Ñèíòåç ³ äîñë³äæåííÿ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé êåðàì³êè íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ

Ïðîöåñ â³äíîâëåííÿ ïåíòàîêñèäó âàíàä³þ äî ä³îêñèíó, ðîçðîáêà ô³çèêî-òåõíîëîã³÷íèõ îñíîâ ñèíòåçó êåðàì³÷íîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ ³ âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà. Åëåêòðîô³çè÷í³ âëàñòèâîñòåé ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè òà ¿¿ ñòàá³ë³çàö³ÿ.

Ðóáðèêà Ôèçèêà è ýíåðãåòèêà
Âèä àâòîðåôåðàò
ßçûê óêðàèíñêèé
Äàòà äîáàâëåíèÿ 07.03.2014
Ðàçìåð ôàéëà 46,0 K

Îòïðàâèòü ñâîþ õîðîøóþ ðàáîòó â áàçó çíàíèé ïðîñòî. Èñïîëüçóéòå ôîðìó, ðàñïîëîæåííóþ íèæå

Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.

Ðàçìåùåíî íà http://www.allbest.ru/

ÄͲÏÐÎÏÅÒÐÎÂÑÜÊÈÉ ÍÀÖ²ÎÍÀËÜÍÈÉ ÓͲÂÅÐÑÈÒÅÒ

ÓÄÊ 621.316.826

ÑÈÍÒÅÇ ² ÄÎÑ˲ÄÆÅÍÍß ÅËÅÊÒÐÎÔ²ÇÈ×ÍÈÕ ÂËÀÑÒÈÂÎÑÒÅÉ

ÊÅÐÀ̲ÊÈ ÍÀ ÎÑÍβ IJÎÊÑÈÄÓ ÂÀÍÀIJÞ

01.04.07 - ô³çèêà òâåðäîãî ò³ëà

ÀÂÒÎÐÅÔÅÐÀÒ

äèñåðòàö³¿ íà çäîáóòòÿ íàóêîâîãî ñòóïåíÿ

êàíäèäàòà ô³çèêî-ìàòåìàòè÷íèõ íàóê

Êîëáóíîâ Âàäèì Ðàäèñëàâîâè÷

Äíiïðîïåòðîâñüê - 2001

Äèñåðòàöiºþ º ðóêîïèñ.

Ðîáîòà âèêîíàíà ó Äí³ïðîïåòðîâñüêîìó íàö³îíàëüíîìó óí³âåðñèòåò³ ̳í³ñòåðñòâà îñâ³òè ³ íàóêè Óêðà¿íè.

Íàóêîâèé êåðiâíèê: äîêòîð ô³çèêî-ìàòåìàòè÷íèõ íàóê, ïðîôåñîð ×åðíåíêî ²âàí Ìèõàéëîâè÷, êàôåäðà ðàä³îåëåêòðîí³êè, Äí³ïðîïåòðîâñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò

Îôiöiéíi îïîíåíòè: äîêòîð ô³çèêî-ìàòåìàòè÷íèõ íàóê, ïðîôåñîð Êóäç³í Àðêàä³é Þð'ºâè÷, êàôåäðà åëåêòðîô³çèêè, Äí³ïðîïåòðîâñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò, ì. Äí³ïðîïåòðîâñüê

êàíäèäàò ô³çèêî-ìàòåìàòè÷íèõ íàóê, ñòàðøèé íàóêîâèé ñï³âðîá³òíèê Äàäèê³í Îëåêñ³é Àíòîíîâè÷, â³ää³ë ô³çè÷íî¿ åëåêòðîí³êè, ²íñòèòóò ô³çèêè ÍÀÍ Óêðà¿íè, ì. Êè¿â

Ïðîâiäíà óñòàíîâà: ²íñòèòóò ïðîáëåì ìàòåð³àëîçíàâñòâà ³ì. ².Í. Ôðàíöåâè÷à ÍÀÍ Óêðà¿íè, â³ää³ë ìàòåð³àë³â ç îñîáëèâèìè åëåêòðîííèìè ³ ä³åëåêòðè÷íèìè âëàñòèâîñòÿìè, ì. Êè¿â

Çàõèñò âiäáóäåòüñÿ “16” ëèñòîïàäà 2001ð. î 1430 ãîäèíi íà çàñiäàííi ñïåöiàëiçîâàíî¿ â÷åíî¿ ðàäè Ä 08.051.02 ïðè Äí³ïðîïåòðîâñüêîìó íàö³îíàëüíîìó óí³âåðñèòåò³, 49625 ì. Äíiïðîïåòðîâñüê, âóë. Íàóêîâà, 13.

Ç äèñåðòàöiºþ ìîæíà îçíàéîìèòèñü ó áiáëiîòåöi Äí³ïðîïåòðîâñüêîãî íàö³îíàëüíîãî óí³âåðñèòåòó.

Àâòîðåôåðàò ðîçiñëàíèé “15”æîâòíÿ 2001 ð.

Â÷åíèé ñåêðåòàð ñïåöiàëiçîâàíî¿ â÷åíî¿ ðàäè Ñïèðèäîíîâà ².Ì.

ÀÍÎÒÀÖ²¯

Êîëáóíîâ Â.Ð. Ñèíòåç ³ äîñë³äæåííÿ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé êåðàì³êè íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ.

Äèñåðòàö³ÿ íà çäîáóòòÿ íàóêîâîãî ñòóïåíÿ êàíäèäàòà ô³çèêî-ìàòåìàòè÷íèõ íàóê çà ñïåö³àëüí³ñòþ 01.04.07 - Ô³çèêà òâåðäîãî ò³ëà. - Ðóêîïèñ. - Äí³ïðîïåòðîâñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò, ì. Äí³ïðîïåòðîâñüê, 2001 ð.

Äèñåðòàö³ÿ ïðèñâÿ÷åíà ðîçðîáö³ ô³çèêî-òåõíîëîã³÷íèõ îñíîâ ñèíòåçó íîâîãî êåðàì³÷íîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ ³ âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà, äîñë³äæåííþ éîãî åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ³ âïëèâó äåãðàäàö³éíèõ ïðîöåñ³â íà ö³ âëàñòèâîñò³.

