Az önszaporodó magas hőmérsékletű szintézis ( SHS ) egy exoterm égés típusú kémiai folyamat , amely autohullámos üzemmódban megy végbe porkeverékekben, és hasznos kondenzált termékek, anyagok és termékek képződéséhez vezet [ 1] . Az SHS egy exoterm reakciómód, amelyben a hőleadás egy keskeny rétegben lokalizálódik, és hőátadással kerül át rétegről rétegre .
Az SHS-reakciók kizárólag exoterm rendszerekben mennek végbe. Általában ezek addíciós reakciók . Egyes esetekben melléktermékként jelentős mennyiségű gáz (O 2 ; CO 2 , H 2 O stb.) abszorbeálódik a kezdeti porokban.
Az SHS gyakorlatában a következő reakciótípusok ismertek:
A reaktánsok és reakciótermékek kémiai természete szerint karbidizációs, oxidációs, boridálási, nitridálási, karbonitridálási, halogénezési stb. reakciókba sorolhatók.
A reakciómechanizmus szerint a redox reakciók dominálnak, a szerves rendszerekben protonálódási, acilezési stb. reakciók ismertek.
SHS felhasználásával túlnyomórészt szervetlen anyagokat , anyagokat és termékeket állítanak elő különféle célokra: ( tűzálló vegyületek porai , csiszolópaszták, nitridált vasötvözetek , cermetek , kerámiák ), meghatározott méretű és alakú alkatrészek és termékek, tűzálló termékek és bevonatok.
Viszonylag a közelmúltban mutatkozott meg az a lehetőség, hogy szerves SHS segítségével szerves anyagokat , anyagokat és termékeket is nyerjenek .
Hibrid szerves-szervetlen keverékekben szupersztöchiometrikus titán-karbidok TiCx ( metálkarbohedren , metkar , Met-Car ) képződését mutatták ki fullerén szerves anyag és titánpor reakciója során, a [2] séma szerint :
xC 60 → 60C x x \u003d {60-1}
Ti + Cx → TiCx .
A mérnöki munkában az SHS tulajdonságait használják fel az alkatrészek állandó összekapcsolásának megvalósítására ( termithegesztés ); fűtőberendezések (vegyes tűzhely); káros anyagok ártalmatlanítása; katalizátorok készítése; polimerek színezése és textúrája; olajkutak helyreállítása stb.
Az SHS technológia előnye magában az elvben rejlik - a kémiai reakciók felszabaduló hőjének felhasználása az anyag külső forrásból történő melegítése helyett, így az SHS eljárások sikeresen versenyeznek a hagyományos energiaigényes technológiákkal. A porkeveréket (töltetet) a reaktorba helyezik, és a gáznemű közegben a folyamat helyi beindítását (gyújtását) hajtják végre. Ezután az égési hullám spontán terjedése következik be, amely a teljes keveréket lefedi, a reakció befejeződik, és a szintetizált termék lehűl.
Az SHS másik előnye az öntisztító hatás, azaz az illékony szennyeződések hődeszorpciója a szintézis hőmérsékletén. Ezért a keletkező termékek tisztábbak lehetnek, mint az eredeti reagensek.
1967-ben tudósok egy kis csoportja (I. P. Borovinskaya, V. M. Shkiro és A. G. Merzhanov ), akik a kondenzált rendszerek égésének kísérleti modelljeit vizsgálták, felfedeztek egy új jelenséget, az úgynevezett "szilárd lángot" - egy autohullámos folyamatot, amely során a kezdeti és a végső anyagok szilárd fázisban vannak .
A "szilárd láng" értékes tűzálló anyagok beszerzését tette lehetővé. Ez a körülmény egy új, rendkívül hatékony eljárás létrehozásához vezetett az előállításukhoz - az önszaporító magas hőmérsékletű szintézishez (SHS). Az SHS folyamatokkal kapcsolatos kutatások új távlatokat nyitottak a tudás és a gyakorlati alkalmazások előtt. A kísérleti diagnosztika és elméleti modellezés kívánatos tárgyává váltak a korábban feltáratlan rendszerek, jelenségek és folyamatok, amelyek vizsgálata során különféle tudományos problémák, feladatok és lehetséges gyakorlati alkalmazások merültek fel. A kémia és a makrokinetika ötvözése erőteljes kutatási módszertan és ideológia megalkotásához, és ennek eredményeként jelentős gyakorlati eredményekhez vezetett, amelyek végül szükségessé tették egy új intézet létrehozását, amely a Strukturális Intézet nevet kapta. A Szovjetunió Tudományos Akadémia makrokinetikája .
Az SHS-folyamatok magyarázatához különféle elméletek szerepelnek, köztük Ilya Prigogine nemegyensúlyi kémiai termodinamikájának elmélete .
A reakciók száma - az SHS analógjai - tartalmazza a periodikus Belousov-hullámreakciót .