Тема: АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ КЕРАМИК ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ДОПИРОВАННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Анализ структуры веществ является неотъемлемой частью научной ра­боты. Изучение структуры - связующее звено в исследованиях, так как структура дает нам знание о свойствах материала и о том, как синтез вещест­ва влияет на эти свойства. Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, получен­ные исследование структуры для нововведений, устранения проблем, расши­рения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стои­мости производства.
В настоящее время исследование материалов строится из связи «синтез - свойства», а изучение структурных характеристик необходимо для понима­ния внутренней взаимосвязи конкретного режима синтеза и проявлением но­вого свойства. Соответственно актуальность данной работы состоит в том, чтобы на основе исследованной структуры материалов можно было бы пред­сказать или объяснить свойства синтезированных веществ. Особенно это яв­ляется важным при анализе материалов, допированных различными приме­сями. При этом свойства материала зависят от различных концентраций до­панта в объеме исходной матрицы и способов введения примеси. Одним из методов допирования нанопорошков и изготовленных на их основе компак­тов является пропитка в растворе, содержащем необходимую примесь, осно­ванный на диссоциации растворенного вещества на ионы и диффузии по­следних в поры образца. Данный метод позволяет варьировать содержание допанта за счет изменения времени и количества циклов пропитки в раство­ре.
Важным является создание люминесцентных керамик, одной из кото­рых является керамика оксида алюминия. При создания керамики, порошок А12О3 прессуется в компакт. Для улучшения люминесцентных свойств на ма­териал воздействуют примесью и далее компакт допированный металлами прокаливается.
Последующий высокотемпературный отжиг позволяет ввести атомы примеси в кристаллическую решетку исходного вещества, что приводит к изменению его люминесцентных свойств. Оксид алюминия является пер­спективным материалом в различных областях науки и техники. Допирова­ние его различными примесями позволяет получать материалы с широким спектром свойств, в том числе люминофоры и лазеры.
Купить

В ходе работы проведен анализ структуры керамик оксида алюминия допиированных различными металлами, методом измерения размера частиц на микрофотографиях.
1. Проведен анализ литературных данных по исследованию струк­туры материалов. Показано, что метод исследования изображений, получен­ных сканирующей электронной микроскопией, более универсальный, чем все остальные. Сканирующая электронная микроскопия обладает рядом пре­имуществ: большую разрешающую способностью и глубину резкости; отно­сительную легкостью в интерпретации полученных изображений благодаря их трёхмерному представлению.
2. Проведён сравнительный анализ методик синтеза и люминес­центных характеристик керамик оксида алюминия допированных различны­ми примесями. Получено представление о природе люминесцентных явле­ний.
3. Рассмотрены все этапы получения керамик оксида алюминия до- пиированных металлами для исследования. Изображения поверхности образ­цов, полученных с помощью РЭМ, позволили изучить методы модификации образцов и произвести анализ структурного состояния .
4. Построено распределение и определен размер частиц для кера­мик оксида алюминия допиированных металлами: титан, хром и магний.
5. Структура оксида алюминия допированного титаном. По распре­делениям видно, что средний размер частиц без погружения в воду имеет минимальное значение (2456 нм). При самом долгом погружении в раствор и в воду получается среднее значение, относительно 2-х других измерений. Соответственно можно предположить, что воздействие воды влияет на уве­личение размера частиц.
6. Структура оксида алюминия допированного хромом. При изме­нение количества циклов по распределениям видно, что средний размер час­тиц при погружении более 1 цикла соизмеримы и попадают в диапазон от 380 - 500 нм. При погружении 1 цикл размер частиц увеличен в 1.5 - 2 раза, относительно других измерений.
При изменении времени погружения по распределениям видно, что средний размер частиц попадает в диапазон 360 -460 нм. Наименьшим явля­ется значение (362 нм) при условии погружения в раствор на 5 минут.
7. Структура оксида алюминия допированного магнием. Первые об­разцы при условиях синтеза : под давлением 200 кгс/см2, температура отжига 450оС, с различной длительностью пропитки образца в растворе и темпера­турой сушки на воздухе в течении 2-х часов. По распределениям видно, что средний размер частиц при температуре сушки Т=450оС увеличивается не­значительно относительно среднего размера частиц матрицы, а при сушке комнатной температуры увеличивается на .
Вторые образцы при условиях синтеза: под давлением 1000 кгс/см2, температура отжига 450оС, с различной длительностью пропитки образца в растворе и температурой сушки на воздухе в течении 2 -х часов. По распреде­лениям видно, что средний размер частиц при температуре сушки Т=450оС уменьшается относительно среднего размера частиц матрицы, а при сушке комнатной температуры наоборот увеличивается. Так же можно заметить, что диапазоны исходного образца и образца при высокотемпературной суш­ки схожи, а диапазон распределения размеров частиц материала, который сушился при комнатной температуре меньше.
Третьими рассмотрены образцы при условиях: под давлением 1000 кгс/см2, температура отжига 900оС, с различной длительностью пропитки образца в растворе и температурой сушки на воздухе в течении 2-х часов. По распределениям видно, что средний размер частиц материалов с допантом больше относительно среднего размера частиц матрицы. Так же можно заме­тить, что диапазоны распределения размеров частиц исходного образца и об­разца, который сушился при комнатной температуре схожи, а диапазон рас­пределения размеров частиц материала высокотемпературной сушки меньше.
Купить