Ïîêàçàíî, ùî çðàçêè êåðàì³êè ìàþòü îïòèìàëüí³ ïàðàìåòðè ìåõàí³÷íî¿ ì³öíîñò³, âåëè÷èíó ñòðèáêà åëåêòðè÷íîãî îïîðó â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê ó VO2 íå ìåíø 2 ïîðÿäê³â ïðè òåìïåðàòóð³ âèïàëþâàííÿ 1120-1220 Ê ³ äîáàâêè âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà (V2O5)0.8(P2O5)0.2 ó ìåæàõ 15-30 âàã. %. Ó ðîáîò³ çàïðîïîíîâàíà ìîäåëü ñòàá³ëüíèõ ³çîëüîâàíèõ êëàñòåð³â, ùî ïîÿñíþº ïîâîäæåííÿ åëåêòðè÷íèõ ïàðàìåòð³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ïðè òåðìîöèêëóâàíí³. Ïîêàçàíî, ùî ñåðåäí³é ðîçì³ð òàêèõ êëàñòåð³â ñêëàäຠáëèçüêî 0,4 ìì. Çðàçêè ïîë³ìåðíîãî êîìïîçèö³éíîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, ùî ìàëè òîâùèíè á³ëÿ, ÷è ìåíøå ñåðåäíüîãî ðîçì³ðó ñòàá³ëüíîãî ³çîëüîâàíîãî êëàñòåðà, âèÿâëÿëè âèñîêó ñòàá³ëüí³ñòü åëåêòðîô³çè÷íèõ ïàðàìåòð³â ïðè òåðìîöèêëóâàíí³. Ó ðîáîò³ áóëè äîñë³äæåí³ âîëüò-àìïåðí³ õàðàêòåðèñòèêè ñèíòåçîâàíîãî ìàòåð³àëó ³ âèêîíàíî ðîçðàõóíîê ä³ëÿíêè ÂÀÕ ç íåãàòèâíèì äèôåðåíö³àëüíèì îïîðîì, ðåçóëüòàòè ÿêîãî ïîãîäæóþòüñÿ ç åêñïåðèìåíòàëüíèìè äàíèìè. Íà áàç³ ÂÀÕ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ðîçðàõîâàíî ðÿä ¿¿ åëåêòðè÷íèõ ³ òåïëîô³çè÷íèõ ïàðàìåòð³â. Äîñë³äæåíî âïëèâ öèêë³÷íîãî ïåðåìèêàííÿ êåðàì³÷íîãî çðàçêà åëåêòðè÷íèì ïîëåì íà ö³ ïàðàìåòðè.

Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ôàçîâèé ïåðåõ³ä ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê, ä³îêñèäíîâàíà䳺âà êåðàì³êà, ñòðèáîê åëåêòðè÷íîãî îïîðó, òåðìîöèêëóâàííÿ, ïîë³ìåðíèé êîìïîçèö³éíèé ìàòåð³àë.

Êîëáóíîâ Â.Ð. Ñèíòåç è èññëåäîâàíèå ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ êåðàìèêè íà îñíîâå äèîêñèäà âàíàäèÿ.

Äèññåðòàöèÿ íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíè êàíäèäàòà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê ïî ñïåöèàëüíîñòè 01.04.07 - Ôèçèêà òâåðäîãî òåëà. - Ðóêîïèñü. - Äíåïðîïåòðîâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò, ã. Äíåïðîïåòðîâñê, 2001 ã.

Äèññåðòàöèÿ ïîñâÿùåíà ðàçðàáîòêå ôèçèêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ îñíîâ ïîëó÷åíèÿ íîâîãî êå-ðàìè÷åñêîãî ìàòåðèàëà íà îñíîâå äèîêñèäà âàíàäèÿ è âàíàäèåâî-ôîñôàòíîãî ñòåêëà, èññëåäîâàíèþ åãî ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ, èçó÷åíèþ âëèÿíèå äåãðàäàöèîííûõ ïðîöåññîâ íà ñâîéñòâà ñèíòåçèðîâàííîãî ìàòåðèàëà.

Ðàçðàáîòàíû ôèçèêî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñíîâû íîâîãî ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ äèîêñèäà âàíàäèÿ, êîòîðûé ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ïðîäóêò â áîëüøîì êîëè÷åñòâå, ñ âûñîêèì ñîäåðæàíèåì VO2 (íå ìå-íåå 96%). Êðîìå òîãî, îí òðåáóåò çíà÷èòåëüíî ìåíüøèõ ýíåðãî- è ìàòåðèàëîçàòðàò, ÷åì èçâåñòíûå ñïîñîáû, è íå ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ îòõîäîâ, òðåáóþùèõ óòèëèçàöèè.

Ðàçðàáîòàíû ôèçèêî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñíîâû ñèíòåçà íîâîãî êåðàìè÷åñêîãî ìàòåðèàëà íà îñíîâå äèîêñèäà âàíàäèÿ è âàíàäèåâî-ôîñôàòíîãî ñòåêëà. Ïîêàçàíî, ÷òî îáðàçöû êåðàìèêè èìåþò îïòèìàëüíûå ïàðàìåòðû ýëåêòðè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè, âåëè÷èíû ñêà÷êà ýëåêòðè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â îáëàñòè òåìïåðàòóðû ôàçîâîãî ïåðåõîäà ìåòàëë-ïîëóïðî-âîäíèê â VO2 (Tt) ïðè òåìïåðàòóðå îòæèãà 1120-1220 K è äîáàâêè âàíàäèåâî-ôîñôàòíîãî ñòåêëà (V2O5)0.8(P2O5)0.2 â ïðåäåëàõ 15-30 âåñ.%. Äèîêñèäíîâàíàäèåâàÿ êåðàìèêà îáëàäàåò ñêà÷êîì ýëåê-òðè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â îáëàñòè Tt 2-3 ïîðÿäêà. Ïðè òåðìîöèêëèðîâàíèè îáðàçöîâ äèîêñèä-íîâàíàäèåâîé êåðàìèêè ÷åðåç òåìïåðàòóðó Tt èìååò ìåñòî íåîáðàòèìûé ðîñò ýëåêòðè÷åñêîãî ñî-ïðîòèâëåíèÿ, êîòîðûé ïîñëå îïðåäåë¸ííîãî êîëè÷åñòâà òåðìîöèêëîâ n ñòðåìèòñÿ ê íàñûùåíèþ. Îäíàêî íà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè r ñêà÷îê â îáëàñòè Tt ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò. Èññëåäîâà-íèå âëèÿíèÿ òåðìîöèêëèðîâàíèÿ íà äèýëåêòðè÷åñêóþ ïðîíèöàåìîñòü e îáðàçöîâ ÄÂÊ ïîêàçàëî, ÷òî íà çàâèñèìîñòè e(n) òàêæå èìååò ìåñòî ÷¸òêî âûðàæåííûé ó÷àñòîê íàñûùåíèÿ. Äëÿ îáúÿñíå-íèÿ ïîâåäåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ äèîêñèäíîâàíàäèåâîé êåðàìèêè ïðè òåðìîöèêëèðîâàíèè ïðåäëîæåíà ìîäåëü èçîëèðîâàííûõ êëàñòåðîâ, â ïðåäåëàõ êîòîðûõ ñîõðàíÿåòñÿ ïðîòåêàíèå ýëåê-òðè÷åñêîãî òîêà ïî êðèñòàëëèòàì VO2. Ïðèâåä¸ííûå â ðàáîòå ðàñ÷¸òû ïîêàçàëè, ÷òî ñðåäíèé ðàç-ìåð ñòàáèëüíûõ èçîëèðîâàííûõ êëàñòåðîâ ñîñòàâëÿåò îêîëî 0,4 ìì. Ïîêàçàíî, ÷òî ïîñëå òåðìîîá-ðàáîòêè ïðè 1120-1270 Ê îáðàçöîâ ÄÂÊ, ðàíåå ïîäâåðãàâøèõñÿ òåðìîöèêëèðîâàíèþ, íàáëþäàåòñÿ ñíèæåíèå âåëè÷èíû óäåëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ è âîññòàíîâëåíèå ñêà÷êà r â îá-ëàñòè òåìïåðàòóðû Tt.

