Семинар по механике жидкости, газа и плазмы им. академика Г. Г. Черного

Семинар состоится в среду, 16 октября в 11:00 в ауд. 240 НИИ механики МГУ. Научные руководители семинара: академик РАН В.А. Левин и д.ф.-м.н., профессор А.Н. Крайко

Тензор химического сродства в связанных задачах механохимии

А. Б. Фрейдин Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург

Исследуются взаимосвязи напряженно-деформированного состояния и распространения фронта химической реакции, которая идет между деформируемым твердым телом произвольной реологии и диффундирующим компонентом. Реакция сопровождается деформацией превращения.

В результате вывода выражения для производства энтропии на фронте реакции получается выражение тензора химического сродства, нормальная компонента которого является термодинамической силой, определяющей скорость фронта. Напряжения влияют на реакцию через сродство. Приводятся примеры решения связанных задач «диффузия-химия-механика» для упругих и нелинейно-вязкоупругих тел, претерпевающих химические превращения.

Демонстрируются эффекты ускорения, замедления и блокирования фронта превращения механическими напряжениями. Развивается процедура построения запретных зон — областей, образованных деформациями, блокирующими распространение фронта реакции. Исследуется потеря устойчивости фронта реакции при его приближении к состоянию блокирования. Обсуждаются приложения к описанию реакций окисления кремния в микроэлектронике и литизации кремния в литий-ионных батареях.

Основные публикации по теме доклада:

1. Poluektov, M., Freidin A.B., Figiel, L. Modelling stress-affected chemical reactions in non-linear viscoelastic solids with application to lithiation reaction in spherical Si particles. Int. J. Engineering Science, 2018, 128: 44-62.
2. Freidin A.B., Sharipova L.L. Forbidden strains and stresses in mechanochemistry of chemical reaction fronts. In: Generalized Models and Non-classical Approaches in Complex Materials 1, P. 335-348 (Advanced Structured Materials, 2018, Vol. 89).
3. Freidin A.B., Korolev I.K., Aleshchenko S.P., Vilchevskaya E.N. Chemical affinity tensor and chemical reaction front propagation: theory and FE-simulations. Int. J. Fracture, 2016, 202(2): 245-259.
4. Freidin A.B., Vilchevskaya E.N., Korolev I.K. Stress-assisted chemical reactions front propagation in deformable solids. Int. J. Engineering Science. 2014, 83: 57-75.