Высокодисперсные порошки форстерита, полученные по алкоксотехнологии

• Автор: Ивлева, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил.

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Основные свойства и области применения форстерита

2.1.1. Некоторые сведения о системе Г^О-БЮг и форстерите

2.1.2. Основные области применения форстерита

2.2. Химические методы получения порошков

2.2.1. Получение порошков в жидкой фазе

2.2.2. Получение порошков в газовой фазе

2.2.3. Получение порошков с участием плазмы

2.2.4. Механохимический метод

2.3. Золь-гель метод

2.4. Некоторые аспекты алкоксотехнологии
2.4.1. Классификация и применение алкоксидов
2.4.2. Методы синтеза алкоксидов
2.4.3. Методы синтеза сложных алкоксидов
2.4.4. Гидролиз алкоксидов
2.5. Методы получения форстерита
2.5.1. Традиционные методы
2.5.2. Химические методы
2.5.3. Выращивание монокристаллов форстерита
2.6. Выводы из обзора литературы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Постановка работы
3.2. Материалы для проведения исследований
3.3. Методики исследований
3.3.1. Стандартные методики
3.3.2. Нестандартные методики

3.3.2.1. Определение содержания магния в порошках форстерита
3.3.2.2. Оценка содержания остаточного углерода в порошках форстерита
3.4. Схема получения порошков форстерита по алкоксотехнологии
3.5. Синтез прекурсоров
3.6. Гидролиз прекурсоров
3.6.1. Гидролиз в тонком слое
3.6.2. Гидролиз водяным паром
3.6.3. Гидролиз в водно-спиртовых средах
3.6.4. Гидролиз при термическом воздействии на гидролизант
или прекурсор
3.6.5. Гидролиз в разбавленных системах
3.7. Введение легирующей добавки
3.8. Удаление органических остатков
3.9. Использование порошков форстерита для получения
керамики и выращивания монокристаллов
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
7. ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. ВВЕДЕНИЕ
Развитие таких важнейших отраслей техники как электроника, оптика, лазерное приборостроение, атомная энергетика, химическое приборостроение и др. приводит к необходимости создания новых функциональных материалов, а также усовершенствования уже существующих. Среди подобных материалов значительное место занимают особо чистые оксидные материалы, которые могут быть использованы в качестве сегнето-, пьезо- и диэлектриков, твердых электролитов, жаростойких и огнеупорных составов, мембран, защитных и декоративных покрытий, твердотельных лазеров, высокотемпературных сверхпроводников, пленок со специальными оптическими, фото- и электрофизическими характеристиками, компонентов композитов и др.
Одним из таких материалов является форстерит - ортосиликат магния 2М£0-5Ю2. Особо чистая конструкционная форстеритовая керамика обладает высокой шлакоустойчивостью в кислых основных средах, керамика с плотноспекшейся структурой - высокими электрофизическими свойствами в сочетании с хорошими механическими. Форстерит, легированный ионами хрома, перспективен для производства твердотельных лазеров, работающих в ближнем ИК-диапазоне. На основе форстерита производят также обожженные и безобжиговые огнеупорные изделия, теплоизоляционные изделия, волокна, ювелирные камни. Предположительно форстерит может использоваться для создания фотофункциональных материалов, катализаторов, прозрачной керамики и оптических композитов.
Производство вышеуказанных материалов и изделий предъявляет повышенные требования к используемому порошковому сырью (чистота, соответствие стехиометрии, дисперсность и др.), поскольку имеет место наследование структуры на разных стадиях технологии.
Традиционная технология получения форстеритовых материалов предполагает использование природного (талька, магнезита) и оксидного

небольшим количеством MgO, концентрация хрома не была определена из-за маленького размера образцов, но розовый оттенок порошка указывал на его присутствие. Для образцов, не содержащих хрома, кристаллизация форстерита начиналась при 830°С и была полностью завершена при 1000°С. Для образцов, содержащих хром, температуры начала и завершения кристаллизации были на 50°С ниже. Размер кристаллитов в легированных порошках, прокаленных при 1000°С, составил 930 А.
Полимеры - нафтил метакрилат и трибромостирен - используют в [24] в качестве полимерной матрицы, в которой распределяют нанокристаллы форстерита, легированного хромом. Форстерит кристаллизуется при 750°С, массовая концентрация нанокристаллов в материале составляет 0,5-13%. Достигнутый уровень легирования (2,7*1020 см'3) превышает значения, получаемые при выращивании монокристаллов по методу Чохральского, на два порядка.
В [96] сообщается о получении сыпучих ультрадисперсных (<1 мкм) порошков форстерита при использовании в качестве исходных компонентов ТЭОСа, этилсиликатов и хлорида и нитрата магния. Показано, что основными факторами, влияющими на направленный синтез требуемых фаз, являются скорость проведения реакций гидролиза и полимеризации, pH золей, термическая обработка гелей и количество конденсированных частей в исходном этилсиликате.
В [97, 98] в качестве прекурсоров для получения смешанных оксидов в системе М§0-8Ю2 использовали ТЭОС и диэтоксид магния, В качестве катализаторов гидролиза использовали соляную кислоту и гидроксид аммония. Было показано, что условия гидролиза алкоксидов оказывает большое влияние на поверхностные свойства: оксиды, полученные в кислой среде имели большую удельную поверхность. Отмечено, что кислотность и основность оксидов не сильно зависят от pH, при котором осуществлялось гелирование алкоксидов. Изученные в этих работах композиции имели очень низкое исходное содержание 1У^О, однако такой способ получения находят