Ïðåäëîæåíà ìîäåëü äëÿ îïèñàíèÿ ÂÀÕ äèîêñèäíîâàíàäèåâîé, êîòîðàÿ õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè.

Èññëåäîâàíû ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà ïîëèìåðíîãî êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà íà îñíîâå äèîêñèäíîâàíàäèåâîé êåðàìèêè. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè òîëùèíå îáðàçöà ïîðÿäêà èëè ìåíüøå ñðåä-íåãî ðàçìåðà ñòàáèëüíûõ èçîëèðîâàííûõ êëàñòåðîâ îí îáëàäàåò ñêà÷êîì ýëåêòðè÷åñêîãî ñîïðî-òèâëåíèÿ áîëåå 2 ïîðÿäêîâ äàæå ïîñëå ìíîãîêðàòíîãî òåðìîöèêëèðîâàíèÿ ÷åðåç òåìïåðàòóðó ôàçîâîãî ïåðåõîäà â VO2.

Êëþ÷åâûå ñëîâà: ôàçîâûé ïåðåõîä ìåòàëë-ïîëóïðîâîäíèê, äèîêñèäíîâàíàäèåâàÿ êåðàìèêà, ñêà÷îê ýëåêòðè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, òåðìîöèêëèðîâàíèå, ïîëèìåðíûé êîìïîçèöèîííûé ìàòåðèàë.

Kolbunov V. R. Synthesis and researches of electrophysical properties of vanadium dioxide basis ceramics.

Dissertation for scientific degree competition in physical and mathematical sciences on a speciality 01.04.07 - Solid state physics. - Manuscript. - Dniepropetrovsk National University, Dniepropetrovsk, 2001.

The dissertation is dedicated to development new physical and technological basis for syntheses of ceramic material on the base of vanadium dioxide and vanadium-phosphate glass, investigation of its electrical and physical properties and influence of the degradation process on these properties.

It is shown, that samples of ceramic have optimal parameters of mechanical stability and of the electrical resistance jump in the vicinity of phase transition temperature in VO2, while the temperature of burning is 1120-1220 K and vanadium - phosphate glass (V2O5)0.8(P2O5)0.2 in quantity of 15-30 wt.% of its total weight is available. In this work the percolation theory is used is for explanation of alteration of electrical parameters of vanadium dioxide ceramics while being thermocycled. The stabilization of electrical parameters of vanadium dioxide ceramics at large number of thermocycles is explained by the formation of stable isolated clusters within the limits of which the percolation of electric current along VO2 crystallites takes place. It is shown that average size of such cluster is about 0.4 mm. The exemplars of polymeric composite on the basis of vanadium dioxide ceramics, which thickness were comparative or less the average size of stable isolated cluster, while being thermocycled, appeared to be stable in their electrophysical parameters. The volt-current characteristics of synthesised were investigated material and offered model of VÑÑ area with negative differential resistance, which is well agreed with experimental data.

Keywords: phase transition metal-semiconductor, vanadium dioxide based ceramics, electrical resistance jump, thermocycling, polymeric composite materials.

ÇÀÃÀËÜÍÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ ÐÎÁÎÒÈ

Àêòóàëüí³ñòü òåìè. Îñíîâíîþ îñîáëèâ³ñòþ ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ º ñòðèáêîïîä³áíà çì³íà ¿õí³õ ô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê (ÔÏÌÍ) ó ä³îêñèä³ âàíàä³þ (VO2). Ö³ ìàòåð³àëè º áàçîþ äëÿ ñòâîðåííÿ ðÿäó ïðèëàä³â ôóíêö³îíàëüíî¿ åëåêòðîí³êè: òåðìîðåëå, êðèòè÷íèõ òåðìîðåçèñòîð³â, åëåìåíò³â çàõèñòó â³ä òîêîâèõ ïåðåâàíòàæåíü ³ ïàì'ÿò³, ïðèëàä³â êîíòðîëþ ³ ðåãóëþâàííÿ ÍÂ× âèïðîì³íþâàííÿ, êîãåðåíòíî-îïòè÷íèõ ñèñòåì îáðîáêè ³íôîðìàö³¿. Ó çâ'ÿçêó ç öèì âèâ÷åííÿ âëàñòèâîñòåé ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ VO2 ïðåäñòàâëÿº çíà÷íèé ïðàêòè÷íèé ³ íàóêîâèé ³íòåðåñ.

 äàíèé ÷àñ ÿâèùå ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê ó ä³îêñèä³ âàíàä³þ íå îäåðæàëî ºäèíîãî çàãàëüíîâèçíàíîãî ïîÿñíåííÿ ³ âèìàãຠïîäàëüøîãî âñåá³÷íîãî âèâ÷åííÿ. Êð³ì òîãî, ïðè ïðàêòè÷íîìó çàñòîñóâàíí³ ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ âèíèêàþòü ïåâí³ ïðîáëåìè, ïîâ'ÿçàí³ ç³ ñòàá³ëüí³ñòþ ô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé VO2 ïðè áàãàòîðàçîâîìó ïåðåõîä³ ÷åðåç òåìïåðàòóðó ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê. Ïèòàííÿ ñòàá³ëüíîñò³ âëàñòèâîñòåé ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ äîòåïåð ìàéæå íå äîñë³äæåí³ ³ ïðåäñòàâëÿþòü íàóêîâèé ³ ïðàêòè÷íèé ³íòåðåñ.

