Кинетика абсорбции и десорбции водорода в монокристаллах фуллерита С60. Низкотемпературные микромеханические и структурные характеристики твердого раствора внедрения С60(Н2)x

Анотація

При комнатной температуре измерены зависимости микротвердости H_V 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 H_V 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 H_V 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.