Синтез та дослiдження властивостей неорганiчних сполук синтезованих на основi LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
отримання керамiки, покриттiв, стрiчок в срiбнiй оболонцi;
тонкi плiвки та плiвковi гетероструктури;
крупнокристалiчна керамiка;
довгомiрнi композитнi матерiали.
1.1 Хiмiчна гомогенiзацiя та отримання високоякiсних порошкiв
На початку дослiдження ВТНП матерiалiв активно використовували так званий тАЬкерамiчний методтАЭ ретельне механiчне змiшування оксидiв (у бiльшостi випадкiв оксидiв i карбонатiв лужноземельних металiв), що багаторазово повторювалося для досягнення повноСЧ твердо-фазноСЧ взаСФмодiСЧ реагентiв.
Цей традицiйний при отриманнi багатьох видiв конструкцiйноСЧ i функцiональноСЧ керамiки метод маСФ цiлу низку суттСФвих недолiкiв, головний iз яких тривалiсть термiчноСЧ обробки в результатi достатньо великих розмiрiв зерен та неоднорiдностi реагентiв, що змiшуються. При цьому часто маСФ мiiе неконтрольований рiст кристалiв i як наслiдок, крiм хiмiчноСЧ виникаСФ також i гранулометрична неоднорiднiсть, що в сукупностi з анiзотропiСФю кристалiв ВТНП призводить до невiдтворюваностi електричних i магнiтних властивостей. СуттСФве значення маСФ також те, що майже всi вiдкритi насьогоднi оксиднi напiвпровiдники СФ хiмiчно складними фазами, тому вiдмiннiсть властивостей компонентiв ВТНП фаз, обумовлена СЧх положенням в таблицi МенделСФСФва, робить неможливим iснування унiфiкованоСЧ схеми синтезу керамiчним методом.
З 1987 року i понинi велика кiлькiсть дослiджень в областi технологiСЧ ВТНП повязана з розробленням i застосуванням так званих хiмiчних тАЬметодiвтАЭ отримання порошкiв, якi дозволяють пiдвищити гомогеннiсть продукту за рахунок практично молекулярного рiвня змiшування компонентiв в розчинi i його зберiгання (бiльшою чи меншою мiрою) на наступних стадiях синтезу. Оксиднi порошки характеризуються, як правило, достатньо високою питомою поверхнею i, як наслiдок, активнi в процесах твердо-фазноСЧ взаСФмодiСЧ та спiкання. Крiм того, ефективнiсть хiмiчних методiв проявляСФться в пiдвищеннi хiмiчноСЧ однорiдностi керамiки.
Використання хiмiчних методiв доцiльно i пiд час реалiзацiСЧ найбiльш популярних розплавних методiв отримання керамiки, не зважаючи на iстотнi нiвелювання морфологiчних вiдмiнностей порошкiв з вiдмiнною передiсторiСФю в результатi повного або часткового плавлення. Наприклад, для визначення природи центрiв пiнiнга важливо мати матерiал з чiтко визначеним вмiстом i розподiлом домiшок, що легше всього досягнути саме хiмiчними методами. В багатьох роботах вiдмiчаСФться також можливiсть контролю розмiрiв кристалiв вторинних фаз завдяки варiюванню хiмiчноСЧ передiсторiСЧ [6, 7] або так званому ефекту топонiмiчноСЧ памятi [8]. ЖиттСФво важливим СФ отримання високоякiсних i високодисперсних тАЬмякихтАЭ порошкiв для отримання довгомiрних композитiв тАЬВТНП металтАЭ, наприклад, стрiчок в срiбнiй оболонцi способом тАЬпорошок в трубiтАЭ [9]. Оскiльки внутрiшнiй поперечний перетин таких композитiв характеризуСФться розмiрами порядку десяткiв або одиниць мiкрон, очевидно, що використання тАЬгрубихтАЭ та неоднорiдних порошкiв з широкою функцiСФю розподiлу частинок за розмiром, отриманих звичайним керамiчним методом, просто неможливе.
РЖз хiмiчних методiв отримання ВТНП (хiмiчних методiв гомогенiзацiСЧ) слiд видiлити [1013 ]:
метод спiвосадження;
золь гель методи;
розпилююче висушування i пiролiз аерозолiв;
крiохiмiчну технологiю i СЧСЧ модифiкацiСЧ (методи крiонасичення, крiоосадження, крiозоль метод i т. д.);
RESS технологiю, що заснована на швидкому розширеннi надкритичних розчинiв.
Методи спiвосадження набули широкого розповсюдження для синтезу рiзноманiтних видiв керамiки, тому недивно, що вони були одними з перших хiмiчних методiв, за допомогою яких стали синтезувати ВТНП порошки [1,10]. В результатi правильноСЧ органiзацiСЧ експерименту у рядi випадкiв вдаСФться отримувати однорiдну дисперсну сумiш солей з заданими спiввiдношеннями катiонiв. В iдеалi ж оптимальними СФ такi умови, коли катiони з розчину осаджуються одночасно i з однаковою швидкiстю. Бiльшiсть методiв заснованi на осадженнi карбонвмiсних солей (оксалати i карбонати), термолiз яких завершуСФться при 900950 оС. На жаль, наявнiсть карбонвмiсних солей слiд вiднести до недолiкiв подiбних методiв iз-за небезпеки утворення оксiкарбонатних фаз [14,15].
РЖз рiзних варiантiв золь гель методiв особливе розповсюдження отримав цитратний метод [1]. Близьким до нього СФ метод полiмерних комплексiв, який успiшно розробляСФться в багатьох закордонних лабораторiях. Метод, що розглядаСФться, заснований на здатностi ? гiдроксикислот (наприклад, лимонноСЧ кислоти) утворювати халатнi комплекси з йонами металу i на утвореннi, пiд час нагрiвання останнiх до 100140 оС з багатофункцiональними спиртами (наприклад етиленглiколем), низькомолекулярних олiгомерiв (етерифiкацiя). Пiд час наступного нагрiвання до 180200 оС вiдбуваСФться подальша полiмеризацiя i утворюСФться вязка смола (гель) з гомогенно розподiленими атомами металу, розкладання яких призводить до утворення оксидного порошку.
Окрiм цього, метод достатньо простий та недорогий, так як практично не вимагаСФ застосування апаратури (вiдсутнi операцiСЧ центрифугування, фiльтрацiСЧ, промивання, висушування i т. д.), а в якостi вихiдних речовин частiше за все використовуються доступнi нiтрати. Можливiсть контрольованого впливу на вязкiсть гелю, яку одержують (за рахунок варiювання спiввiдношень компонентiв, тривалостi i температури полiмеризацiСЧ) дозволяСФ використовувати зазначений зольгель ме