Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1" -> 4

Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1: Пер. с англ.. Под редакцией академика Ю. Д. Третьякова — М.: Мир, 1988. — 558 c.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка): chem_tt_1.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 219 >> Следующая

Выяснение взаимосвязи структуры и свойств твердофазных материалов — в этом состоит фундаментальная задача химии твердого тела; причем исследователь должен оперировать с широким набором свойств, а также учитывать возможные практические применения данного материала. При этом следует рассматривать как минимум три уровня структурной организации: а) структуру идеальных кристаллов, б) дефектную структуру реальных кристаллов, включая структуру поверхностных слоев, и в) микроструктуру, или текстуру, поликристаллических твердых тел. В некоторых случаях отдельные свойства полностью определяются лишь одним из структурных аспектов. Так, различие твердости алмаза и графита обусловлено особенностями кристаллической структуры полиморфных модификаций углерода. Гораздо чаще, однако, свойства твердофазных материалов оказываются одновременно связанными с различными уровнями структуры. Например, полупроводниковые свойства кремния и арсепида галлия предопределяются принадлежностью этих веществ к структурному типу алмаза. В то же время реальный уровень проводимости в них зависит от концентрации дефектов, которая в свою очередь определяется концентрацией легирующих примесей. Чаще всего исследование проводят с мопокри-сталлическими образцами, так как наличие межзереппых границ в поликристаллических образцах оказывает негативное влияние на проводимость. Таким образом, полупроводниковые свойства
12
1. Что такое химия твердого тела?
материалов связаны со всеми уровнями структуры. На ряд других свойств, в частности некоторые магнитные характеристики и механическую прочность, наличие межзеренных границ оказывает благоприятное влияние; когда речь идет об этих свойствах и их улучшении, поликристаллическое состояние имеет преимущества перед монокристаллическим.
Изучение взаимосвязей между структурой и свойствами твердых тел — чрезвычайно плодотворное научное направление, обладающее огромными возможностями в разработке материалов с необычными сочетаниями свойств. В свете этого в книге изложены основные принципы «инженерии кристаллов» — нового развивающегося направления химии твердого тела, задача которого состоит в создании материалов со специфической структурой и свойствами.
Глава 2
ПРЕПАРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ
Твердофазные соединения можно получать с помощью многих методов; выбор наиболее подходящего метода в значительной степени определяется конечными целями, стоящими перед исследователем. Кристаллические твердые тела могут быть получены в виде:
а) монокристаллов максимально возможной чистоты и минимальной дефектности;
б) монокристаллов с дефектной структурой, созданной путем целенаправленного введения определенных примесей;
в) порошков, состоящих из большого числа маленьких кристалликов;
г) поликристаллических изделий (таблеток, цилиндрических трубочек и т. д.), состоящих также из большого числа кристалликов с различной ориентацией, но плотно и прочно связанных между собой;
д) тонких пленок.
Кроме этого, важный класс твердофазных материалов составляют некристаллические (аморфные или стеклообразные) материалы, из которых также могут быть приготовлены как объемные изделия, так и тонкие пленки.
Получение каждого из перечисленных типов материалов сопряжено с применением специальных препаративных методов (некоторые из них рассмотрены в этой главе).
2.1. Твердофазные реакции
2.1.1. Общие принципы
Для синтеза поликристаллических порошковых материалов чаще всего используют прямое взаимодействие смесей исходных реагентов. Твердые тела, как правило, не взаимодействуют друг
14
2. Препаративные методы
с другом при обычной температуре, и для реакции между ними, протекающей с заметной скоростью, необходимо нагревание, часто до 1000—1500 °С. Уже этот факт свидетельствует о том, что протекание твердофазных реакций в равной степени определяется и термодинамическим, и кинетическим факторами. Расчет свободной энергии твердофазной реакции позволяет сказать лишь в принципе, может или не может проходить эта реакция, тогда как кинетический фактор определяет ее скорость. Влияние обоих факторов целесообразно проследить на конкретной реакции. Рассмотрим, например, взаимодействие rЛgO и А1203, дающих в отношении 1 : 1 шпинель М?А1204.
Условия реакции. Согласно термодинамическому расчету, М^О и А120з должны реагировать с образованием М?А1204, однако на практике скорость этой реакции при обычных температурах очень мала. Взаимодействие в смеси порошков и А1203
становится сколь-пибудь заметным лишь выше ~1200°С, а для завершения реакции требуется выдержка этих смесей в течение нескольких суток при более высокой температуре, например при 1500°С.
Структура веществ — участников реакции. При сравнении структуры ГЛЦА\2ОА со структурами МдО и А120;( выявляются одновременно признаки сходства и различия. И М^О, и шпинель имеют плотневшую кубическую упаковку ионов кислорода, тогда как А12Оц—искаженную гексагональную плотневшую упаковку. В то же время ноны А1;,,+ занимают как в А]20;(, так и в шпинели октаэдрические позиции, а ионы М^;!:—октаэдриче-ские позиции в М^О, по тетраэдрпческие в А^АЬС^.
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 219 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed