Способ коррекции структурных характеристик материалов и устройство для его осуществления

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСтИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 5 С 3/00 0 8 О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИ и,и лу п а я я ими8 ил. оОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ПЮТ СССР 1(54) СПОСОБ КОРРЕКЦИИ СТРУКТУРНЫХ ХА- РАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к созданию материалов с заданными свойствами с помощью радиотехнических средств, переносящих данные свойства электромагИзобретение относится к созданиюматериалов с заданными (программируемыми) свойствами с помощью радиотех-нических средств, переносящих данныесвойства электромагнитными методами,что может найти применение в электрнике, металлургии, биологии, медицине, оптике и других отраслях, гдетребуются материалы с новыми физическими свойствами и улучшенными характеристиками,В качестве основных предпосылокк созданию заявляемого способа и устройства явились теоретические концепции и модели спинторсионных взаимодействий, согласно которым при некоторых воздействиях и,условиях создается упорядоченность ядерных и атом.ных спинов вещества живой и неживойприроды, что приводит к возбуждениюторсионного (спинорного) поля (являющегося коллективным полем). Д 1748662 АЗ 2нитными методами, что может найт применение в электронике, металл биологии, медицине, оптике и дру отраслях, где требуются материал новыми физическими свойствами и шенными характеристиками. Цель - вышение эффективности изменения турных характеристик материалов стигается за счет использования честве Физического поля воздейст на материал торсионного излучени модулированного характеристическ частотами, 2 с. и 11 з.п. Ф-лы,В этом случае структура вещества будет определяться не магнитными и молекулярными взаимодействиями, а структурой внешнего торсионного поля, определяющего по собственным спинам орйентацию в пространстве атомови молекул вещества, а при определенных условиях и их количество в единице объема (плотность).На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для воздействия торсионным полем на образцы различных материалов на фиг2 и 3 - конструк-" ция концентратора и коллектора торсйонных потоков (ТП) соответственно; на Фиг.4 - конструкция пространственно-частотного модулятора ТП (поля); ка фиг.5 и 6 . - конструкция регулятора интенсивности и формирователя-излучателя соответственно; на Фиг.7 - приведены примеры построения первичных генераторов ТП (поля); на фиг.8 -1748662 актор 1 О,Перов Техред М.ИоргенталКорректор А.Слободяник юйю е исно та по Ж-.З.Ужго Заказ 2935 ТиражВНИИПИ Государственного комит113035, Моска Побретениямаушская на и открытиям при ГКНб., д, 4/53 17486пример компактного исполнения генератора ТП.Предлагаемый способ коррекции .структурных характеристик и свойствматериалов включает следующие действия,Объект (материал) воздействия помещается в область пространства, гделокализовано статическое торсионноеполе (поток) или торсионное излучение, источник которых промодулированхарактеристическими частотами, специфически изменяющими физические свойства и характеристики материалов.Локализация ТП (поля) в пространстве и его возбуждение осуществляетсяс помощью первичных генераторов ТП,выполненных в виде геометрическихтел, имеющих криволинейную форму; с 20помощью тел со спиново-упорядоченнойструктурой; с помощью систем, имеющих угловой момент вращения тел, токов, частиц, полей, с помощью тел,обладающих зарядом, а также с помощью источников электромагнитных излучений или ансамблем перечисленных выше источников.Устройство (фиг.1) для реализацииспособа содержит генераторы 1,1 - 1,п, 3ТП, помещенные в концентратор 2 ТП,выходы которого соединены с входамиколлектора 3 ТП.Выход коллектора 3 через последовательно соединенные пространственночастотный модулятор 4 и регулятор 5интенсивности ТП соединен с формирователем - излучателем 6 ТП.При этом первичный генератор ТП(генератор) 13 тока.