Закономерности электрохимического наноструктурирования при катодном внедрении бария и кальция в матричные электроды на основе сплавов системы Bi(Tl)-Pb-Cu

• Автор: Шустова, Наталья Григорьевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Направления функциональных исследований в области наноматериалов

1.2. Размерные эффекты в химии металлов и сплавов

1.3. Колебательные окислительновосстановительные реакции в оксидах

металлов переходных рядов

1.3.1 .Состояние атомов и межатомные взаимодействия в сложных оксидах

1.3.2. Особая роль меди в образовании сверхпроводящих структур

1.3.3. Влияние дефектов на проводимость образующихся фаз

1.4. Катодное внедрение как метод нанострутурирования

1.5.Химические и материаловедческие аспекты исследования
поли кристаллических висмутсодержащих высокотемпературных
сверхпроводников
1.6. Проникновение магнитного поля в трехмерную регулярную решетку
вещества
1.7. Постановка цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объекты исследования
2.2. Очистка растворителей
2.3. Подготовка электрохимической ячейки
2.4. Подготовка поверхности рабочих электродов
2.5. Методика приготовления электрода сравнения
2.6. Методика получения ВСи, РЬСи, ТСи, ВРЬСи, электродов
2.6.1. ВСи
2.6.2. Т Си
2.6.3. РЬСи и ВРЬСи
2.7. Методика обработки Си, ВСизлектродов в растворах СаСЬ в
диметилформамиде по методу катодного внедрения
2.7.1. Методика получения СаСиэлектродов
2.7.2. Методика получения СаВСи электродов
2.8. Методика обработки медных электродов в растворе ВаЫОз. в ДМФ
2.9. Методика обработки водных растворов ВГЮзз в магнитном поле
2 Методика обработки ВСизлектродов в магнитном иоле
2 Методика электрохимических исследований
21. Потенциостатический метод
22. Потенциодинамический метод
23. Бестоковые хронопотенциораммь
2Физикохимические методы исследования
21. Методика микроструктурных исследований
22. Методика измерения краевого угла смачивания
23. Рентгеноструктурный анализ
24. Лазерный микроспектральный анализ
2 Определение погрешности измерений ГЛАВА 3 .ЭКСПЕРИМ Е ГГ А ЛЬНЫ Е РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Кинетические закономерности катодного внедрения висмута и таллия в медь, свинец и свинцовомедные электроды из водных растворов их солей
3.2. Влияние магнитного поля на кинетику внедрения висмута в Сиэлектрод
3.3. Электрохимическое формирование матричной структуры
3.3.1. Закономерности электровыделения кальция в медный электрод
3.3.2. Закономерности катодного внедрения кальция в ВЮиэлектрод
3.3.3. Закономерности электровыделения Ва в медный электрод
3.4. Особенности внедрения кальция в ВСи электроды, подвергнутые
3.5. Циклируемосгь матричных СахВСизлектродов по кальцию
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Размерные эффекты в химии металлов и сплавов Наноструктурированныс материалы новый класс перспективных материалов, характеризующийся тем, что основная масса вещества распределена по частицам манометрового размера, то есть расположена на поверхности наночастиц. Уникальность наноразмерных материалов определяется преимущественным влиянием поверхности или границ раздела наночастиц на физикохимические и физические свойства материала в целом. Другое проявление размерности структуры материала связано с тем, что поперечный размер частиц становится сравним или меньше характеристических размеров, например, длины свободного пробега электронов в металлах или размера монодомена в магнитных материалах. Развитие нанотехнологии связано с использованием явлений, основанных на новых, не характерных для массивного состояния свойствах материалов 3. Особенности нанокристаллического состояния не позволяют использовать для исследования процесса упорядочения низкоразмерных структур традиционные методы. Необходимые для кинетических расчетов результаты могут быть получены только при использовании комплекса методов, включающего малоугловое рентгеновское рассеяние е электронной микроскопией и большеугловой рентгеновской дифракцией при съемке на просвет и на отражение 4. Механизм спекания, т. Умх 1 и Уа 2 Умх 2, где уа свободная энергия адгезии. При выполнении первого из них между двумя крупинками устанавливается перешеек, форма и размер которого определяются формой, размером частиц и абсолютными величинами уа, уМх и ул. Выражение 2 известно как условие полного растекания пленок Гиббса Смита. Это условие можно получить, когда в процессе уменьшения свободной поверхности компонента А подложки образуется эквивалентное количество свободной поверхности компонента МХ пленки. Это же условие является необходимым для устойчивого послойного роста пленки по механизму Франка ВандерМерве. Однако при спекании смесей частиц с произвольной микроструктурой вновь образованные свободные поверхности компонента МХ могут перекрываться, если расстояние между поверхностями частиц фазы А достаточно мало. При полном перекрывании свободных поверхностей производная смхмхл будет близка к нулю. Определяющее условие, при выполнении которого растекание компонента МХ по поверхностям фазы А в композите становится принципиально возможным. УаТМХ 3
Из сравнения этого условия с условием полного растекания или эпитаксии в пленках следует, что в композитах межфазное поверхностное взаимодействие должно происходить более интенсивно и при меньших значениях энергии адгезии, чем в пленочных структурах. Известно, что шероховатость поверхности улучшает се смачиваемость 68. Коэффициент шероховатости равен отношению истинной площади контак та к кажущейся и может принимать значения в интервале от нуля до единицы. Уравнение 3 соответствует предельному значению коэффициента шероховатости поверхности фазы А, равному единице. При выполнении условий 2 или 3 в системе происходит самопроизвольный рост площади межфазного контакта или смачивание веществом X достаточно развитой поверхности нанокристаллов вещества А. Бели вещество А находится в нанокристалл и ческом состоянии, то эффективный размер частиц фазы X может уменьшиться до очень малых величин, т. X с образованием двухфазного нанокомпозита 9. Самодиспергирование служит индикатором сильного межфазного поверхностного взаимодействия в системе и происходит при длительном спекании композита до тех пор, пока вся поверхность компонента А не будет покрыта веществом X. В этом предельном случае величина x. Свойства ионной соли определяются не только стандартными термодинамическими параметрами вещества 7,, , но и вкладом энергии межфазного взаимодействия, возрастающего пропорционально площади поверхности оксида А или обратнопропорционально размеру его частиц , . Если компоненты взяты в соотношении 11 по объему, перемешаны равномерно и достигается полное смачивание всей поверхности А компонентом Мх, эффективный размер зерен X будет приблизительно равен Ьл2 где Бл размер частиц компонента А.