Îñíîâíà ìàñà ðîá³ò ç äîñë³äæåííÿ ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ VO2 ïðèñâÿ÷åíà ïë³âêàì ³ ìîíîêðèñòàëàì ä³îêñèäó âàíàä³þ. Òîìó íà ñüîãîäí³øí³é äåíü âëàñòèâîñò³ öèõ ìàòåð³àë³â íàéá³ëüø âèâ÷åí³. Ïîë³êðèñòàë³÷í³, êåðàì³÷í³ ³ êîìïîçèö³éí³ ìàòåð³àëè íà îñíîâ³ VO2 äîñë³äæåí³ äî òåïåð çíà÷íî ìåíøå. Ñë³ä çàçíà÷èòè, ùî ñàìå íà áàç³ òàêèõ ìàòåð³àë³â, çäàòíèõ âèòðèìóâàòè çíà÷í³ ñòðóìè, ìîæóòü áóòè ñòâîðåí³ åôåêòèâí³ åëåìåíòè çàõèñòó åëåêòðè÷íèõ êië â³ä òîêîâèõ ïåðåâàíòàæåíü.

Ñèíòåç ³ äîñë³äæåííÿ íîâèõ ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ äîçâîëèòü ðîçøèðèòè ãàìó ïðèëàä³â äëÿ çàñîá³â àâòîìàòèçàö³¿ êîíòðîëþ ³ çàõèñòó åëåêòðîòåõí³÷íèõ ³ ðàä³îåëåêòðîííèõ ïðèñòðî¿â.

гøåííÿ öèõ çàäà÷ ðîáèòü òàêîæ àêòóàëüíîþ ðîçðîáêó ïðîñòîãî ³ äåøåâîãî ñïîñîáó îäåðæàííÿ ÿê³ñíîãî êðèñòàë³÷íîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ, ïðèäàòíîãî äëÿ ñèíòåçó êåðàì³÷íèõ ³ êîìïîçèö³éíèõ ìàòåð³àë³â íà éîãî îñíîâ³.

Çâ'ÿçîê ðîáîòè ç íàóêîâèìè ïðîãðàìàìè, ïëàíàìè ³ òåìàìè. Äèñåðòàö³éíà ðîáîòà çâ'ÿçàíà ç ïëàíîì íàóêîâî-äîñë³äíèõ ðîá³ò êàôåäðè ðàä³îåëåêòðîí³êè ÄÍÓ ³ äåðæáþäæåòíèìè òåìàìè: ¹ 24-94 "Äîñë³äæåííÿ åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé êåðàì³ê, åëåìåíò³â çàõèñòó â³ä ïåðåíàïðóãè" (¹ äåðæðåºñòðàö³¿ 0194U001000), ¹ 06-83-98 "Äîñë³äæåííÿ âïëèâó äåãðàäàö³éíèõ ôàêòîð³â íà åëåêòðîíí³ ÿâèùà â íåîäíîð³äíèõ îêñèäíèõ ñèñòåìàõ" (Íàóêîâî-òåõí³÷íèé ïëàí ̳í³ñòåðñòâà îñâ³òè Óêðà¿íè íàêàç ¹37 â³ä 13.02.97 ð., ¹ äåðæðåºñòðàö³¿ 0198U003735.).

Ìåòà ³ çàäà÷³ äîñë³äæåííÿ. Ìåòîþ ðîáîòè º ðîçðîáêà ô³çèêî-òåõíîëîã³÷íèõ îñíîâ íîâîãî ñïîñîáó îäåðæàííÿ êðèñòàë³÷íîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ, ñèíòåçó íà éîãî îñíîâ³ êåðàì³÷íèõ ³ êîìïîçèö³éíèõ ìàòåð³àë³â, äîñë³äæåííÿ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé öèõ ìàòåð³àë³â.

Äëÿ äîñÿãíåííÿ îçíà÷åíî¿ ìåòè íåîáõ³äíî âèð³øèòè íàñòóïí³ íàóêîâ³ çàäà÷³:

- åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó â³äíîâëåííÿ ïåíòàîêñèäó âàíàä³þ äî ä³îêñèäó;

- ðîçðîáêà íîâîãî, äîñèòü ïðîñòîãî ñïîñîáó îäåðæàííÿ êðèñòàë³÷íîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ, ÿêèé áè íå âèìàãàâ çàñòîñóâàííÿ äîðîãèõ ìàòåð³àë³â ³ ìàâ çíà÷íî ìåíøó òðèâàë³ñòü, íiæ â³äîì³ ñïîñîáè;

- ðîçðîáêà ô³çèêî-òåõíîëîã³÷íèõ îñíîâ ñèíòåçó íîâîãî êåðàì³÷íîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ ³ âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà - ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè;

- äîñë³äæåííÿ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè;

- ñòâîðåííÿ ïîë³ìåðíîãî êîìïîçèö³éíîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ³ äîñë³äæåííÿ éîãî åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé;

- äîñë³äæåííÿ ô³çè÷íèõ ïðè÷èí íåñòàá³ëüíîñò³ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ ïðè áàãàòîðàçîâîìó òåðìîöèêëóâàíí³ ÷åðåç òåìïåðàòóðó ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê ó VO2;

- ðîçðîáêà ñïîñîá³â ñòàá³ë³çàö³¿ âëàñòèâîñòåé öèõ ìàòåð³àë³â.

Íàóêîâà íîâèçíà îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â. Ðîçðîáëåíî íîâèé ñïîñ³á îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ, äîñë³äæåíî âïëèâ òåõíîëîã³÷íèõ ïàðàìåòð³â íà ô³çèêî-õ³ì³÷í³ âëàñòèâîñò³ VO2, ùî âèãîòîâëåíèé íîâèì ñïîñîáîì. Ðîçðîáëåíî ñïîñ³á îäåðæàííÿ íîâîãî êåðàì³÷íîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ VO2 ³ âàíà䳺âî-ôîñôàòíå ñêëà - ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè. Âïåðøå äåòàëüíî äîñë³äæåíèé âïëèâ òåõíîëîã³÷íèõ ïàðàìåòð³â ³ ñêëàäó íà åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, âèêîíàí³ äèëàòîìåòðè÷í³ äîñë³äæåííÿ ³ âèâ÷åíà ì³êðîñòðóêòóðà êåðàì³êè.

