Механизм кристаллизации стекла LiPO3 и ионный перенос в стеклокристаллических композитах на его основе

• Автор: Расковалов, Антон Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Стеклообразное состоя ние

1.2. Ионная проводимость в тврдых телах

1.3. Ионная проводимость в стклах

1.4. Ионная проводимость в кристаллах со структурной разупорядоченностью

1.5. Композиционные электролиты

1.6. Стеклокерамика

1.7. Методы исследования электролитов

1.8. Молекулярная динамика

1.9. Теория перколяции и уравнения смешения
1 Постановка задачи исследования
Глава 2. Методы исследования
2.1. Методы синтеза индивидуальных соединений
2.1.1. Получение стекла ЫРОз
2.1.2. Получение иАГДРОз
2.2. Получение композитов
2.2.1. Стеклокерамика ЫРОз
2.2.2. Композиты ЫРОз М0
2.2.3. Композиты ЫРОз ЫАдТцРОз
2.3. Физические методы исследования
2.3.1. Дифференциальная сканирующая калориметрия
2.3.2. Рентгенофазовый анализ
2.3.3. Оптическая микроскопия
2.3.4. Растровая электронная микроскопия
2.3.5. Метод электрохимического импеданса
2.3.6. Метод ядерного магнитного резонанса
2.4. Расчет сил на атомах
Глава 3. Свойства стеклообразного 1лР
3.1. Т ермические свойства
3.2. Транспортные свойства
3.3. Заключение по главе III
Глава 4. Стеклокерамика 1лРОз
4.1. Кинетика и механизм кристаллизации стеклообразного 1лР
4.2. Транспортные свойства стеклокерамики ЫРОз
4.3. Область кристаллизации
4.4. Область вне кристаллизации
4.5. Заключение по главе IV
Глава 5. Композиционные материалы стеклообразный ЫРОз
кристаллический
5.1. Приготовление и аттестация
5.2. Транспортные свойства
5.3. Заключение по главе V
Глава 6. Композиционные материалы стеклообразный ЫРОз
кристаллический ЫцА ,з д ЖРО4
6.1. Композиты, полученные размягчением стекла
6.2. Композиты, полученные плавлением стекла
6.3. Заключение по главе VI
Заключение
Выводы
Благодарности
Литература


А. и к. Андреевым О. Л. ИВТЭ УрО РАН. Все результаты, полученные в работе, обсуждены автором и Андреевым О. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора глава 1, методик исследований глава 2, результатов и их обсуждения главы 3 6, заключения, выводов и списка цитируемой литературы 4 наименования. Работа изложена на 1 странице и включает рисунков и 4 таблицы. Глава 1. Такой широко известный материал, как силикатное стекло находится в особом агрегатном состоянии на макроуровне оно подобно твердому телу сохраняет форму и размер, а на микроуровне не обладает дальним порядком, что делает его похожим на жидкости. В настоящее время стеклом называют любой материал, находящийся данном состоянии, а стеклообразное состояние вещества определяют как аморфное, тврдое, термодинамически метастабильное состояние 6. Вследствие своей метастабильности стекло, согласно законам термодинамики, должно самопроизвольно переходить в кристаллическое состояние, однако высокая вязкость тврдых тел делает невозможным движение частиц, направленное на перестройку структуры 6. Стекло можно получить из равновесного разу поряд очен ного состояния жидкости. Для этого, согласно Энгелу 7, нужно проходить температуру, при которой осуществляется упорядочение фазы кристаллизация, со скоростью достаточно большой, чтобы система не успела реализовать равновесное структурное состояние. Таким образом, будет заморожена 7 определенная структура, структура стекла. На представленной диаграмме состояния рис. В отличие от термодинамически стабильных состояний, состояний, отвечающих стеклу, может быть несколько, они достигаются разной скоростью закалки и обладают разной плотностью. Чем выше скорость закалки, тем выше температура перехода в стеклообразное состояние. С помощью сверхбыстрой закалки можно получить в стеклообразном виде даже те вещества, которые крайне склонны к кристаллизации, например, металлы 8, 9. Существует несколько представлений, объясняющих строение стекла на микроуровне и связь такого строения с экспериментально наблюдаемыми свойствами стекол. Особо стоит выделить две крайне отличающихся друг от друга модели. Стекло как непрерывная сетка. Основателем такого подхода можно считать Захариасена, который изучал склонность простых оксидов к стеклообразован ию и вывел структурные критерии стеклообразования . Захариасен заключил, что важнейшим условием стеклообразования является способность вещества образовывать непрерывную сетчатую структуру, в которой отсутствует дальний порядок. Несмотря на то, что данные правила предложены для стекол простых оксидов, их можно обобщить на любые другие стекла, где атомы связаны направленной ковалентной связью. Для стекол, состав которых можно представить в виде смеси нескольких оксидов, оксиды делят на сеткообразователи и модификаторы. Сеткообразователями называются оксиды, которые при образовании стекла формируют ковалентные цепи. Модификаторами же называются вещества, добавляемые к сеткообразователям для придания необходимых свойств. Модификаторы не
предоставляют свои связи в образование основной цепи, но обеспечивают стекло катионами, участвующими в ионном переносе. Сточ пишет, что чаще всего, структура оксидных стекол обладает полимерной, трхмерной, непрерывной и топологически разупорядоченной сеткой, сделанной из координационных полиэдров сеткообразователей. Рис. Диаграмма состояния в координатах УТ. Репродукция из . Основные стеклообразующие оксиды и оксиды, способные образовывать стекла в определнных условиях условные стеклообразователи, отмечены на рис. В то же время стекла, согласно данному представлению, могут быть получены не только из оксидов, но и из любых других веществ, способных образовывать ковалентные полимерные цепи. Кластерная модель. Другой, существенно отличающейся, микроскопической моделью строения стекла является кластерная модель. Кластерная модель была предложена рядом авторов для объяснения релаксации, аномального изменения тепломкости и других низкотемпературных явлений .