шум как предвестник структурных перестроек вблизи точки плавления кристаллических веществ с различным типом химической связи

Аннотация

Переходные явления в окрестности точки плавления (эффект предплавления) являются фундаментальным процессом и возникают в материалах с различным типом химической связи. При Т ≥ 0.8Тm наблюдается флуктуационное выделение тепла. Анализ флуктуационных процессов дает информацию о проходящих в системе динамических перестройках и взаимосвязях различных подсистем. Цель данной работы – исследование спектральных характеристик тепловых флуктуаций в стационарных режимах предплавления веществ с ионным, ковалентным и металлическим типом химической связи (KCl, Ge, Cu, Sb) и определение типа данного флуктуационного процесса с по-
мощью показателя Херста.

Спектральные характеристики тепловых флуктуаций в стационарных режимах предплавления KCl, Ge, Cu, Sb при T* ~ 0.9Tm определялись методом вейвлет-анализа. Данный метод позволяет анализировать поведение сложных систем в критических точках с целью выявления в них определенных корреляций и тенденций развития.

Исследования показали, что в области предплавления частотный спектр тепловых флуктуаций представляет собой шум 1/f2 или нелинейный броуновский шум, который является предвестником структурных перестроек при фазовых переходах. Тип флуктуационных процессов в области предпавления KCl, Ge, Cu, Sb определен на основе показателя Херста (Н). Показано, что в стационарных режимах предплавления H > 0.5. Следовательно, динамика процесса в прошлом, имеющая определенную тенденцию, с большой долей вероятности продолжится в том же направлении. Однако с уменьшением энергии химической связи Н Æ 0.5, что свидетельствует о снижении устойчивости
системы и вероятной смене тенденции развития структурных перестроек в переходной области предплавления.

Таким образом, вблизи точки плавления возникают неустойчивые динамические состояния, являющиеся прекурсором структурных изменений в системе, которые имеют определенные тенденции развития. Это должно учитываться при расчете устойчивости и надежности материалов и систем