Разработка теоретических основ и методов синтеза стеклообразующих композиций для изготовления водородных микроконтейнеров

• Автор: Медведев, Евгений Федорович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ

ПРОБЛЕМАМ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКОЛ ДЛЯ МИКРОСФЕР

1.1 Анализ составов микросфер для ЛФИ

1.2 Анализ составов минералов европия и свинца.

1.3 Физикохимические свойства компонентов стекол микросфер.

1.3.1 Оксидыстеклообразователи i и Вз.

1.3.2 Оксиды щелочных модификаторов i, , К.

1.3.3 Оксиды щелочноземельных модификаторов и

1.3.4 Диагностические компоненты Еи2Оз и РЬО

1.4 Способы изготовления стеклянных микросфер
1.5 Анализ известных уравнений расчета коэффициента водородной проницаемости стекла.
1.6 Известные структуроопределяющие критерии стекол
1.7 Выводы
Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИНТЕЗА
КОМПОЗИЦИЙ ВОДОРОДНЫХ МИКРОКОНТЕЙНЕРОВ
2.1 Разработка системы структуроопределяющих критериев
2.1.1 Зависимость фактора связности структуры от силикатного модуля
2.1.2 Зависимость кислородного числа от силикатного
модуля.
2.1.3 Структурная пористость Рхг и коэффициент заполнения структуры Г
2.1.4 Выводы по разработке системы критериев
2.2 Моделирование составов стекол для микросфер
2.2.1 Выбор качественного состава модельной композиции
2.2.2 Методика расчета количественного состава композиции
2.2.3 Выводы по результатам моделирования.
Глава 3 МЕТОДЫ СИНТЕЗА СТЕКЛУЮЩИХСЯ КОМПОЗИЦИЙ
3.1 Выбор веществ для жидкофазного синтеза шихт
3.1.1 Выбор растворителя
3.1.2 Выбор химических форм стеклообразователей.
3.1.3 Выбор химических форм модификаторов.
3.1.4 Выбор химических форм диагностических компонентов
3.1.5 Выбор газообразователей.
3.1.6 Материалы и оборудование
3.1.7 Характеристика физикохимических методов анализа веществ
3.2 Синтез стеклующихся веществ.
3.2.1 Синтез веществ КВЮ2 системы и ее частных подсистем 8Ю2, В3, КВ3,
ЫаОНН, К0НН, Ыа8Ю2
3.2.2 Синтез вещества системы КЕи3ВСН 9ННКНС0Н.
3.2.3 Синтез веществ КРЬЮ2Н8СбН системы и ее частных подсистем РЬ0Н8СбН, Па8Ю2Н8С7Н, Ка0НН8С7Н, К0НН8СгН, Н8С7Н
3.2.4 Синтез вещества системы КЯ0РЬ0АВЮ2Н8С6ОгСН,,ЫНН
3.2.5 Выводы по результатам синтеза веществ.
3.3 Физикохимический анализ синтетических веществ
3.3.1 Анализ европийсодержащих веществ.
3.3.2 Выводы по результатам анализа европийсодержащих
веществ
3.3.3 Анализ свинецсодержащих веществ.
3.3.3.1 Рентгеновский микроанализ.
Атомноэмиссионный спектральный анализ
3.3.3.2 Атомноабсорбционный анализ
3.3.3.3 Рентгенофазовый анализ.
3.3.3.4 Термический анализ стеклообразующих шихт
3.3.3.5 ИКспектроскопический анализ шихт.
3.3.3.6 Лазерный микрозондовый массспектрометрический анализ.
3.3.3.7 Выводы по результатам анализа свинецсодержащих веществ.
3.4 Выводы по анализу практически полученных результатов
Глава 4 ПРИМЕНЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОСФЕР.
4.1 Анализ геометрических параметров и проницаемости сфер
4.2 Анализ зависимости проницаемости микросфер из синтетиче 1 ских веществ от состава и структуроопределяющих критериев
4.3 Выводы по анализу практических результатов.
ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
Приложение 1 Содержание оксидов в стеклообразующих составах
Приложение 2 Структурные критерии стекол микросфер.
Приложение 3 Составы и структурные критерии промышленных стекол
Приложение 4 Пример определения полос поглощения в ИКспектре
Приложение 5 Параметры микросфер, отобранных из партий г.г.
Приложение 6 Акты об использовании изобретений
ВВЕДЕНИЕ
По мере развития научных исследований возникают новые направления в химии неорганических материалов. На лидирующие позиции выходят технологии получения веществ с регулируемыми свойствами. Иногда достаточно использовать известные методы расчта и синтеза. Однако для решения некоторых задач требуются иные, нестандартные подходы. Одной из них является получение неорганических стекол для газовых микроконтейнеров.
Актуальность