Âïåðøå äåòàëüíî äîñë³äæåí³ äåãðàäàö³éí³ ïðîöåñè ïðè òåðìîöèêëóâàíí³ ä³îêñèäíî-âàíà䳺âî¿ êåðàì³êè â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê Tt, ùî ïðèâîäÿòü äî çíèêíåííÿ ñòðèáêà åëåêòðè÷íîãî îïîðó â îáëàñò³ Tt. Ó ðàìêàõ òåî𳿠ïðîò³êàííÿ çàïðîïîíîâàíèé ìåõàí³çì, ùî ïîÿñíþº ïîâîäæåííÿ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ä³îêñèäíî-âàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ïðè òåðìîöèêëóâàíí³, âèçíà÷åí³ øëÿõè ï³äâèùåííÿ ñòàá³ëüíîñò³ åëåêòðè÷íèõ ïàðàìåòð³â ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ VO2.

Äîñë³äæåíî âîëüò-àìïåðí³ õàðàêòåðèñòèêè (ÂÀÕ) ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè. Ðîç-ðîáëåíà ìàòåìàòè÷íà ìîäåëü, ùî àäåêâàòíî îïèñóº ÂÀÕ êåðàì³êè ï³ñëÿ óòâîðåííÿ êàíàëó ìåòàëåâî¿ ôàçè VO2.

Âèÿâëåíî â³äíîâëåííÿ ï³ñëÿ âèïàëþâàííÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ 1120-1270 Ê åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé äåãðàäîâàíèõ ïðè òåðìîöèêëóâàíí³ çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè. Çàïðîïîíîâàíî ìåõàí³çì, ùî ïîÿñíþº öå ÿâèùå.

Âïåðøå îòðèìàíèé ïîë³ìåðíèé êîìïîçèö³éíèé ìàòåð³àë íà îñíîâ³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ³ âèâ÷åí³ éîãî åëåêòðîô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³.

Ïðàêòè÷íå çíà÷åííÿ îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â. Ðîçðîáëåíî ñïîñ³á îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ, ùî â³äð³çíÿºòüñÿ â³ä â³äîìèõ ñïîñîá³â á³ëüø íèçüêèìè ìàòåð³àëî- ³ åíåðãîâèòðàòàìè ³ ìîæå áóòè áàçîþ äëÿ ñòâîðåííÿ ïðîìèñëîâî¿ òåõíîëî㳿 ñèíòåçó VO2.

Ñèíòåçîâàíà ä³îêñèäíîâàíà䳺âà êåðàì³êà ³ ïîë³ìåðíèé êîìïîçèö³éíèé ìàòåð³àë íà ¿¿ îñíîâ³, ùî ìîæóòü áóòè âèêîðèñòàí³ äëÿ ñòâîðåííÿ êðèòè÷íèõ òåðìîðåçèñòîð³â ³ åëåìåíò³â çàõèñòó åëåêòðè÷íèõ ê³ë â³ä òîêîâèõ ïåðåâàíòàæåíü.

Íà îñíîâ³ îòðèìàíèõ ó ðîáîò³ äàíèõ ïðî îñîáëèâîñò³ ïîâîäæåííÿ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé êåðàì³êè íà îñíîâ³ VO2 ïðè òåðìîöèêëóâàíí³ çàïðîïîíîâàí³ øëÿõè ïî ñòàá³ë³çàö³¿ ¿¿ õàðàêòåðèñòèê, ùî çíà÷íî ï³äâèùóº ïðèêëàäíå çíà÷åííÿ äîñë³äæåíîãî ìàòåð³àëó.

Çàïðîïîíîâàíà â ðîáîò³ ìîäåëü, ùî ïîÿñíþº ïîâîäæåííÿ åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ïðè òåðìîöèêëóâàíí³, äîçâîëÿº ðîçðàõóâàòè ðÿä åëåêòðîô³çè÷íèõ ïàðàìåòð³â ìàòåð³àëó ³ ïðîãíîçóâàòè éîãî ïîâîäæåííÿ ïðè áàãàòîðàçîâîìó ïåðåõîä³ ÷åðåç òåìïåðàòóðó ôàçîâîãî ïåðåõîäó â VO2.

Îñîáèñòèé âíåñîê çäîáóâà÷à. Àâòîðîì áóëè ðîçðîáëåí³ ô³çèêî-òåõíîëîã³÷í³ îñíîâè ñèíòåçó ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, îòðèìàíèé ïîë³ìåðíèé êîìïîçèö³éíèé ìàòåð³àë íà ¿¿ îñíîâ³. Àâòîð äèñåðòàö³¿ áðàâ ó÷àñòü ó ïëàíóâàíí³ é ïðîâåäåíí³ âñ³õ åêñïåðèìåíò³â, ó âèáîð³ é âèãîòîâëåíí³ îá'ºêò³â äëÿ äîñë³äæåíü é ³íòåðïðåòàö³¿ îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â. Çäîáóâà÷åì îòðèìàí³ åêñïåðèìåíòàëüí³ äàí³ ïðî âïëèâ ô³çèêî-òåõíîëîã³÷íèõ ïàðàìåòð³â ñï³êàííÿ é ñïîëóêè êåðàì³êè íà ¿¿ åëåêòðîô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ [1, 5, 6]. Àâòîðîâi íàëåæèòü ïðîâåäåííÿ åêñïåðèìåíòó é îáðîáêà îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â ùîäî âïëèâó òåðìîöèêëóâàííÿ íà åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, à òàêîæ ó÷àñòü ó ðîçðîáö³ é àíàë³ç³ ìîäåë³, ùî ïîÿñíþâàëà ïîâîäæåííÿ, ùî ñïîñòåð³ãàþòüñÿ, åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ìàòåð³àëó [2, 7, 8]. Àâòîðîì îòðèìàí³ òà ïðîàíàë³çîâàí³ åêñïåðèìåíòàëüí³ äàí³ ïðî âïëèâ âèñîêîòåìïåðàòóðíîãî âèïàëó íà åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ äåãðàäîâàíèõ çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè [3]. Àâòîð áðàâ ó÷àñòü ó ðîçðîáö³ é åêñïåðèìåíòàëüíîìó äîñë³äæåíí³ âïëèâó ô³çèêî-òåõíîëîã³÷íèõ ïàðàìåòð³â îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ íà âëàñòèâîñò³ ê³íöåâîãî ïðîäóêòó [4].

Çà âàãîìó äîïîìîãó ó âèáîð³ ïð³îðèòåòíèõ íàïðÿìê³â äîñë³äæåíü, ó ïðîâåäåíí³ äåðèâàòîãðàô³÷íèõ âèì³ð³â, ó÷àñòü â àíàë³ç³ òà ³íòåðïðåòàö³¿ åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ àâòîð âèñëîâëþº ïîäÿêó äîöåíòîâi Iâîíó Î.I. Äîñë³äæåííÿ ì³êðîñòðóêòóðè ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè íà åëåêòðîííîìó ñêàíóþ÷îìó ì³êðîñêîï³ áóëè âèêîíàí³ çà ñïðèÿííÿì ïðîô. Ãëîòà Î.Á.

Àïðîáàö³ÿ ðåçóëüòàò³â äèñåðòàö³¿. Îñíîâí³ ðåçóëüòàòè ³ âèñíîâêè ðîáîòè áóëè ïðåäñòàâëåí³ íà 5-ié ì³æíàðîäí³é êîíôåðåíö³¿ “Electroceramics V” ªâðîïåéñüêîãî êåðàì³÷íîãî ñóñï³ëüñòâà (Ïîðòóãàë³ÿ, 1996), 1-ié ì³æíàðîäíié êîíôåðåíö³¿ “Íàóêà ³ îñâ³òà” (Äí³ïðîïåòðîâñüê, 1998), 6-ié ì³æíàðîäíié êîíôåðåíö³¿ “Electroceramics VI” ªâðîïåéñüêîãî êåðàì³÷íîãî ñóñï³ëüñòâà (Âåëèêîáðèòàí³ÿ, 1999), à òàêîæ íà ùîð³÷íèõ íàóêîâèõ êîíôåðåíö³ÿõ Äí³ïðîïåòðîâñüêîãî íàö³îíàëüíîãî óí³âåðñèòåòó.

Ïóáë³êàö³¿ ðåçóëüòàò³â äîñë³äæåíü. Çà ðåçóëüòàòàìè äîñë³äæåíü îïóáë³êîâàíî 8 íàóêîâèõ ïðàöü, ó òîìó ÷èñë³ 3 ñòàòò³ â íàóêîâèõ æóðíàëàõ, 3 ðîáîòè â ïðàöÿõ ì³æíàðîäíèõ êîíôåðåíö³é, 2 ïð³îðèòåòí³ äîâ³äêè Äåðæïàòåíòà Óêðà¿íè.

Ñòðóêòóðà òà îá`ºì äèñåðòàö³éíî¿ ðîáîòè. Äèñåðòàö³ÿ âèêëàäåíà íà 124 ñòîð³íêàõ ìàøèíîïèñíîãî òåêñòó, âêëþ÷ຠ6 òàáëèöü, 39 ìàëþíê³â, 2 ôîòîãðàô³¿. Ñêëàäàºòüñÿ iç çàãàëüíî¿ õàðàêòåðèñòèêè ðîáîòè, ï'ÿòè ðîçä³ë³â, âèñíîâê³â. Ñïèñîê âèêîðèñòàíèõ äæåðåë îõîïëþº 102 íàéìåíóâàííÿ.

Ç̲ÑÒ ÐÎÁÎÒÈ

Ó ââåäåíí³ îáãîâîðþºòüñÿ àêòóàëüí³ñòü ³ ïðàêòè÷íå çíà÷åííÿ ðîáîòè, ñôîðìóëüîâàíà ìåòà ðîáîòè é îñíîâí³ ðåçóëüòàòè, ùî âèíîñÿòüñÿ íà çàõèñò.

Ó ïåðøîìó ðîçä³ë³ ðîçãëÿíóò³ ³ñíóþ÷³ ïðåäñòàâëåííÿ ïðî ìåõàí³çì ôàçîâîãî ïåðåõîäó â VO2, à òàêîæ ðåçóëüòàòè â³äîìèõ äîñë³äæåíü ïðî åôåêò ïåðåêëþ÷åííÿ ³ ðóéíóâàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ ïðè ïåðåõîä³ ÷åðåç òåìïåðàòóðó ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê. Äàíî êðèòè÷íèé àíàë³ç ³ñíóþ÷èõ ñïîñîá³â îäåðæàííÿ êðèñòàë³÷íîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ. Ðîçãëÿíóòî ðîáîòè, ïðèñâÿ÷åí³ ñèíòåçó ³ äîñë³äæåííþ âëàñòèâîñòåé ïîë³êðèñòàë³÷íèõ ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ.

 äðóãîìó ðîçä³ë³ ðîáîòè ïðåäñòàâëåí³ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü ïî ðîçðîáö³ ô³çèêî-òåõíîëîã³÷íèõ îñíîâ íîâîãî ñïîñîáó îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ ³ ñèíòåçó êåðàì³êè íà éîãî îñíîâ³.

ßê âèõ³äíèé ìàòåð³àë äëÿ îäåðæàííÿ VO2 âèêîðèñòîâóâàëè ïåíòàîêñèä âàíàä³þ (V2O5). Äëÿ ³íòåíñèô³êàö³¿ ïðîöåñó â³äíîâëåííÿ V2O5 äî ä³îêñèäó âàíàä³þ âèêîðèñòîâóâàëè âóãëåöü. Çã³äíî ç äàíèìè õ³ì³÷íîãî àíàë³çó ïðè òåìïåðàòóð³ 930 Ê ïðîöåñ â³äíîâëåííÿ ïåíòàîêñèäó âàíàä³þ äî ä³îêñèäó äîñÿãຠíàñè÷åííÿ ÷åðåç 2-3 ãîäèíè ³ ïîäàëüøå çá³ëüøåííÿ ÷àñó âèïàëþâàííÿ íå äຠ³ñòîòíîãî çáiëüøåííÿ çì³ñòó ä³îêñèäó âàíàä³þ. Âèïàëþâàííÿ ïðè á³ëüø âèñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ïðèâîäèòü äî ïëàâëåííÿ ìàòåð³àëó, òîìó ùî ïåíòàîêñèä âàíàä³þ (Òïë?950 Ê) íå âñòèãຠâ³äíîâèòèñÿ äî ä³îêñèäó âàíàä³þ (Òïë?1820 Ê) çà ïîð³âíÿíî êîðîòêèé ÷àñ íåîáõ³äíèé äëÿ äîñÿãíåííÿ çàäàíî¿ òåìïåðàòóðè âèïàëþâàííÿ. Ðåçóëüòàò äèôåðåíö³éíîãî òåðì³÷íîãî àíàë³çó ïðîäóêòó, îòðèìàíîãî øëÿõîì âèïàëþâàííÿ ïðîòÿãîì 3 ãîäèí ïðè 930 Ê ñóì³ø³ V2O5 ³ âóãëåö³ é óòðèìóþ÷îãî çà äàíèìè õ³ì³÷íîãî àíàë³çó äî 77% ä³îêñèäó âàíàä³þ, íàâåäåí³ íà ðèñ. 1. ßê âèäíî, ö³ äàí³ ³ñòîòíî â³äð³çíÿþòüñÿ â³ä â³äïîâ³äíèõ äàíèõ äëÿ êðèñòàë³÷íîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ (ðèñ. 1, êðèâà 3).

