Шаруваті кристали рідкоземельних матеріалів
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ка в область більших енергій на 2,7 МеВ (рис. 2.8) в інтервалі 0<х<0,7 обумовлено зміною пружних постійних між шарами, що приводить до збільшення ширини забороненої зони Eg інтеркальованого кристала НхGaSe й енергії звязку екситону. У загальному випадку, зміна Eg відбувається як наслідок конкурентного внеску міжшарових деформацій і деформацій у межах шарів, які мають різні знаки деформаційного потенціалу.
5. Нанокристалічні порошки GaSe і InSe
Наявність слабкого ван-дер-ваальсового звязку між шарами в сполуках А3В6 визначає можливість одержання нанокристалічних порошків моноселенідів галію та індію. Відомим способом отримання нанопорошків шаруватих сполук (зокрема дихалькогенідів перехідних матеріалів MoS2, WSe2, NdSe2) є диспергування матеріалів в рідких середовищах під дією ультразвукових коливань. Тому для одержання нанорозмірних матеріалів GaSe, попередньо подрібнених в ступці, використано метод ультразвукової дії. Диспергування вихідних порошків розміром ~ 70 мкм проводилось на ультразвуковій установці з питомою акустичною потужністю 0,5-10 Вт/см2 в рідкому середовищі (вода, спирт, ацетон) з концентрацією порошку 1-5% мас. протягом 30 хв. Під дією ультразвукових коливань в рідкому середовищі створювали кавітаційні режими. Внаслідок цього виникали розклинюючі напруження, що призводило до розщеплення мікрочастинок по площинах спайності (001) і утворення нанопорошків GaSе.
Регулювання розмірів наночастинок здійснюється за рахунок використання різних за природою рідких середовищ, що призводить до змін в кінетиці як процесів інтеркаляції, так і подальшого диспергування.
Для встановлення фактів диспергування до нанокристалічних розмірів використовується метод розширення рентгенівських ліній з урахуванням впливу можливих спотворень кристалічної гратки внаслідок відхилень від рівноваги; гомогенність за структурою, складом; контролюють також рентгенофазовим аналізом, рентгенівським локальним мікроаналізом.
Відомі такі фізико-хімічних властивості нанопорошків:
- середні розміри наночастинок змінюються в відносно широких межах при використанні різних рідких середовищ;
- нанокристалічні порошки є гомогенними за складом та структурою при активації останньої;
- ефективне диспергування в кавітаційних режимах здійснюється на протязі малих проміжків часу;
- вказані режими можуть бути використані для диспергування значних кількостей вихідних порошків;
- технологічні операції, за якими проводиться диспергування, є простими;
- використання в якості рідких середовищ індустріальних рідких масел дозволяє суттєво поліпшити їх антифрикційні характеристики внаслідок наявності в них домішок нанокристалічних дихалькогенідів та їх інтеркалятів.
Розміри наночасток вздовж кристалографічного напрямку [001] визначали рентгенографічно по уширенню відбивання 004 GaSе зі співвідношення
де:
- фізичне розширення лініїобумовлене малими розмірами частинок диспергованого матеріалу,
b- напівширина лінії 004 вихідного матеріалу GaSе,
В - напівширина даної лінії диспергованих матеріалів. Виміри проводилися на установці ДРОН-3. Експериментально визначені напівширини лінії 004 GaSе та диспергованих матеріалів, а також одержані розміри наночасток приведені в таблиці 2.2
Таблиця 2.2
МатеріалиНапівширина
лінії 004, радРозширення
Р, радРозміри наночастинок
Ь, нмGaSе2,3-102GaSе, диспергований в ацетоні2,44-1028,15-10318GaSе,
диспергований у воді2,59-1021,19-10212,5GaSе,
диспергований у спирті2,76-1021,53-1029,7
Як видно з приведених даних, диспергування в спирті приводить до утворення наночасток найменших розмірів.
Вивчався вплив інтеркаляції воднем на властивості порошкоподібних і шаруватих сполук А, В. Зразки для інтеркаляції порошкоподібного GaSе отримувалися пресуванням порошку в таблетки 0 9 мм та товщиною ~ 1 мм. Пресування проводилося під тиском 250 кгс/см2. Потім з таблетки лезом вирізався паралелепіпедоподібний зразок необхідних розмірів.
6. Інтеркаляція воднем нанопорошків.деінтеркаляція
Інтеркаляцію водню проводили електрохімічним шляхом з водного розчину сірчаної кислоти (1М H2SO4); катод - монокристал масою 2-4 мг з типовими розмірами 4x 5x 0,02 мм3, анод - платинова пластина. Величина струму становила 50 - 80 мкА при різниці потенціалів між електродами 1,65 В, що поступово збільшувалась до 2 В. На заключному етапі величину струму різко підвищували до 50 - 80 мА, при цьому різниця потенціалів збільшувалась до З В, Кристали вилучали з кислотного розчину та додавали дистильованої води, що призводило, за спостеріганнями авторів, до значного їх зростання в обємі (приблизно в 30 разів). Одержану суспензію обробляли також ультразвуковою дією на протязі декількох секунд (технологічні параметри не вказано). За результатами електронної мікроскопії розміри отриманих часток становили до 200 нм.
Недоліками способу є слідуюче:
- використання монокристалів як вихідних зразків, що потребує значних затрат часу та складних технологічних операцій порівняно з реалізацією диспергування;
- зазначений процес диспергування є трьохстадійним і потребує відносно багато часу;
- диспергування за зазначених умов є, по суті, некерованим процесом;
- використані наважки монокристалів є надто малими, що значно обмежує можливості атестації та дослідження властивостей диспергованих сполук;
- відсутні дані про дію технологічних факторів та доміну?/p>