danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2025-69-3-242-247dan-1257Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESНеизотермическая нуклеация и формирование кластеров SiO2Nonisothermal nucleation and formation of SiO2 clustersДемухЕ. С.DemukhE. S.

Демух Елена Сергеевна – мл. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Demukh Elena S. – Junior Researcher

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk

elena_demukh@hmti.ac.byПенязьковО. Г.PenyazkovO. G.

Пенязьков Олег Глебович – академик, д-р физ.мат. наук, директор

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Penyazkov Oleg G. – Academician, D. Sc. (Physics and Mathematics), Director

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk

penyaz@dnp.itmo.byФисенкоС. П.FisenkoS. P.

Фисенко Сергей Павлович – д-р физ.-мат. наук, гл. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Fisenko Sergey P. – D. Sc. (Physics and Mathematics), Chief Researcher

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk

fsp@hmti.ac.byИнститут тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук БеларусиA. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus202510072025693242247Copyright © Демух Е.С., Пенязьков О.Г., Фисенко С.П., 20252025Демух Е.С., Пенязьков О.Г., Фисенко С.П.Demukh E.S., Penyazkov O.G., Fisenko S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1257

В работе представлены результаты моделирования процесса гомогенной нуклеации паров диоксида кремния с целью улучшения понимания особенности работы высокотемпературного стенда. Процесс нуклеации описан как результат тройного столкновения: двух молекул диоксида кремния и любой третьей молекулы в газовой смеси. Показано, что при больших пересыщениях пара нуклеация имеет существенно неизотермический характер. При этом формируется более 1021 кластеров/м3 . Выделение скрытой теплоты фазового перехода существенно, на сотни градусов Кельвина, повышает температуру газовой смеси. Обнаружено, что чем выше пересыщение пара, тем меньше квазистационарный радиус нанометровых кластеров. Этот эффект влияет на броуновское осаждение кластеров на подложку

The paper presents the results of modeling the process of homogeneous nucleation of silicon dioxide vapors. The purpose of the modeling is to improve the understanding of the operating features of a high-temperature stand. The nucleation process is described as a result of a triple collision between two molecules of silicon dioxide and any third molecule in the gas mixture. It has been demonstrated that at high vapor supersaturations, nucleation exhibits a significantly non-isothermal character. The formation of more than 1021 clusters per cubic meter is observed. The release of latent heat of the phase transition significantly increases the temperature of the gas mixture (by hundreds of degrees Kelvin). It is found that the higher the vapor supersaturation, the smaller the quasi-steady radius of nanometer clusters. This effect influences the Brownian deposition of clusters on the substrate.

свободномолекулярный режимтемпература кластероврадиус кластеровпересыщение параброуновская диффузияfree-molecular regimecluster temperaturecluster radiussupersaturation vaporBrownian diffusionReferencesPatent US5043002A, C03B37/01413. Method of making fused silica by decomposing silooxanes: No. 568230: filing date 16.08.1990: publ. date 27.08.1991 / Dobbins M. S., McLay R. E. – URL: https://patents.google.com/patent/US5043002A/enDobbins M. S., McLay R. E. Method of making fused silica by decomposing silooxanes: patent US5043002A. Publ date 27 August 1991. Available at: https://patents.google.com/patent/US5043002A/enФренкель, Я. И. Кинетическая теория жидкости / Я. И. Френкель. – М., 1975. – 592 c.Frenkel Ya. I. Kinetic theory of liquids. Moscow, 1975. 592 р. (in Russian).Model of aerosol evolution in high supersaturated glycerol-air vapor mixtures / S. P. Fisenko, A. A. Rostami, D. B. Kane [et al.] // Aerosol Science and Technology. – 2021. – Vol. 55, N 8. – P. 871–885. https://doi.org/10.1080/02786826.2021.1904130Fisenko S. P., Rostami A. A., Kane D. B., Pithawalla Y. B., Maximoff S. N., Li W., El- Shall M. S. Model of aerosol evolution in high supersaturated air-glycerol vapor mixtures. Aerosol Science and Technology, 2021, vol. 55, no. 8, pp. 871– 885. https://doi.org/10.1080/02786826.2021.1904130Samsonov, G. V. The Oxide Handbook / G. V. Samsanov. – New York, 1973. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-9597-7Samsonov G. V. The Oxide Handbook. New York, 1973. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-9597-7Голомако, Е. С. Осаждение наночастиц и их агломератов из ламинарного газового потока на подложку / Е. С. Голомако, В. И. Саверченко, С. П. Фисенко // Инженерно-физический журнал. – 2024. – Т. 97, № 7. – С. 1818–1822.Golomako E. S., Saverchenko V. I., Fisenko S. P. Deposition of nanoparticles and their agglomerates from a laminar gas flow onto a substrate. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2024, vol. 97, pp. 1820–1824. https://doi.org/10.1007/s10891-024-03063-1

The authors declare that there are no conflicts of interest present.