Концентратор ТП состоит из двухсочлененных пространственных фигур 14и 15 и лежащих в плоскости сочлененияэтих фигур (например конусов) и равномерно расположенных по контуру со.членения треугольных и коническихвставок 16.1 - 16.п (или вставокдругой геометрической. формы, что определяется условиями применения устройства). 55Первичные генераторы 1, 1 - 1. и. ТПпомещаются внутрь концентратора 2 ТПтаким образом, чтобы плоскость момента вращения была перпендикулярна 624осп конусов 14 и 15. Место расположения первичного генератора ТП вдольоси конусов 14 и 15 и их число определяются условиями применения концентратора ТП.В зависимости от условий применения концентратора 2 ТП составляющиеего пространственные фигуры 14 и 15могут быть конической или овоиднойформы, пирамидами или другими трехмерными геометрическими фигурами.Соотношение между высотой этих фигур и вставок 16.1 - 16.п. и их основанием может удовлетворять соотношению золотого сечения, числу н, е илидругим соотношениям, что определяетсяусловиями применения устройства.Количество вставок 16.1 - 16,н.,расположенных по контуру сочлененияфигур 14 и 15, также определяется условиями применения устройства,Помимо этого, в зависимости от условий применения устройства, внутрьпространственных фигур 14 и 15 можетпомещаться наполнитель из требуемоговещества или смеси веществ, состав иколичество которых определяется условиями решаемой задачи.От первичных генераторов 1.11.п. ТП, помещенных внутрь концентратора 2 ТП, который изготавливаетсяиз плотных по отношению к окружающейсреде материалов (например металл,стекловолокно), через его проводники17, 18, 19,1 - 19.п. ТП после концентрирования подается на устройствосовмещения (коллектор) ТП,Коллектор ТП (Фиг. 3) имеет плоскую или трехмерную геометрию, леваячасть которого по отношению к линииА - Лпредставляет собой треугольник, овоид или конус, или другую геометрическую Фигуру 21 с осевой симметрией подобно укаэанной, где отношение высоты к основанию может определяться соотношением золотого сечения или другими характеристиками соотношениями, определяемыми в зависимости от условий использования устройства.Вершина фигуры 21 соединяется спроводником 22, с которого снимаетсяТП (выходной сигнал),Если ТП (сигнал) подается на фигуры 20.1 - 20.п. и снимается с проводника 22, то устройство работает врежиме совмещения потоков торсионного поля. Если ТП подается на провод5 1748662 бник 22 и соответственно фигуру 21 и лельной ориентации интенсивностЬ ТПснимаетсЯ с фигУР 20.1 - 20.п то плавно изменЯетсЯ от нУлЯ до максиустройство работает в режиме развет- мума, равного значению интенсивностивителя потока торсионного поля,входного ТП который передается на5ЭПри правильно выбранной геометрии геометрическую Фигуру 30, идентичнуюустройство может работать как сумма- по геометрии фигуре 27 и по провтор ТП, если они имеют фазовую упаря- нику 31 поступает на выходной излучадоченность. тель-Формирователь б ТП. СоотношениеТП с выхода коллектора 3 поступает 10 Размеров оснований фигур 27 и 30 опна вход пространственно-частотного ределяется условиями применения устмодулятора 4 (Фиг,4). ройства.Сформированный ТП в виде моночас- Выходной излучатель-формировательтаты или спектра частот через провод ТП (фиг.б) представляет собой геоник 22 поступает на геометрическую 15 метрическую фигуру 32, выполненную вфигуру 23, выполненную в виде конуса, виде рупора конической, овоидной,овоида или пирамиды, сочлененную ос- сферической формы, пирамиды, волновонованием с другим основанием анало-да той или иной формы, что определягичной фигуры 25, в промежуток между ется условиями применения устройства.которыми помещается пространственно При этом ТП излучается в областьчастотная матрица 24 торсионного по- пространства, где находится объектля - адреса воздействия. воздействия (материал), в виде конуТП подаваемый на пространственно- са, исходящего из Формирователя-излучастотный модулятор 4, излучается чателя с углом диаграммы-направленФигурой 23. Торсионное поле (несущее) 25 ности, равным углу при вершине Фигувзаимодействует с собственными про- ры 32.