Предположим, что состояния в случае детерминистических модулярных структур в каждой ячейке-параллелепипеде структурированного 3D пространства определяются возможными кристаллическими r, наноразмерными n и фрактальными f компонентами с помощью задания соответствующих генераторов [1-6]. Возможные структурные состояния в 1D пространстве могут быть комбинаторно перечислены и представлены следующей квадратной матрицей А
С учетом всех структурно совместимых сочетаний из двух компонент перечислим основные классы вероятных структурных состояний в 2D пространстве [1, 2]: кристаллический (r r), кристаллический наноразмерный (r n), кристаллический фрактальный (r f), фрактальный гибридный (f f), фрактальный наноразмерный (f n) и наноразмерный (n n). Квадратная матрица возможных состояний А = ||aij||aij|||| в 2D пространстве
содержит всего N = 32d = 81 ориентационно различимых состояний из которых 45 – состояния разного вида, принадлежащие шести указанным выше классам. Тогда основные классы вероятных структурных состояний, содержащие хотя бы одну кристаллическую компоненту в 3D пространстве, следующие [1, 2]: кристаллический (r r r), кристаллический наноразмерный (r r n), кристаллический фрактальный (r r f), кристаллический фрактальный гибридный (r f f), кристаллический фрактальный наноразмерный (r f n) и наноразмерный кристаллический (r n n). Квадратная матрица возможных состояний А = ||aij||aij||aij|||||| в 3D пространстве содержит всего N = 32d = 729 ориентационно различимых состояний,
из которых 109 – состояния разного вида, принадлежащие шести указанным выше классам. Перечислим возможные структуры и их симметрию [7], охарактеризуем представителей этих видов состояний, соподчиненные (∈) и сопряженные им (*) состояния.
1 Класс кристаллический (r r r), структуры Rrrr3 (симметрия пространственных групп G33):
1) (r r r) – 3D-кристалл из атомных цепочек, слоев, (r r r)* = (r r r), (r r r) ∈ (nr nr nr),
2) (r r rn) - 3D-кристалл из 1D-нанофрагментов, (r r rn)* = (r r nr), (r r rn) ∈ (nr nr n),
3) (r r rf) - 3D-кристалл из 1D локальных фракталов, (r r rf)* = (r r fr), (r r rf) ∈ (nr nr nf),
4) (r rn rn) - 3D-кристалл из 2D наноразмерных частиц, (r rn rn)* = (r nr nr), (r rn rn) ∈(nr n n),
5) (r rn rf) - 3D-кристалл из 1D-нанофрагментов и 1D локальных фракталов, (r rn rf)* = (r nr fr), (r rn rf) ∈ (nr n nf),
6) (r rf rf) - 3D-кристалл из локальных 2D фракталов (детерминистических фрактальных 2D структур), (rf rf)* = (fr fr), (rf rf) ∈(nr nr).
7) (rn rn rn) - 3D-кристалл из наноразмерных частиц, (rn rn rn)* = (nr nr nr), (rn rn rn) ∈(n n n),
8) (rn rn rf) - 3D-кристалл из 2D-нанофрагментов и 1D локальных фракталов, (rn rn rf)* = (nr nr fr), (rn rn rf) ∈ (n n nf),
9) (rn rf rf) - 3D-кристалл из локальных наноразмерных 2D фракталов (детерминистическихфрактальных 2D структур), (rn rf rf)* = (nr fr fr), (rn rf rf) ∈ (n nr nr).
10) (rf rf rf) - 3D-кристалл из локальных 3D фракталов (детерминистическая фрактальная 3D структура), (rf rf rf)* = (fr fr fr), (rf rf rf) ∈ (nr nr nr).
2 Класс кристаллический наноразмерный (r r n), структуры Rrrn2 (симметрия пространственных G33, слоевых G32 или ленточных групп G32,1):
1) (r r n) - 3D структура из упорядоченных цепочек нанообъектов в 2D пространстве, (r r n)* = (r r n), (r r n) ∈ (nr nr n),
2) (r r nr) - 3D структура из упорядоченных цепочек кристаллических нанообъектов в 2D пространстве, (r r nr)* = (r r rn), (r r nr) ∈ (nr nr nr),
3) (r r nf) - 3D структура из упорядоченных цепочек фрактальных нанообъектов в 2D пространстве, (r r nf)* = (r r fn), (r r nf) ∈ (nr nr nf),
4) (r rn n) - 3D структура из 1D-фрагментов нанообъектов, (r rn n)* = (r nr n), (r rn n) ∈ (nr n n),
5) (r rn nr) - 3D структура из 1D-фрагментов кристаллических нанообъектов, (r rn nr)* = (r nr rn), (r rn nr) ∈ (nr n nr),
6) (r rn nf) - 3D структура из 1D-фрагментов фрактальных нанообъектов, (r rn nf)* = (r nr fn), (r rn nf) ∈ (nr n nf),
7) (r rf n) - 3D структура из нанообъектов, упорядоченных по фрактальному и кристаллическому закону (r rf n)* = (r fr n), (r rf n) ∈ (nr nf n),
8) (r rf nr) - 3D структура из кристаллических нанообъектов, упорядоченных по фрактальному и кристаллическому закону, (r rf nr)* = (r fr rn), (r rf nr) ∈ (nr nf nr),
9) (r rf nf) - 3D структура из фрактальных нанообъектов, упорядоченных по фрактальному и кристаллическому закону, (r rf nf)* = (r fr fn), (r rf nf) ∈ (nr nf nf).
10) (rn rn n) - 3D структура из 1D-фрагментов нанообъектов, упорядоченных в 2D пространстве, (rn rn n)* = (nr nr n), (rn rn n) ∈(n n n),
11) (rn rn nr) - 3D структура из 1D-фрагментов кристаллических нанообъектов, упорядоченных в 2D пространстве, (rn rn nr)* = (nr nr rn), (rn rn nr) ∈ (n n nr),
12) (rn rn nf) - 3D структура из 1D-фрагментов фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 2D пространстве, (rn rn nf)* = (nr nr fn), (rn rn nf) ∈ (n n nf),
13) (rn rf n) - 3D структура из нанообъектов, упорядоченных по фрактальному закону в 1D пространстве, (rn rf n)* = (nr fr n), (rn rf n) ∈ (n nf n),
14) (rn rf nr) - 3D структура из кристаллических нанообъектов, упорядоченных по фрактальному закону в 1D пространстве, (rn rf nr)* = (nr fr rn), (rn rf nr) ∈ (n nf nr),
15) (rn rf nf) - 3D структура из фрактальных нанообъектов, упорядоченных по фрактальному закону в 1D пространстве, (rn rf nf)* = (nr fr fn), (rn rf nf) ∈ (n nf nf).
16) (rf rf n) - 3D структура из нанообъектов, упорядоченных по фрактальному закону в 2D пространстве, (rf rf n)* = (fr fr n), (rf rf n) ∈ (nf nf n),
17) (rf rf nr) - 3D структура из кристаллических нанообъектов, упорядоченных по фрактальному закону в 2D пространстве, (rf rf nr)* = (fr fr rn), (rf rf nr) ∈ (nf nf nr),
18) (rf rf nf) - 3D структура из фрактальных нанообъектов, упорядоченных по фрактальному закону в 2D пространстве, (rf rf nf)* = (fr fr fn), (rf rf nf) ∈ (nf nf nf).
3 Класс кристаллический фрактальный (r r f), структуры Rrrf3 (симметрия пространственных G33, слоевых G32, ленточных G32,1, или точечных слоевых групп G32,0,):
1) (r r f) - 3D структура из упорядоченных в 2D пространстве 1D фракталов, (r r f)* = (r r f),
2) (r r fr) - 3D структура из упорядоченных в 2D пространстве 1D детерминистических фракталов, (r r fr)* = (r r rf),
3) (r r fn) - 3D структура из упорядоченных в 2D пространстве 1D фрактальных нанообъектов, (r r fn)* = (r r nf),
4) (r rn f) - 3D структура из слоев 1D фракталов и 1D нанофрагментов, упорядоченных в 1D пространстве, (r rn f)* = (r nr f),
5) (r rn fr) - 3D структура из слоев 1D детерминистических фракталов и 1D нанофрагментов, упорядоченных в 1D пространстве, (r rn fr)* = (r nr rf),
6) (r rn fn) - 3D структура из слоев 1D фрактальных нанообъектов и 1D нанофрагментов, упорядоченных в 1D пространстве, (r rn fn)* = (r nr nf),
7) (r rf f) - 3D структура из 2D фракталов, упорядоченных в 1D пространстве, (r rf f)* = (r fr f),
8) (r rf fr) - 3D структура из 2D детерминистических фракталов, упорядоченных в 1D пространстве, (r rf fr)* = (r rf fr),
9) (r rf fn) - 3D структура из 2D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве, (r rf fn)* = (r fr nf).
10) (rn rn f) - 3D структура из 2D нанообъектов, упорядоченных по фрактальному закону, (rn rn f)* = (nr nr f),
11) (rn rn fr) - 3D структура из 2D нанообъектов, упорядоченных по закону детерминистических фракталов, (rn rn fr)* = (nr nr rf),
12) (rn rn fn) - 3D структура из 2D нанообъектов, упорядоченных по закону фрактальных нанообъектов, (rn rn fn)* = (nr nr nf),
13) (rn rf f) - 3D структура из 2D фракталов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn rf f)* = (nr fr f),
14) (rn rf fr) - 3D структура из 2D детерминистических фракталов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов по фрактальному закону, (rn rf fr)* = (nr rf fr),
15) (rn rf fn) - 3D структура из 2D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов по фрактальному закону, (rn rf fn)* = (nr fr nf).
