Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов




НазваниеТехнология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
страница1/6
Дата конвертации20.03.2013
Размер334.8 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3   4   5   6


На правах рукописи


Борило Лариса Николаевна

ТЕХНОЛОГИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ

ДВОЙНЫХ ОКСИДОВ ZrO2-GeO2
05.17.11 – Технология силикатных и тугоплавких

неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ
Диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск – 2007
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Томский государственный университет»



Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор



Козик Владимир Васильевич


Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации
доктор технических наук, профессор

Бердов Геннадий Ильич
Саркисов Юрий Сергеевич




Ведущая организация: ОАО «НИИ полупроводниковых приборов», г. Томск


Защита диссертации состоится « 6 » марта 2007 г. в 14.00 ч. на заседании диссертационного Совета Д 212.269.08 при Томском политехническом университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина 30, корп.2 ауд.117.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета.
Автореферат разослан « 2 » февраля 2007 г.



Ученый секретарь

диссертационного Совета,

кандидат технических наук, доцент






Петровская Т.С.




ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Тонкие пленки играют важную роль в современной технике, электронной и электротехнической промышленности, строительной индустрии. Они находят широкое применение в качестве светоперераспределяющих и интерференционных фильтров, защитных и диэлектрических покрытий. В соответствии с этим тонкие пленки как перспективные материалы должны обладать стабильностью свойств при сравнительно жестких режимах эксплуатации, быть сравнительно дешевыми и технологичными. Из применяемых в настоящее время материалов этим требованиям наиболее полно удовлетворяют тонкие пленки диоксида циркония, получаемые золь-гель методом из пленкообразующих растворов (ПОР). Однако при использование пленок на основе диоксида циркония необходимо учитывать полиморфные превращения его модификаций, которые могут приводит к изменению характеристик материала в процессе эксплуатации, поэтому для стабилизации структуры а следовательно и свойств вводят оксиды других элементов. При этом возможно образование твердых растворов на основе кубической модификации диоксида циркония или химических соединений, обладающих принципиально отличными от чистых оксидов свойствами.

В связи с этим актуальным является создания тонкопленочных материалов на основе малоизученной в тонкопленочном состоянии системы ZrO2-GeO2. Для успешной разработки новых функциональных материалов на основе двойных оксидов циркония и германии и разработки технологии их изготовления, необходимо установить взаимосвязь между технологическими и целевыми свойствами, составом, структурой и условиями их получения. В настоящее время в отечественной и зарубежной литературе еще недостаточно изучены вопросы, касающиеся процессов образования пленок из пленкообразующих растворов, на основе спиртовых растворов оксохлорида циркония и тетрахлорида германия, не установлено влияние условий формирования двойных оксидов на физико-химические свойства и структуру их пленок. Кроме того, отсутствуют данные по изучению диаграмм состав – свойство системы ZrO2-GeO2 в тонкопленочном состоянии.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научным направлением работ кафедры неорганической химии и отдела «Новые материалы» Томского государственного университета по госбюджетной теме Министерства образования и науки РФ «Изучение физико-химических закономерностей целенаправленного синтеза и модифицирования полифункциональных материалов» (ЕЗН гос. рег. №01200610030); в рамках федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы (государственный контракт №02.442.11.7303)

Цель работы: разработка составов, технологии получения и модифицирования золь-гель методом тонкопленочных и дисперсных материалов на основе оксидов системы ZrO2-GeO2, установление взаимосвязи между их составом, структурой, физико-химическими и эксплуатационными свойствами и применение их в качестве функциональных покрытий и катализаторов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

  1. Определить пленкообразующую способность спиртовых растворов на основе оксохлорида циркония и тетрахлорида германия, а также временной интервал стабильности их свойств, в течение которого возможно получение пленок и дисперсных систем с заданными характеристиками.

  2. Изучить физико-химические процессы, протекающие при формировании тонких пленок на основе оксидов циркония и германия из ПОР, разработать оптимальные условия из получения.

  3. Установить влияние состава ПОР и условий получения на фазовый состав, структуру и свойства пленок ZrO2-GeO2.

  4. Определить условия модифицирования дисперсных систем двойными оксидами циркония и германия с применением золь-гель технологии.

  5. Разработать рекомендации по технологии получения и модифицирования, а так же практическому применению тонкопленочных и дисперсных систем на основе оксидов системы ZrO2-GeO2 .

Научная новизна.

    1. Определена последовательность основных стадий процессов формирования пленок в системе ZrO2-GeO2 из ПОР, включающих сольволиз, гидролиз, конденсацию, образование комплексов в растворе и формирование оксидных фаз при термической обработке. Установлено, что спиртовые растворы, содержащие оксохлорид циркония и тетрахлорид германия, приобретают пленкообразующие свойства в течение 1-2 суток после приготовления растворов. Показано, что пленки с хорошими характеристиками получаются в интервале вязкости от 2,3·10-3Па·с до 5,5·10-3Па·с. Увеличение концентрации оксохлорида циркония до 50 мол % (в пересчете на ZrO2) расширяет интервал стабильности пленкообразующих свойств ПОР от 50 суток до 12 месяцев.

    2. Установлено, что пленки на основе GeO2 получаются аморфными до 900°С, формирование кристаллической фазы тонких пленок ZrO2 начинается при 450°С, при этом происходит образование кубической и тетрагональной модификации с последующим переходом при температуре 900°С в моноклинную. Доказано в тонких пленках на основе двойных оксидов циркония и германия при отжиге выше 800°С в области концентраций от 30 до 70 мол.% GeO2 образование германата циркония ZrGeO4 и терагональной модификации ZrO2.