странственно-частотным торсионным по- Диаграмма направленности ТП и раслем матриць 24, В результате этого положение объекта воздействия в зоненесущая частота ТП модулируется и мо- его излучения определяются условиямидулированное торсионное излучение 30 Решаемой задачи и требованиямиУпринимается фигурой 2 и снимается предъявляемыми к характеристикам идля дальнейшего преобразования про- свойствам получаемых (корригируемых)водником 26. материалов.Геометрические фигуры 23 и 25 и В каче;тве первичного генераторапроводники 22 и 26 изготавливаются из 1,1 ТП можно использовать конструкцииматериала, плотность которого больше (фиг. 7 а-ж), состоящие из источника35плотности окружающей среды. При этом питания, к которому подключен управгеометрические фигуры 23 и 25 могут ляемый источник 8 напряжения выход1быть монолитными, полыми или содер- которого коммутируется коммутаторомжать различные наполнители, состав и 9 полярности, К коммутатору 9 поляр 40свойства которых определяются усло- ности напряжения подключены обкладкивиями. использования устройства, так цилиндрического конденсатора 10, межже мак и соотношение размеров основа- ду которыми устанавливается постоян-ний фигур 23 и 25.ньй магнит (Фиг.7 а) или электромагнитПромодулированный ТП по проводки-: 11 (фиг.7 б). Магнит устанавливаетсяку 26 поступает. на регулятор 5таким образом, чтобы обкладки конден15(фиг.5) его интенсивности, проводник сатора 10 выступали над его торцом.26 сочленен с вершиной конуса, овоида, пирамиды или тела иной геометрической фигуры 27, матриц 28 и 29,структура которых имеет орто-нормирония первичного генерато а ТП вр ра ТП внутренняя обкладка конденсато а мо. ванную топологию, например поляриза"а быть выполнена в виде коль а тторов, форма которых может определятьд льца, штыряили иной геометрической фиг ыся геометрией регулятора 5 интенсивности ТП.и " темы штырей, колец или других геометрических фигур.При изменении взаимного расположения матриц 28 и 29 от положения вза.-,Внешняя обкладка кон енсатможет бить выполнена в в е кимной ортогональности топологических или другой геометрической кон игосей структур до их взаимнай парж. -р ской конфигурации.В качестве магнита используетсяисточник постоянного магнитного полятребуемой напряженности и пространственной Формьи -магнитного поля. Постоянное напряжение и его пространствен-ная конфигурация выбираются, исходяиз требований применения первичногогенератора торсионного поля, и могутменяться с помощью управляемого ис-10тоЧника 8 напряжения и коммутатора 9.полярности.Источник 7 питания может бытьвнутренним или внешнйм. Величина иструктура постоянного магнитного поля 15выбираются, исходя из условий йрименения первичного генератора торсионного поля,В случае применения первичного генератора как источника статическоготорсионного поля без электромагнитныхсоставляющих он может помещаться вэлектромагнитный экран.По условиям применения устройствапервичный генератор вместо постоянного магнита может содержать электромагнит (фиг,7 б). При этом электрома"нит устанавливается между обкладкамйконденсатора 10 таким образом, чтобывектор магнитного поля бып перпенди. кулярен вектору электрического полякондейсатора.В пространство между обкладкамиконденсатора 10 может помещаться ве- .щество или смесь веществ, возбужденна, которых в активной зоне генератора35торсионноро поля создает спектр ха- .рактеристик ТП (излучений), что обес"печивает резонансное воздействие наматериал (объект), помещаемый в об-.ласти пространства, где локализованоторсионное поле.Если представить вид 1"енератораторсионного поля сбоку, то статичес"кий ТП будет фиксироваться в двух ко,нических зонах Б 1, Я и в зоне ЯЗ,лежацей в плоскости генератора(Фиг.7 г). В зависимости от полярности при-.лагаемого напряжения к обкладкам конденсатора 10 первичной генератор соз. дает в зонах Я, Я и Б право- илилевовинтовое торсионное полеВ качествепервичного генератора5,торсионного; поля может использовать-;,ся конструкция (фиг.7 в), состоящая изчастично вакуумированного сосуда 32,содержащего пары металлов (например ртути, натрия), который помещен в ци".линдрический магнит 34.