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高壓物理是研究獲得高壓技術和物質在高壓(及高溫)條件下的物理性質的學科。

1 高壓物理 -基本介紹

高壓物理
high pressure physics

    研究歷史  20世紀以前的高壓實驗,由於受到技術設備的限制,只限於在3000大氣壓和溫度變化為200℃的範圍內進行,主要研究諸如液體的壓縮性、氣-液並存的臨界現象等宏觀物理現象。進入20世紀,美國物理學家P.W.布里奇曼進一步發展了高壓技術,大大地推動了高壓下的物性研究 。他廣泛地研究了固體的壓縮性,高壓下的熔化過程、力學性質和電阻率變化規律等。自20世紀50年代后,新的高壓技術為人工合成晶體(如金剛石等)創造了條件,而對高壓下物性的研究也從靜態研究發展到動態研究,並從宏觀深入到微觀,例如利用X射線的衍射和中子衍射研究高壓下的物質結構、高壓下固體中的電子過程,以及高壓拉曼散射、高壓核磁共振和高壓穆斯堡爾譜等。能獲得的靜態高壓可達百萬大氣壓,用爆炸法和飛片技術產生的動態高壓則可達數千萬大氣壓。
    高壓下的物質  物質在高壓作用下,其物理性質和化學性質會發生巨大變化。例如在5.5萬大氣壓、1500℃溫度並有過渡族金屬存在的條件下,碳可轉變為金剛石;在70萬大氣壓下氫轉變為晶態金屬氫;金屬在高壓下會增加其延展性,鋼在1.5~2.0萬大氣壓下失去彈性而產生塑性形變;壓力對半導體的載流子密度和遷移率有顯著影響,因而高壓下半導體的電阻率將發生巨大變化,鍺在12萬大氣壓下改性為白錫結構,成為金屬導體,硅、Ⅲ-Ⅴ族化合物等都有類似情形;某些常溫下為絕緣體的物質(如碘)在高壓下變成金屬態 ,相反,某些常溫下的金屬(如鐿)在高壓下變成絕緣體,這可用能帶的交疊和脫離交疊來解釋;某些透明材料在高壓下會誘發對光譜的強烈吸收而變成不透明,等等。

2 高壓物理 -內容和意義

高壓物理學主要研究獲得高壓的技術、高壓下固體的狀態方程(等溫條件下的p-V關係)、高壓相變過程及機制、高壓下的光學過程、高壓下的物性及其應用、各種動態過程和高壓下的固體電子論等。高壓物理學已成為在極端條件下的固體物理學的一部分。高壓物理學在合成新材料、高壓加工、利用高壓相變的釋能效應獲得脈衝能源等方面有著廣闊的應用前景。
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