Òàêèì ÷èíîì, îäíîåòàïíèé ïðîöåñ â³äíîâëåííÿ ïåíòàîêñèäó âàíàä³þ íå äîçâîëÿº îäåðæàòè ïðîäóêò ³ç âèñîêèì çì³ñòîì ä³îêñèäó âàíàä³þ. Ó çâ'ÿçêó ç öèì áóâ äîñë³äæåíèé âïëèâ ïîâòîðíîãî âèïàëþâàííÿ íà âèõ³ä ä³îêñèäó âàíàä³þ.

Äàí³ õ³ì³÷íîãî àíàë³çó ïîêàçàëè, ùî ïðè òåìïåðàòóð³ âèïàëþâàííÿ îáðàíî¿ â ³íòåðâàë³ 1120-1220 Ê i ÷àñó 1,5-2 ãîäèíè ê³íöåâèé ïðîäóêò ì³ñòèòü íå ìåíøå 96% ä³îêñèäó âàíàä³þ. Íà êðèâié ÄÒÀ öüîãî ïðîäóêòó (ðèñ. 1, êðèâà 2) ïðè òåìïåðàòóð³ 340 Ê ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ð³çêî âèðàæåíèé åíäîòåðì³÷íèé ï³ê, ïðàêòè÷íî ³äåíòè÷íèé ïðè ò³é æå ìàñ³ íàâ³øåííÿ åíäîòåðì³÷íîìó ï³êó íà êðèâié ÄÒÀ, îòðèìàíî¿ äëÿ êðèñòàë³÷íîãî VO2 (ðèñ. 1, êðèâà 3).

Òàêèì ÷èíîì, îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè äîçâîëèëè âèçíà÷èòè òåõíîëîã³÷íèé ïðîöåñ îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ, ÿêèé ñêëàäàºòüñÿ ç íàñòóïíèõ åòàï³â: 1) ãîòóâàííÿ øèõòè, ùî ïðåäñòàâëÿº ñîáîþ ñóì³ø ïåíòàîêñèäó âàíàä³þ ç âóãëåöåì ç ðîçðàõóíêó 1 ìîëü Ñ íà 2 ìîëþ V2O5; 2) ãîìîãåí³çàö³ÿ øèõòè; 3) ïðåñóâàííÿ ³ç øèõòè çàãîò³âåëü; 4) âèïàëþâàííÿ çàãîò³âåëü ó íåéòðàëüí³é ãàçîâ³é àòìîñôåð³ ïðîòÿãîì 2-3 ãîäèí ïðè òåìïåðàòóð³ 910-930 Ê; 4) çäð³áíþâàííÿ ïðîäóêòó ïåðøîãî âèïàëþâàííÿ ³ ïðåñóâàííÿ çàãîòiâåëü äëÿ ïîâòîðíîãî âèïàëþâàííÿ; 5) ïîâòîðíå âèïàëþâàííÿ çàãîò³âåëü ó íåéòðàëüí³é ãàçîâ³é àòìîñôåð³ ïðîòÿãîì 1,5-2 ãîäèí ïðè òåìïåðàòóð³ îáðàíî¿ â ³íòåðâàë³ 1120-1220 Ê. Ïð³îðèòåòí³ñòü äàíîãî ñïîñîáó îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ ï³äòâåðäæåíà Äåðæïàòåíòîì Óêðà¿íè (ðåã. ¹99010384 â³ä 26.01.1999).

ʳíöåâèé ïðîäóêò îïèñàíîãî âèùå òåõíîëîã³÷íîãî ïðîöåñó, ùî ì³ñòèòü íå ìåíøå 96% ä³îêñèäó âàíàä³þ, âèêîðèñòîâóâàëè ÿê îñíîâíèé êîìïîíåíò äëÿ îäåðæàííÿ êåðàì³êè íà îñíîâ³ VO2.

Âàíà䳺âî-ôîñôàòíå ñêëî áóëî îáðàíî ÿê îäíèí ç êîìïîíåíò³â êåðàì³êè, òîìó ùî ïðè òåìïåðàòóð³ âèïàëþâàííÿ âîíî çíàõîäèòüñÿ â ð³äêîìó ñòàí³ ³ çàáåçïå÷óº ð³äêîôàçíå ñï³êàííÿ VO2. Íàéêðàù³ ðåçóëüòàòè ïî ìåõàí³÷í³é ì³öíîñò³ ìàòåð³àëó îòðèìàí³ ïðè çì³ñò³ äîáàâêè ÂÔÑ ó ìåæàõ 15-30 âàã. %.

Ïðè áóäü-ÿê³é âåëè÷èí³ äîáàâêè ñêëà çðàçêè êåðàì³êè, ñïå÷åí³ ïðîòÿãîì 10-15 õâ ó ïîïåðåäíüî ðîç³ãð³ò³é äî 1170 Ê ïå÷³, ìàëè á³ëüø âèñîê³ çíà÷åííÿ âåëè÷èíè ñòðèáêà îïîðó â ðàéîí³ òåìïåðàòóðè ÔÏÌÍ ó VO2, íiæ çðàçêè êåðàì³êè, îòðèìàí³ â ðåæèì³, êîëè òåìïåðàòóðó ïå÷³ ïëàâíî ï³äí³ìàëè ç 293 Ê äî 1170 Ê.