При подаче на электроды 33 напряжения выше потенциала зажигания в сосуде 32 возникает ток, и ионы паровметалла движутся в магнитном поле поспирали. Движение ионов металлов может быть различным для магнитов с ра-диальной и торцевой намагниченностью.Иагнит 34 может иметь различнуюгеометрическую форму и параметры, нодолжен обеспечивать спиральное движение ионов в сосуде 32.Вместо постоянного магнйта можноиспользовать электромагнит.При движении ионов в магнитном по"ле за счет магнитных спинов ядер всеспины примут упорядоченную ориентацию,В результате этого коллективноеполе ядер, а также аддитивная суммамоментов вращения ионов по спиралиприводит к возбуждению торсионногополя, диаграмма направленности которого приведена на фиг,7 д.Если представить вид генераторасбоку, то торсионное поле Формируетсяв конусах, в зонах Б Б и в медленно расходящейся в виде цилиндра зоне Бб.Для генерации торсионного излуче ния в первичный генератор (фиг.7 в) может быть введен модулятор, при этоммодуляция может осуществляться как потоку, так и по напряжению.В устройство могут быть введеныэлементы, обеспечивающие модуляциюпервичного генератора торсионных толейспомощью конденсаторных 35 (фиг.7 е),или индуктивных (фиг.7 ж) систем 36,которые размещаются на сосуде 32.. Для компактности первичные генера.торы ТП могут быть омещены .внутрьобразованной конусами или телами синой геометрической формой, системы сосевой симметрией так, чтобы плоскость момента вращения была перпендикулярна оси конусов или тел с инойгеометрической формой (фиг.8).Иесто расположения первичного ге-:нератора ТП вдоль оси системы 37 и ихчисло определяются конкретньии усло.виями решаемой задачи. Соотношение между высотой системЯягур) 37 и их основанием может бытьравно соотношениям золотого сечения,При этом выходной ТП (излучение) формируется из торцов вершин фигур 37.П р и и е р 1. Олово чистотой99,98 мас.плавят на воздухе в алундовом тигле диаметром 20 мм.5В 30 см от тигля размещают устройство (источник) торсионного излученияс характеристической частотой. модуляции, которым воздействуют на расплаволова до момента его охлаждения,Полученный слиток разрезают поосевой линии с последуюшим приготовлением шлифа и анализом его с помощьюэлектронной растровой микроскопии.Зерна иеталла, затвердевшего впроцессе воздействия на него торсионного поля, имеют ярко выраженные отличия в строении от контрольного образца,20Твердость Н образца, подвергнутого торсионному воздействию, 10,5+. (Р(0,05)П р и м е р 2. Иедь чистотой 2599,996 мас.% (ВЗ) плавят в алундовомтигле диаметром 20 мм в среде аргона в печи Таммана. Корпус печи заземленный, крышки водоохлаждаемые,В 30 см от печи помещают источник(устройство) торсионного излучения схарактеристической частотой модуляции 6 и 100 Гц.В структуре слитка (после его охлаждения) обнаружена упорядоченнаямикропористость, размер которой меняется с изменением характеристическойчастоты модуляции источника торсионного излучения. При этом зерна металла в опытных образцах, в противоположность контрольным, имеют текстур 40ную направленность, субструктура металла ультрадиснерсна, аморфна. Примикроскопическом исследовании обнаружены субструктурные элементы ячеистыхо 45форм размером 50-150 Л, а также эффект двойников, характеризующийсявозникновением специФических границраздела между кристаллами меди.Перечисленные выше структурные изменения в,контрольных образцах слит О.ков меди отсутствуют.П р и и е р 3. Раствор с упорядо-ченной лиофильной структурой (например, гемоглобина, желчи, слюны, в-ли попротеидов помещают на расстоянии 1- 5510 см от источника торсионного излучения, воздействуют 30-120 мин и оценивают влияние торсионного поля (излучения) на образовавшуюся мицелпярную структуру лпофильной биологической системы с помощью микроскоттии и/или атоматической системы анализа изображений.При анализе углового распределения фракталов мицеллярных структур лиофильных биологических систем в контроле и опыте установлено существенное различие, выражающееся в изменении углового распределения фракталов, составившее вопыте 58,0+4,0, а в контроле 33,3+2,9 (Р к 0,05).