Влияние модифицирования наночастицами на оптические свойства и радиационную стойкость отражающих микропорошков

• Автор: Лапин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Области применения отражающих порошков.

1.2. Способы повышения радиационной стойкости отражающих порошков.

1.3. Свойства нанопорошков и методы их получения. II

1.4. Структура и оптические свойства оксида алюминия

1.5. Структура, оптические свойства и радиационная стойкость порошков диоксида циркония

1.6. Кристаллическая структура и свойства титаната бария.

Постановка задачи исследования.

ГЛАВА II
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ О ТРАЖАЮЩИХ ПОРОШКОВ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ И ОБОРУДОВАНИЕ
2.1. Объекты исследования
2.2. Метод модифицирования отражающих порошков наночастицами и способ приготовления образцов
2.3. Экспериментальное оборудование и методики исследования
2.3.1. Установка Спектр1 для измерения спектров диффузного отражения
и облучения образцов в вакууме.
2.3.2. Спектрофотометр СФА с приставкой ПДОб для измерения спектров диффузного отражения в атмосфере.
2.3.3. Метод исследования гранулометрического состава образцов растровым электронным микроскопом ТМ1 ООО. .
2.3.4. Рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализ
Выводы по второй главе
ГЛАВА III
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МИКРОПОРОШКОВ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ
НАНОПОРОШКАМИ
3.1. Микрофотографии, фазовый и гранулометрический состав микро, модифицированного и нанопорошков оксида алюминия
3.2. Влияние высокотемпературного прогрева на спектры диффузного отражения
и радиационную стойкость микро и нанопорошков АОз
3.3. Выбор оптимальной температуры модифицирования порошка оксида
алюминия.
3.4. Исследование оптических свойств и радиационной стойкости микро, модифицированных и нанопорошков АЬОз
3.4.1. Спектры диффузного отражения микро, модифицированных
и нанонорошков оксида алюминия.
3.4.2. Изменение отражательной способности после облучения электронами и радиационная стойкость микро, модифицированных и нанонорошков
3.5. Исследование оптических свойств и радиационной стойкости микропорошка
АЬОз, модифицированного наночастицами 7Ю2.
3.5.1. Спектры диффузного отражения микропорошка оксида алюминия, модифицированного нанопорошком диоксида циркония
3.5.2. Радиационная стойкость микропорошков АЬОз, модифицированных наночастицами 7т
3.6. Исследование влияния энергии электронов на деградацию оптических свойств микро и модифицированного порошков оксида алюминия.
Выводы по третьей главе
ГЛАВА IV
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МИКРОПОРОШКОВ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ
НАНОПОРОШКАМИ
4.1. Фазовый и гранулометрический состав микро, модифицированного
и нанопорошка диоксида циркония.
4.2. Исследование спектров диффузного отражения и радиационной стойкости
микро, модифицированных и напопорошков 7х
4.2.1. Оптические свойства микро, модифицированного и нанопорошка
диоксида циркония
4.2.2.Радиационная стойкость микро, модифицированного и нанопорошка 7х.
4.3. Исследование спектров диффузного отражения и радиационной стойкости микропорошка диоксида циркония, модифицированного наночастицами
оксида алюминия.
4.3.1. Влияние концентрации нанопорошка АЬОз на оптические свойства микропорошков 7т
4.3.2. Радиационная стойкость микропорошков диоксида циркония, модифицированных наночастицами оксида алюминия.
Выводы по четвертой главе
ГЛАВА V
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ПОРОШКОВ ТИТАНАТА БАРИЯ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ МИКРО И НАНОПОРОШКАМИ
5.1. Микрофотографии, фазовый и гранулометрический состав титаната бария, модифицированного микро и нанопорошками АЬОз и 7г
5.2. Спектры диффузного отражения соединений на основе титаната бария с
частично замещенными катионами.
5.3. Радиационная стойкость порошков титаната бария, модифицированного
микро и нанопорошками оксида алюминия и диоксида циркония