    3. Выявлено, что на поверхности тонких пленок двойных оксидов ZrO2-GeO2 при концентрациях 50:50 мол.% происходит формирование упорядоченной фрактальной структуры, характеризующейся наличием двух фаз структуры шеелита и тетрагональной модификации диоксида циркония с размерами включений наноразмерной фазы диаметром 50 нм и высотой 2,6 нм.

    4. Установлено, что золь-гель методом могут быть получены беспористые, равномерные по структуре пленки системы ZrO2-GeO2 во всем диапазоне концентраций (от 0 до 100 мол.% GeO2). Показано влияние соотношения компонентов ZrO2 и GeO2 в пленке на структуру и физико-химические свойства. Установлено, что пленки, полученные при соотношениях оксидов до 10 мол.% GeO2, имеют высокое значение показателя преломления 2,16, обусловленное образованием твердого раствора на основе кубической модификации ZrO2. В области концентраций от 30 до 70 мол.% GeO2 синтезированы пленки со стабильными значениями показателя преломления 1,95-1,96 и диэлектрической проницаемости 4,8, обладающие хорошей адгезией к подложкам из стекла и кремния, устойчивые к действию агрессивных сред. Впервые построены диаграммы «состав – свойство» системы ZrO2-GeO2 в тонкопленочном состоянии.

Практическая ценность работы.

1. Разработаны составы и технологические схема получения и модифицирования тонкопленочных и дисперсных материалов на основе оксидов циркония и германия золь-гель методом и показана возможность их использования в качестве перераспределяющих излучение покрытий для УФ-облучателей на основе газоразрядных ламп, для модифицирования поверхности катализаторов, наноструктурных защитных покрытий для изделий конструкционных элементов электронных изделий.

Реализация работы. Полученные материалы предложены для использования в качестве покрытий защищающих стекло оконных блоков и покрытий, перераспределяющих излучение в разрядных лампах УФ-облучателей, а так же для модифицирования полифункциональных катализаторов на основе цеолита марки ZSM-5. Материалы апробированы на опытном производстве ООО, «ПИК», ОАО «Томскводпроект», ООО «Диагностика+».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях, семинарах, в том числе: на Российской молодежной научно-практической конференции «Получение и свойства веществ и полифункциональных материалов, диагностика, технологический менеджмент» (Томск 2004 г.); на X Международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово 2005 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении» (Юрга 2005 г.); на Международной школе –конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (Томск 2005 г.); на Международной научной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск 2006 г.); на II Всероссийской конференции молодых ученых «Физика и химия высокоэнергетических систем» (Томск 2006 г.); на 3-й Всероссийская конференция молодых ученых «Фундаментальные проблемы новых технологий» (Томск 2006 г.), на международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006» (Москва 2006 г.), на III Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск 2006 г.), а также на научном семинаре кафедры неорганической химии ТГУ.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, в том числе в 3 статьях в рецензируемых ВАК изданиях, в сборниках трудов и материалах международных и всероссийских конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, выводов по работе, содержит 40 рисунков, 15 таблиц и приложения. Список литературы содержит 171 источник.

На защиту выносятся:

  • составы тонкопленочных материалов на основе системы ZrO2-GeO2;

  • физико-химические свойства ПОР и их пленкообразующая способность;

  • физико-химические процессы образования и оптимальные условия получения тонких пленок системы ZrO2-GeO2;

  • физико-химические свойства, структура пленок и закономерности их изменения в зависимости от режимов получения;

  • оптимальные условия модифицирования поверхности цеолитовых катализаторов тонкими пленками системы ZrO2-GeO2;

  • технологическая схема получения наноструктурных пленок и производства покрытий на их основе для изделий современной техники.



  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconФторидный способ переработки кварцсодержащего сырья приамурья с получением высококремнистых продуктов
Специальность 05. 17. 11 – Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconСтруктура и механические свойства гибридных композиционных материалов на основе портландцемента и ненасыщенного полиэфирного олигомера 05. 17. 06 Технология и переработка полимеров и композитов 02. 00. 11 Коллоидная химия и физико-химическая механика
Структура и механические свойства гибридных композиционных материалов на основе портландцемента и ненасыщенного
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconПримерная программа дисциплины
Научить методам физико-химического анализа металлов и неметаллических материалов, строить физико-химические модели процессов взаимодействия...
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconТехнология и свойства модифицированных полимерных мембранных материалов на основе ацетатов целлюлозы

Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconУчебное пособие по курсу «Химия и технология полимерных композиционных материалов» для студентов специальности 250600
Содержит теоретически е основа создания дисперсно-наполненных и волокноармированных композиционных материалов, свойства наполнителей...
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconРабочая программа по дисциплине «Технология соединений связанного азота» Направление: 654900 «Химическая технология неорганических веществ и материалов»
«Химическая технология неорганических веществ и материалов» для специальности 250200 «Химическая технология неорганических веществ»....
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconСпециалистов по направлению Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий
Подготовка специалистов по направлению «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» проводится в рамках двух специализаций...
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconК. Э. Циолковского химический анализ часть Качественный анализ неорганических веществ
Российской Федерации по образованию в области материаловедения, технологии материалов и покрытий в качестве учебного пособия для...
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconОсновы проектирования химических производств
«Химическая технология материалов современной энергетики», «Химическая технология энергонасы- щенных материалов и изделий», «Энерго-...
Технология и физико-химические свойства тонкопленочных материалов на основе двойных оксидов zrO 2 -geO 2 05. 17. 11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов iconФизико-химические основы синтеза и глубокой очистки летучих соединений кремния, кадмия, теллура и цинка 02. 00. 04 Физическая химия (технические науки)
Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева на кафедре "Физика и технология материалов...
Разместите кнопку на своём сайте:
kurs.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©kurs.znate.ru 2012
обратиться к администрации
kurs.znate.ru
Главная страница