При оценке характера изменений шага следования фракталов мицеллярных структур лиофильных биологических систем установлено, что под влиянием торсионного поля шаг следования фрак- татов составляет 20,6+0,4, а в контроле 6,9+0,3 мкм (Р ( 0,01).П р и м е р 4. Влияние торсионных излучений на состояние биологических мембран оценивают по характеру изменений барьерно-транспортных свойств мембран эритроцитов. Эритроцитарную массу в пробирке помещают на расстоянии 1-10 см от устройства, генерирующего энакопеременное торсионное поле с частотой модуляции 50 .Гц. Внутрь источника помещают декстран.После 30 мин воздействия торсионным излучением происходит модификация липидов мембран и повышается их устойчивость к действию детергентов (11,9+3,25 и 6,6+2,72 иин в опыте и контроле соответственно, Р ( 0,01), а также повышается резистентность мембранных белков к аль серации Н (в опыте 5,02 + 0,75 иин, в контроле 3,63+0,7 иин, Р ( 0,05).Таким образом, коррекция структурных свойств материалов с помощью торсионных излучений может затрагивать широкий спектр практических применений, в том числе коррекцию структурных свойств кристаллов, металлов,. керамики, аморфных и других материалов.Индуцированные торсионным воздеиствием конвективные-процессы в домнах и мартеновских печах позволяют сократить" время .плавкииетаЛлов, что эквивалентно увеличению производительности действунйцих металлургических производств.увеличение до 100% прочности структурированных торсиойным воздействием металлов позволяет снизить почти вдва раза металлоемкость машин и оборудования.Изменение на два порядка электро- проводимости структурированнык торсионньи воздействием металлов и уве 5 личение их прочности позволяет снизить аварийность трубопроводов как за:счет увеличения прочности труб, так и эа счет снижения их коррозии., Торсионная коррекция при выращивании кристаллов позволяет снизить процент брака кристаллов, возникающего за счет дефектов кристаллической решетки и примесей, при массовом производстве кристаллов для нужд микро электроники (кремний, германий и т,п.) и оптической техники.Повышается процент выхбда качественной продукций в технологии напыле. 20 ния металлов, прИ производстве крис-: таллов в пластинахи производстве мо лекулярных пленок.Торсионное воздействйе на металл позволяет создать дешевый процесс получения первичного аморфизированного магериала для напыления.Большой эффектдает использование аморфизированных материалов для нужд порошковой металлургии. При торсион- З 0 ных воздействиях на металл практическиисключаются потери металла, свя-. занные со снижением его качества, например, за счет образования в слит ках раковин, что позволяет использовать полный объект слитка в металло- З 5 обработке.Использование ультрааморфизированных материалов (например, серебра)значительно увеличивает качество фотоматериалов,Торсионная кбррекция структурных свойств материалов может найти широкое применение в медицине и биологии. Полученнй 8 с помощью торционных воздействий металлы обладают хорошей биологической совместимостью, что позволяет их широко использовать в протезированииУказанные эффекты торсионных полей могут быть использованы при криокон сервировании клеточных суспензий в целях защиты белковых и липидных компонентов мембран от криоповреждения в йроцессе их структурно-фазовых перестроек, повышения механо-химической 55 резистелтности эритроцитов при опе" ративных вмешательствах, связанных с применением вспомогательного кровообращения, а также при дезинтоксикационной терапии при выведении ядовитых, бластогенных или потенциально опас-ных веществ экзогенной или эндогенной природы,Программируемое с помощью торсионных воздействий изменение свойств биологических мембран, например эритроцитов, позволяет повысить их реэистентность и увеличить сроки хранения, что имеет важное значение в службе донорства.