Синтез нанокерамических материалов на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом индия

• Автор: Артамонова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Особенности структуры и свойств вещества

в наноразмерном состоянии

1.1.1 .Влияние размерного фактора на структуру и термодинамические свойства наночастиц

1.1.2. Влияние размера нанокристаллов на их химическую

активность и физикохимические свойства

1.1.3. Влияние размера нанокристаллов на спекание и прочностные характеристики нанокерамики

1.2. Методы получения веществ в наноразмерном состоянии

1.2.1. Сравнительная характеристика методов получения нанопорошков, нанокристаллов, наноструктур на основе
1.2.2. Зольгель метод получения нанопорошков
1.2.3. Гидротермальный метод получения нанокристаллов и наноструктур
1.3. Фазовые соотношения в системе 1п3, свойства н применение материалов на основе оксидов циркония и индия
1.3.1. Фазовые соотношения в системе 2Ю2 1п3
1.3.2. Структура и физикохимические свойства фаз в системе
Хт 1п3
1.3.3. Материалы на основе г и 1п3 и их применение
ГЛАВА 2. ОБРАЗОВАНИЕ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НАНОКРИСТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ 2Ю2 1п3
2.1. Исходные материалы и синтез образцов
2.2. Методы исследования
2.3. Структура и свойства наноразмерных частиц в системе тООН21пОН3, полученных зольгель методом
2.4. Гидротермальный синтез нанокристаллов в системе Хг1п
2.5. Структура и свойства нанокристаллов в системе 2гС21пз
2.6. Кинетическое исследование гидротермального синтеза нанокристаллов в системе Iз
ГЛАВА 3. НАНОКЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ 2г1пз
3.1. Спекание нанопорошков на основе фаз системы Хг1п
3.2. Микроструктура и прочностные свойства нанокерамики на основе фаз системы Iз
3.3. Электрофизические свойства иаиокерамики на основе фаз системы гг1п
ЛИТЕРАТУРА


Кроме того, отмеченные в ориентационные соотношения существенно отличаются от тех, что имеют место при синтактическом срастании массивных кристаллов . Все изложенные факты , объясняются в рамках выдвинутых в представлений о существовании кентавров, т. Принципиальная возможность существования таких структурно неоднородных частицкентавров была показана в . Теоретическое обоснование возможности их существования дано в работе . Между фрагментами кентавра существуют строго определенные ориентационные соотношения. Структура моноклинного диоксида циркония структура бадделеита относится к пространственной группе Р2с, параметры решетки а0, нм, с0, нм, р . Элементарная ячейка содержит 4 формульные единицы т. Тетрагональная модификация принадлежит к пространственной группе Рпгпс, параметры решетки а0,3б4 нм, с0,7 нм. Элементарная ячейка содержит 2 формульные единицы . Из сравнения кристаллических структур диоксида циркония авторы сделали вывод, что кислородная сетка является общим структурным мотивом, позволяющим образовывать когерентную границу раздела при синтактическом срастании т и г. Единственным отличием являются смещения атомов из плоскости сетки. В тг образующие цепочку в направлении 1 атомы кислорода смещаются вверх и вниз целыми рядами, а в i смещения соответствующих атомов вверх и вниз чередуются. Это различие компенсируется, если ввести промежуточный слой, образованный координационными многогранниками циркония, характерными для монокристаллов I при их двойниковании по плоскости 2 . В этом случае необходимая для образования когерентной границы раздела релаксация связей составит доли процента. Общий структурный мотив сетка является основным структурным критерием, определяющим возможность возникновения частицкентавров в ультрадисперсном . На рис. Граница раздела между ними достаточно условна. Оборванные или ненасыщенные связи отсутствуют. Более того, все координационные многогранники практически не искажены и соответствуют координации атомов в какойлибо из материнских структур. Координационное число атома для моноклинной части равно 7, а для тетрагональной 8. Рис. Структурная модель частицыкентавра, т 1 переходный слой. Появление кентавров связано с размерным эффектом . Для диоксида циркония, в частности, сущность размерного эффекта заключается в стабилизации тетрагональной модификации xi метастабильной для массивных кристаллов при уменьшении размеров частиц. Вероятность перехода ш2Ю2 12г для массивного кристалла при температуре ниже температуры фазового перехода Т С ничтожно мала, так как этот процесс должен был бы сопровождаться увеличением объемной свободной энергии. Удельная поверхностная свободная энергия для I Хт меньше соответствующей величины для тХЮг. При уменьшении размеров частиц до некоторой критической величины переход ш7Ю2 i сопровождается уменьшением суммарной свободной энергии Гиббса за счет вклада от поверхности. Частицы . Т Т,г. Таким образом, на основании анализа литературных данных можно сделать следующий вывод. Соотношение между удельными поверхностными и объемными термодинамическими функциями малых частиц играет важнейшую роль при образовании структурно неоднородных ультрадисперсных частиц , стабилизация метастабильной для массивных кристаллов полиморфной модификации при уменьшении размеров частиц происходит за счет меньшей поверхностной энергии размерный эффект, при наличии гомогенного зародышеобразования. В частности, при анализе процессов гомогенного зародышеобразования в рамках классической теории зарождения , в соответствии с нуклеационной теоремой это соотношение определяет работу образования критического зародыша сферической формы и размер критического зародыша. Размерный эффект в диоксиде циркония сказывается при размере частиц нм . Характерный размер для эффекта образования термодинамически устойчивых структурно неоднородных частиц, согласно оценкам , составляет величину 5 нм. Размерная зависимость удельной поверхностной энергии для наночастиц с кристаллическим строением в данном интервале размеров является недифференцируемой.