16) (rf rf f) - 3D структура из 3D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf rf f)* = (fr fr f),
17) (rf rf fr) - 3D структура из 3D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по закону детерминистических фракталов, (rf rf fr)* = (fr fr rf),
18) (rf rf fn) - 3D структура из 3D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по закону фрактальных нанообъектов, (rf rf fn)* = (fr fr nf).
4 Класс кристаллический фрактальный гибридный (r f f), структуры Rrff3 (симметрия пространственных G33, слоевых G32, ленточных G32,1):
1) (r f f) - 3D структура из упорядоченных 2D гибридных фракталов, (r f f)* = (r f f),
2) (r f fr) - 3D структура из упорядоченных 2D детерминистических фракталов, (r f fr)* = (r f rf),
3) (r f fn) - 3D структура из упорядоченных 2D фрактальных нанообъектов, (r f fn)* = (r f nf),
4) (r fr fr) - 3D структура из упорядоченных 2D детерминистических фракталов, (r fr fr)* = (r rf rf),
5) (r fr fn) - 3D структура из упорядоченных 1D детерминистических фракталов и 1D фрактальных нанообъектов, (r fr fn)* = (r rf nf),
6) (r fn fn) - 3D структура из упорядоченных 2D фрактальных нанообъектов, (r fn fn)* = (r nf nf).
7) (rn f f) - 3D структура из 2D гибридных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn f f)* = (nr f f),
8) (rn f fr) - 3D структура из 2D детерминистических фракталов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn f fr)* = (nr f rf),
9) (rn f fn) - 3D структура из 2D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn f fn)* = (nr f nf),
10) (rn fr fr) - 3D структура из 2D детерминистического фрактала, упорядоченного в 1D пространстве, (rn fr fr)* = (nr rf rf),
11) (rn fr fn) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и 1D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве, (rn fr fn)* = (nr rf nf),
12) (rn fn fn) - 3D структура из 2D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве, (rn fn fn)* = (nr nf nf).
13) (rf f f) - 3D структура из 2D гибридных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf f f)* = (fr f f),
14) (rf f fr) - 3D структура из 2D детерминистических фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf f fr)* = (fr f rf),
15) (rf f fn) - 3D структура из 2D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf f fn)* = (fr f nf),
16) (rf fr fr) - 3D структура из 2D детерминистического фрактала, упорядоченного в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fr fr)* = (fr rf rf),
17) (rf fr fn) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и 1D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fr fn)* = (fr rf nf),
18) (rf fn fn) - 3D структура из 2D фрактальных нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fn fn)* = (fr nf nf).
5 Класс кристаллический фрактальный наноразмерный (r f n), структуры Rrfn3 (симметрия пространственных G33, слоевых G32, ленточных G32,1, стержневых групп G31):
1) (r f n) - 3D фрактальная структура из упорядоченных нанообъектов, (r f n)* = (r f n),
2) (r f nr) - 3D фрактал из упорядоченных 1D-фрагментов структуры, (r f nr)* = (r f rn),
3) (r f nf) - 3D фрактал из упорядоченных 1D локальных фракталов, (r f nf)* = (r f fn),
4) (r fn n) - 3D фрактальный нанообъект из упорядоченных 1D нанообъектов, (r fn n)* = (r nf n),
5) (r fn nr) - 3D фрактальный нанообъект из упорядоченных 1D-нанофрагментов структуры (r fn nr)* = (r nf rn),
6) (r fn nf) - 3D фрактальный нанообъект из упорядоченных 1D локальных фракталов, (r fn nf)* = (r fn nf),
7) (r fr n) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и упорядоченных нанообъектов, (r fr n)* = (r rf n),
8) (r fr nr) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и упорядоченных 1D-нанофрагментов структуры, (r fr nr)* = (r rf rn),
9) (r fr nf) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и упорядоченных 1D локальных фракталов, (r fr nf)* = (r rf fn),
10) (rn f n) - 3D фрактальная структура из нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn f n)* = (nr f n),
11) (rn f nr) - 3D фрактальная структура из 1D-нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве, (rn f nr)* = (nr f rn),
12) (rn f nf) - 3D фрактальная структура из 1D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn f nf)* = (nr f fn),
13) (rn fn n) - 3D фрактальный нанообъект из 1D нанообъектов и упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn fn n)* = (nr nf n),
14) (rn fn nr) - 3D фрактальный нанообъект из 1D-фрагментов структуры и упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn fn nr)* = (nr nf rn),
15) (rn fn nf) - 3D фрактальный нанообъект из 1D локальных фракталов и упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn fn nf)* = (nr fn nf),
16) (rn fr n) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов, нанообъектов и упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn fr n)* = (nr rf n),