Программируемое изменение с помощью торсионных воздействий свойств биологических жидкостей и биологически активных веществ позволяет созда" вать новые виды трансфузионных сред и лекарственных препаратовФ о р м у л а и,з о б р е т е н и яСпособ коррекции структурных характеристик материалов, заключающийся в воздействии на материал физическим полем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эф- . Фективности изменения структурных характеристик материалов, в качестве физического поля используют торсионное излучение,модулированное характеристическими частотами,2,.Устройство для .коррекции структурных характеристик материалов, содержащее первичные генераторы торсионного излучения, помещенные в концентратор торсионного излучения, к выходам которого подключены соединенные последовательно коллектор торсионного излученйя, пространственно- частотный модулятор, регулятор интенсивности торсионного излучения и излучатель торсионного излучения.3. Устройство по п, 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что концентратор торсионного излучения выполнен в1виде двух сочлененных основаниями пространственных фйгур с равномерно расположенными по окружности сочленения выпуклыми вставками, причем вершины пространственных фигур и выпуклых вставок имеют выводы в виде проводников.4, Устройство по п, 2, о т л и" ч а ю щ е е с ятем, что первичные генераторы торсионного излучения помещены внутрь концентратора торсионного излучения, выполненного в виде Фигуры, образованной конусами илипространственными Фигурами, и плоскость момента, вращения активной среды первичных генераторов торсионного излучения совпадает с плоскостью сочле нения в концентраторе торсионного излучения.5. Устройство по и. 2, о т л ич а ю ц е е с я тем, что коллектор торсионного излучения выполнен в виде 1 О сочлененных основаниями пространственных Фигур, для которых отношение высоты к основанию определяется вели- . чиной или Т, или е или золотого сечения, причем вершины этих фигур яв ляются входами коллектора торсионного излучения.6. Устройство по п. 2; о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что пространстВенно-частотный модулятор торсионного 2 О излучения выполнен в виде сочленен- . ных основаниями геометрических фигур, между которыми помещена пространственно частотная торсионная матрица.7, Устройство по и, 2, о т л и - 25 ч а ю щ е е с я тем, что регулятор интенсивности торсионного излучения выполнен в виде сочлененных основа ниями геометрических фигур, между которыми расположен набор матриц с ортонормированной топологией, установленных с возможностью взаимного перемещения, причем .входом и вьходом регулятора интенсивности торсионйого излучения яВляются Вершины указанных геометрических Фигур.8. Устройствопо и. 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что первичный генератор торсионного излучения вы- ПОЛНЕН В ВИДЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОНДЕН 40 сатора между обкладками которого установлен источник магнитного поля при этом к конденсатору через комму 1 .татор подключен источник управляемогО напряжения, к источнику магнИтного поля подключен генератор тока, а век- тор магнитного поля источника магнитного поля йерпендйкгулярен силовым линиям цилиндрического конденсатора.9. Устройство по и. 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что первичный генератор торсионного излучения вы-; полнен в виде вакууийрованного сосуда с электродами, содержащего пары металлов и размещейного внутри цилиндрического магнита; причем к электрог дам сосуда подключен управляемый источник тока;10; Устройство по п. 3 о т л и - ч а ю"щ е е с я тем, что внутрь конденсатора торсйбнйого излучения дополнительно помещен наполнитель, имеюций включения вещества, обеспечивающего избирательное воздействие на объект.11. Устройство по пп. 8 и 10, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что наполнитель помещен между обкладками, цилиндрического конденсатора.12. Устройство по п. 2, о т л и- ч а ю ц е е с я тем, что излучатель торсионного излучения выполнен в виде рупора или излучающего кбнца волновода.13. Устройство по п. 2,. о т л ич а ю щ е е с я тем, что первичный генератор торсионного излучения выполнен в виде источника электромагнитных излучений.