1.3. Химические превращения под действием ударных волн

Предел статического давления определяется прочностью сосуда, в котором протекает реакция, или рабочих тел прессов. Использование алмазных наковален (два искусственных алмаза, прижатых друг к другу остриями при помощи пресса) позволяет создать давление порядка 106 атм. Однако повышение давления достигается за счет уменьшения размера образца; синтетические возможности метода очень ограничены. Принципиально новым методом получения сверхвысокого  давления является метод импульсного сжатия вещества с помощью ударных волн [6-8].

Ударная волна  – узкая зона сжатого вещества, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью, которая возникает при детонации взрывчатых веществ, столкновении быстролетящего тела с преградой, мощном электрическом разряде, импульсном испарении кристаллов под действием лазерного излучения. Наибольшее практическое применение имеет детонация взрывчатых веществ (ВВ).

Основными факторами, отличающими ударное сжатие от статического, являются большие градиенты термодинамических параметров в ударной волне. Рост давления, температуры  и плотности происходит одновременно в узкой зоне за 10-12 - 10-9 сек, затем, спустя 10-6 сек, происходит снятие достигнутых параметров волнами разряжения. Процесс разгрузки является очень быстрым (10-5 – 10-6 сек) и адиабатическим.  Вещество остается нагретым по сравнению с исходным состоянием.

Использование метода ударных волн в химии началось в конце 50-х гг. XX века благодаря созданию специальных ампул сохранения продуктов взрыва  (Рябинин Ю.И., 1956 г.). Позднее ампулы заменили на более экономичные многоразовые камеры сохранения, и метод получил промышленное значение.

Основным достоинством нового метода является возможность синтеза достаточно большого количества вещества в условиях сверхдавления.

Основным недостатком детанационных технологий является потенциальная опасность проведения взрывных работ, изготовления и транспортировки зарядов. Кроме того, всегда существует возможность загрязнения реакционной смеси продуктами разрушения рабочих поверхностей взрывных камер. Однако в научной литературе описаны случаи превращения этого недостатка в достоинство метода: откольные микрочастицы используются в качестве реагентов.