17) (rn fr nr) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов, фрагментов структуры и упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn fr nr)* = (nr rf rn),
18) (rn fr nf) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов, 1D локальных фракталов и упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn fr nf)* = (nr rf fn),
19) (rf f n) - 3D фрактальная структура из нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf f n)* = (fr f n),
20) (rf f nr) - 3D фрактал из 1D-нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf f nr)* = (fr f rn),
21) (rf f nf) - 3D фрактал из 1D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf f nf)* = (fr f fn),
22) (rf fn n) - 3D фрактальный нанообъект из 1D нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fn n)* = (fr nf n),
23) (rf fn nr) - 3D фрактальный нанообъект из 1D-нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fn nr)* = (fr nf rn),
24) (rf fn nf) - 3D фрактальный нанообъект из 1D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fn nf)* = (fr fn nf),
25) (rf fr n) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и нанообъектов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fr n)* = (fr rf n),
26) (rf fr nr) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и 1D-нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fr nr)* = (fr rf rn),
27) (rf fr nf) - 3D структура из 1D детерминистических фракталов и 1D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf fr nf)* = (fr rf fn).
6 Класс наноразмерный кристаллический (r n n), структуры Rrnn3 (симметрия пространственных G33, слоевых G32, ленточных G32,1):
1) (r n n) - 3D структура из упорядоченных 2D наночастиц, (r n n)* = (r n n),
2) (r n nr) 3D структура упорядоченных 2D нанофрагментов структуры, (r n nr)* = (r n rn),
3) (r n nf) - 3D структура из упорядоченных 2D локальных фракталов, (r n nf)* = (r n fn),
4) (r nr nr) - 3D структура из упорядоченного 2D нанофрагмента структуры, (r nr nr)* = (r rn rn),
5) (r nr nf) - 3D структура из упорядоченного нанообъекта из 1D-фрагмента структуры и 1D локального фрактала, (r nr nf)* = (r rn fn),
6) (r nf nf) - 3D структура из упорядоченного 2D локального фрактала, (r nf nf)* = (r fn fn).
7) (rn n n) - 3D структура из 2D наночастиц и упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов, (rn n n)* = (nr n n),
8) (rn n nr) - 3D структура из 1D наночастиц и 1D нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве, (rn n nr)* = (nr n rn),
9) (rn n nf) - 3D структура из 1D наночастиц и 1D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов (rn n nf)* = (nr n fn),
10) (rn nr nr) - 3D структура из 2D нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве, (rn nr nr)* = (nr rn rn),
11) (rn nr nf) - 3D структура из 1D нанофрагментов структуры и 1D локального фрактала, упорядоченных в 1D пространстве, (rn nr nf)* = (nr rn fn),
12) (rn nf nf) - 3D структура из 2D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве нанофрагментов (rn nf nf)* = (nr fn fn).
13) (rf n n) - 3D структура из 2D наночастиц, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону, (rf n n)* = (fr n n),
14) (rf n nr) - 3D структура из 1D наночастиц и 1D нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону (rf n nr)* = (fr n rn),
15) (rf n nf) - 3D структура из 1D наночастиц и 1D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону (rf n nf)* = (fr n fn),
16) (rf nr nr) - 3D структура из 2D нанофрагментов структуры, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону (rf nr nr)* = (fr rn rn),
17) (rf nr nf) - 3D структура из 1D нанофрагментов структуры и 1D локального фрактала, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону (rf nr nf)* = (fr rn fn),
18) (rf nf nf) - 3D структура из 2D локальных фракталов, упорядоченных в 1D пространстве по фрактальному закону (rf nf nf)* = (fr fn fn).
Ранее в [8-20] представления о состояниях поверхности композитов, обусловленных кристаллическими фазами, распределенными по объему наночастицами некоторых из этих фаз, а также квазифрактальными конфигурациями межфазных границ (некоторые состояния класса (r n f)) были использованы при целенаправленном поиске и интерпретации трибологических свойств поверхности некоторых композиционных материалов и покрытий.
Библиографическая ссылка
Иванов В.В. ВОЗМОЖНЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ СОСТОЯНИЙ ДЕТЕРМИНИСТИЧЕСКИХ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР С КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ КОМПОНЕНТОЙ В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 9-1. – С. 92-97;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34196 (дата обращения: 17.08.2024).