В мире существует менее десятка установок для ЛТС, что обусловлено их высокой стоимостью и принадлежностью к классу i . Полномасштабные эксперименты проводятся только в России, США, Японии, Франции. Несмотря на важность данного научного направления получение энергии из практически неисчерпаемого источника водорода и его изотопов, химикотехнологический аспект ЛТС, касающийся неорганического стекла, не представлен широко в мировой библиографии. Возможно, это связано с тем, что еще не достигнут порог зажигания термоядерной реакции, поэтому не вс, касающееся ЛТС, особенно , публикуется в прессе. В табл. Результаты расчета частоты встречаемости каждого оксида в композициях показаны на диаграмме рис. Видно, что основу стекол составляли i и они имелись во всех составах Вз встречался в 8 из случаях, его также можно отнести к числу основных К четвертый по встречаемости оксид СаО отмечен в половине составов остальные оксиды встречались эпизодически по раза. Составы стекол микросфер. Содержание оксида С , мол. Рис. АЬОз по 4,2 Р5, , по 2,1 . По литературным данным определили гипотетический состав сфер табл. В табл. Приложения 3 приведены составы стеклоизделий, выпускаемых промышленным способом. Гипотетическая композиция микросфер для ЛФИ. В составах микросфер применялись оксиды элементов IIV групп периодов таблицы Д. И.Менделеева наибольший порядковый номер принадлежал цинку . По соотношению стеклообразователей и щелочных компонентов можно отметить, что гипотетическая композиция не может быть синтезирована по растворной технологии в водной среде, для этого необходим классический высокотемпературный способ. В 9 не объяснена причина использования . В составах сфер для ЛТС не рекомендуется применять элементы с они могут усилить гидродинамическую неустойчивость плазмы 8, кроме случаев регистрации прохождения ударных волн в холодной мишени, придания стеклу способности поглощать нейтронное или рентгеновское излучение и т. Щелочноземельные оксиды обычно применяются для замещения части щелочных компонентов для повышения химической стойкости стекол, и СаО почти всегда используются вместе, но, судя по представленным данным, в стекле микросфер использовался лишь однажды, а СаО в 5 раз чаще. Не совсем ясно назначение i соотношение щелочных оксидов таково, что полищелочной эффект вряд ли проявится в микросферных стеклах. Причины введения оксидов в рассмотренные составы были бы более понятными, если бы авторы указали примененные химические формы ведь, может быть, цель состояла в коррекции не катионной, а анионной части состава. Кроме того, были проанализированы составы сфер, получающиеся из зол и шлаков при сгорании природного твердого топлива на ТЭЦ , установлена перспективность использования для проектирования газовых микроконтейнеров композиция мол. Ю2 0, ТЮ2 , А 1, Ре3 3, РеО 0, СаО 4, МпО 3, К 1, 0, Р5. Такой качественный состав применяется в технологии химически стойких стекол, но геометрические параметры зольных сфер не отвечают условиям ЛФИ. В литературе практически не освещен вопрос получения водных силикатных растворов со свинцом и лантаноидами, в частности, с европием. Существующие способы ориентированы на классический твердофазный синтез , 8, соосаждсние с компонентами основы либо диспергирование оксидов в основном растворе и поэтому не могут применяться в жидкокапельной технологии изготовления диагностических микросфер для ЛТС. Оценим количество водорода, диффундирующего через наименьшее отверстие в сетке. Мостиковые кислороды образуют треугольник площадью ооооо,, м2. Межъядерное расстояние молекул Н2 пм , поэтому сечение 1,7 м2, а их количество, одновременно диффундирующих через ячейку, равно трем. В сетке есть полости более сложной формы, способные пропускать больше газа, т. В литературе нет данных о получении силикатных растворов с Ей и РЬ и не объясняется идеология выбора составов для микросфер. Однако понятно, что их структуру формировали щелочные силикаты и бораты и возможно боросиликаты. Разработку составов стекол микросфер следует проводить в системах Я, Вз и Вз8Ю2.