Выводы по пятой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Порошок гю2 применяется в производстве огнеупоров противопригарных паст и красок, химически стойких эмалей и глазурей, для получения абразивов, стекол, полудрагоценных камней. Композиции на основе оксидов циркония являются исходным материалом для получения керамик, в том числе, конструкционных . Керамики и пигменты на основе микропорошка диоксида циркония достаточно широко применяются в космической технике. Порошки титаиата бария широко используются при изготовлении конденсаторов, фильтров, нагревательных элементов, генераторов переменной частоты, пьезокерамики и т. ПТКС, наличию фазового перехода при температуре 5С 5, . Положением и формой фазового перехода можно управлять путем частичного замещения катионов бария и титана различными ионами. Величина смещения и характеристики ФП определяются типом и концентрацией замещающего элемента и условиями модифицирования. В частности, при модифицировании ВаТЮз оксидом алюминия или диоксидом циркония температура фазового перехода может быть смещена до комнатной и ниже, что значительно расширяет область его применения. Например, порошки титаиата бария с частично замещенными катионами могут применяться для терморегулирования и термостабилизации 4 космических аппаратов, для термостабилизации технологических процессов, происходящих в химических реакторах, в технолог ических емкостях пищевой, легкой и других отраслей промышленности, а также для теплосбсрежения в жилых и производственных зданиях. Таким образом, диэлектрические и полупроводниковые отражающие порошки в настоящее время достаточно широко используются и имеют большие перспективы для расширения сферы применения. Прежде чем перейти непосредственно к методам повышения радиационной стойкости отражающих порошков, рассмотрим механизмы возникновения центров окраски. Концентрация дефектов первого типа в значительной степени зависит ог удельной поверхности и размеров зерен порошка . При увеличении удельной поверхности концентрация дефектов, как правило, увеличивается, либо изменяется по кривой с максимумом сначала увеличивается, затем уменьшается. При взаимодействии квантов света и ионизирующих излучений с порошками дефекты второго типа образуются электроннодырочные пары, после чего происходит их разделение . Образованные дырки движутся к поверхности, где взаимодействуют с сорбированными молекулами О2, СО, С, Н, 3 и органическими примесями, что приводит к их окислению, разложению, десорбции . Свободные электроны при этом увеличивают электрическую проводимость и снижают поверхностные потенциальные барьеры . Такие реакции разложения характерны как при действии квантов света или излучений с энергией, большей ширины запрещенной зоны порошка, так и при действии электронов с энергией, меньшей энергии смещения атомов не достаточной для образования пар Френкеля. Создание усло1ИЙ, при которых продукты реакций разложения не разделялись бы в пространстве, а вероятность обратной реакции увеличилась. Такие условия можно создать нанесением на поверхность зерен порошка защитной оболочки из стабильного к действию излучений вещества, которая препятствовала бы уходу продуктов разложения из зоны реакции. Известен ряд методов формирования такой защитной оболочки метод окунания , смешивание растворов порошка и защитного слоя , молекулярное наслаивание слоя ЯЮг , обработка силикатом калия , , . Обработка порошков окислителями с целью окисления молекул на поверхности и насыщения кислородом или другим окислителем объема зерен. Такая обработка может привести к исключению сорбированных молекул из реакций фогодесорбции, фоторазложения и фотоокисления, к уменьшению нестехиометрии но кислороду например, в порошках ТЮ2, гЮ2, ХпТЮ нарушена стехиометрия по кислороду и количества биографических анионных вакансий, к внедрению окислителя в междоузлия с последующим восполнением дефицита кислорода. Применяются следующие методы обработки окислителями прогрев порошков в атмосфере окислителей например, кислорода, фтора , , облучение порошков ультрафиолетом в атмосфере , обработка ультрафиолетом в кислороде , введение оксидантов , применение фторидиых технологий .