Синтез та дослідження властивостей неорганічних сполук синтезованих на основі LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7

Дипломная работа - Химия

Другие дипломы по предмету Химия

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



отримання кераміки, покриттів, стрічок в срібній оболонці;

тонкі плівки та плівкові гетероструктури;

крупнокристалічна кераміка;

довгомірні композитні матеріали.

 

1.1 Хімічна гомогенізація та отримання високоякісних порошків

 

На початку дослідження ВТНП матеріалів активно використовували так званий “керамічний метод” ретельне механічне змішування оксидів (у більшості випадків оксидів і карбонатів лужноземельних металів), що багаторазово повторювалося для досягнення повної твердо-фазної взаємодії реагентів.

Цей традиційний при отриманні багатьох видів конструкційної і функціональної кераміки метод має цілу низку суттєвих недоліків, головний із яких тривалість термічної обробки в результаті достатньо великих розмірів зерен та неоднорідності реагентів, що змішуються. При цьому часто має місце неконтрольований ріст кристалів і як наслідок, крім хімічної виникає також і гранулометрична неоднорідність, що в сукупності з анізотропією кристалів ВТНП призводить до невідтворюваності електричних і магнітних властивостей. Суттєве значення має також те, що майже всі відкриті насьогодні оксидні напівпровідники є хімічно складними фазами, тому відмінність властивостей компонентів ВТНП фаз, обумовлена їх положенням в таблиці Менделєєва, робить неможливим існування уніфікованої схеми синтезу керамічним методом.

З 1987 року і понині велика кількість досліджень в області технології ВТНП повязана з розробленням і застосуванням так званих хімічних “методів” отримання порошків, які дозволяють підвищити гомогенність продукту за рахунок практично молекулярного рівня змішування компонентів в розчині і його зберігання (більшою чи меншою мірою) на наступних стадіях синтезу. Оксидні порошки характеризуються, як правило, достатньо високою питомою поверхнею і, як наслідок, активні в процесах твердо-фазної взаємодії та спікання. Крім того, ефективність хімічних методів проявляється в підвищенні хімічної однорідності кераміки.

Використання хімічних методів доцільно і під час реалізації найбільш популярних розплавних методів отримання кераміки, не зважаючи на істотні нівелювання морфологічних відмінностей порошків з відмінною передісторією в результаті повного або часткового плавлення. Наприклад, для визначення природи центрів пінінга важливо мати матеріал з чітко визначеним вмістом і розподілом домішок, що легше всього досягнути саме хімічними методами. В багатьох роботах відмічається також можливість контролю розмірів кристалів вторинних фаз завдяки варіюванню хімічної передісторії [6, 7] або так званому ефекту топонімічної памяті [8]. Життєво важливим є отримання високоякісних і високодисперсних “мяких” порошків для отримання довгомірних композитів “ВТНП метал”, наприклад, стрічок в срібній оболонці способом “порошок в трубі” [9]. Оскільки внутрішній поперечний перетин таких композитів характеризується розмірами порядку десятків або одиниць мікрон, очевидно, що використання “грубих” та неоднорідних порошків з широкою функцією розподілу частинок за розміром, отриманих звичайним керамічним методом, просто неможливе.

Із хімічних методів отримання ВТНП (хімічних методів гомогенізації) слід виділити [1013 ]:

метод співосадження;

золь гель методи;

розпилююче висушування і піроліз аерозолів;

кріохімічну технологію і її модифікації (методи кріонасичення, кріоосадження, кріозоль метод і т. д.);

RESS технологію, що заснована на швидкому розширенні надкритичних розчинів.

Методи співосадження набули широкого розповсюдження для синтезу різноманітних видів кераміки, тому недивно, що вони були одними з перших хімічних методів, за допомогою яких стали синтезувати ВТНП порошки [1,10]. В результаті правильної організації експерименту у ряді випадків вдається отримувати однорідну дисперсну суміш солей з заданими співвідношеннями катіонів. В ідеалі ж оптимальними є такі умови, коли катіони з розчину осаджуються одночасно і з однаковою швидкістю. Більшість методів засновані на осадженні карбонвмісних солей (оксалати і карбонати), термоліз яких завершується при 900950 оС. На жаль, наявність карбонвмісних солей слід віднести до недоліків подібних методів із-за небезпеки утворення оксікарбонатних фаз [14,15].

Із різних варіантів золь гель методів особливе розповсюдження отримав цитратний метод [1]. Близьким до нього є метод полімерних комплексів, який успішно розробляється в багатьох закордонних лабораторіях. Метод, що розглядається, заснований на здатності α гідроксикислот (наприклад, лимонної кислоти) утворювати халатні комплекси з йонами металу і на утворенні, під час нагрівання останніх до 100140 оС з багатофункціональними спиртами (наприклад етиленгліколем), низькомолекулярних олігомерів (етерифікація). Під час наступного нагрівання до 180200 оС відбувається подальша полімеризація і утворюється вязка смола (гель) з гомогенно розподіленими атомами металу, розкладання яких призводить до утворення оксидного порошку.

Окрім цього, метод достатньо простий та недорогий, так як практично не вимагає застосування апаратури (відсутні операції центрифугування, фільтрації, промивання, висушування і т. д.), а в якості вихідних речовин частіше за все використовуються доступні нітрати. Можливість контрольованого впливу на вязкість гелю, яку одержують (за рахунок варіювання співвідношень компонентів, тривалості і температури полімеризації) дозволяє використовувати зазначений зольгель ме

s