Êåðàì³êà ç äîáàâêîþ ñêëà (V2O5)0.5(P2O5)0.5 (ÂÔÑ(50/50)) ïðàêòè÷íî íå ìຠñòðèáêà îïîðó ïðè òåìïåðàòóð³ ÔÏÌÍ ó VO2 (rs/rm, äå rs ³ rm - ïèòîìèé åëåêòðè÷íèé îï³ð êåðàì³êè ïðè òåìïåðàòóð³ 338 Ê òà 348 Ê â³äïîâ³äíî) ³ ìຠâèñîê³ çíà÷åííÿ r, ùî íà 3-5 ïîðÿäê³â ïåðåâèùóþòü â³äïîâ³äí³ çíà÷åííÿ äëÿ çðàçê³â ÄÂÊ ³ç ÂÔÑ(80/20), ÂÔÑ(70/30) ³ ÂÔÑ(60/40). Íàéá³ëüø îïòèìàëüíèìè äëÿ îäåðæàííÿ êåðàì³êè ç³ ñòðèáêîì îïîðó 2-3 ïîðÿäêó º âàíà䳺âî-ôîñôàòí³ ñòåêëà, ùî ì³ñòÿòü íå ìåíøå 70 ìîë. % ïåíòàîêñèäó âàíàä³þ. Äèôåðåíö³éíèé òåðì³÷íèé àíàë³ç òàêèõ çðàçê³â êåðàì³êè ïîêàçàâ íàÿâí³ñòü â íèõ ð³çêî âèðàæåíîãî åíäîòåðì³÷íîãî ï³êà (ðèñ. 1, êðèâà 4) ïîä³áíîãî åíäîòåðì³÷íîìó ï³êó, ùî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ íà êðèâî¿ ÄÒÀ VO2.

̳êðîñòðóêòóðà ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè áóëà äîñë³äæåíà ìåòîäîì ñêàíóþ÷î¿ åëåêòðîííî¿ ì³êðîñêîﳿ. Ñòðóêòóðà êåðàì³êè âêëþ÷ຠíàñòóïí³ êîìïîíåíòè: õàîòè÷íî îð³ºíòîâàí³, çðîñë³ ì³æ ñîáîþ êðèñòàë³òè VO2 ç îêòàåäðè÷íèì ãàá³òóñîì; âêëþ÷åííÿ ÂÔÑ ³ ïîðè, ùî ÿâëÿþòü ñîáîþ ïîðîæíå÷³, ùî óòâîðèëèñÿ ì³æ êðèñòàë³òàìè VO2 ó ïðîöåñ³ ¿õíüîãî ðîñòó. Îá'ºìíèé çì³ñò ïîðiâ ó ÄÂÊ ñêëàäຠ~40%. Êðèñòàë³òè ä³îêñèäó âàíàä³þ ìàþòü ðîçì³ðè â ìåæàõ 30-50 ìêì.

Åòàïè òåõíîëî㳿 ñèíòåçó ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ì³ñòèëè â ñîá³: 1) ïiäãîòîâêè øèõòè øëÿõîì çì³øóâàííÿ äð³áíîäèñïåðñíîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ ç³ çäð³áíåíèì ÂÔÑ (80/20) ó âàãîâîìó ñï³ââ³äíîøåíí³, îáðàíîìó â ³íòåðâàë³ 85:15 - 70:30; 2) ãîìîãåí³çàö³ÿ øèõòè; 3) ïðåñóâàííÿ ³ç øèõòè çàãîò³âåëü ï³ä òèñêîì ~5 ÌÏà; 4) âèïàëþâàííÿ çàãîò³âåëü ó íåéòðàëüíié ãàçîâié àòìîñôåð³ ïðè òåìïåðàòóð³ 1120-1220 Ê ïðîòÿãîì 10-15 õâ.

Ïð³îðèòåòí³ñòü îïèñàíîãî ñïîñîáó îäåðæàííÿ êåðàì³êè íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ ï³äòâåðäæåíà Äåðæïàòåíòîì Óêðà¿íè (ðåã. ¹99031402 â³ä 16.03.1999).

Ó òðåòüîìó ðîçä³ë³ ðîáîòè ïðåäñòàâëåí³ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè é àíàë³çó îòðèìàíèõ åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ.Óñ³ äîñë³äæåí³ çðàçêè êåðàì³êè ìàþòü ñòðèáîê îïîðó â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè ôàçîâîãî ïåðåõîäó Tt ó ä³îêñèä³ âàíàä³þ (ðèñ. 2). Âåëè÷èíà öüîãî ñòðèáêà çá³ëüøóºòüñÿ ç ðîñòîì çì³ñòó ÂÔÑ ó ñêëàä³ êåðàì³êè. Íèæ÷å òåìïåðàòóðè Tt òåìïåðàòóðíà çàëåæí³ñòü ïèòîìîãî åëåêòðè÷íîãî îïîðó íîñèòü àêòèâàö³éíèé õàðàêòåð. Âåëè÷èíà åíåð㳿 àêòèâàö³¿ åëåêòðîïðîâ³äíîñò³ ñêëàäຠ0,3 å ³ ïðàêòè÷íî íå çàëåæèòü â³ä çì³ñòó ÂÔÑ ó êåðàì³ö³.  îáëàñò³ òåìïåðàòóð âèùå Tt, äå äëÿ êðèñòàë³÷íîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ ìຠì³ñöå ìåòàëåâèé õàðàêòåð åëåêòðîïðîâ³äíîñò³, ó ÄÂÊ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ àêòèâàö³éíèé õàðàêòåð åëåêòðîïðîâ³äíîñò³ òèïîâèé äëÿ íàï³âïðîâ³äíèê³â.

Âàð³àö³ÿ çì³ñòó äîáàâêè ñêëà, ÿê âèäíî ç ðèñ. 2, âïëèâຠíà åíåðã³þ àêòèâàö³¿ åëåêòðîïðîâ³äíîñò³ âèùå Tt. Òàê ó êåðàì³öi ñïîëóêè (âàã. %) 30 ÂÔÑ + 70 VO2 åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿ äîð³âíþº ~0,12 åÂ, à â êåðàì³öi ñïîëóêè 15 ÂÔÑ + 85 VO2 - ~0,2 åÂ.

Ñïîëóêà ñêëà, òàê ñàìî ÿê ³ éîãî çì³ñò ó çðàçêàõ ÄÂÊ, âïëèâຠíà õàðàêòåð r(Ò): çá³ëüøåííÿ çì³ñòó ïåíòàîêñèäó âàíàä³þ â ñêë³ ïðèâîäèòü äî çá³ëüøåííÿ rs/rm (ðèñ. 3). Êð³ì òîãî, çã³äíî ç äàíèìè ðèñ. 3, öå âåäå äî çìåíøåííÿ åíåð㳿 àêòèâàö³¿ åëåêòðîïðîâ³äíîñò³ çðàçê³â ÄÂÊ â îáëàñò³ òåìïåðàòóð âèùå Òt. Ïðè öüîìó íèæ÷å Òt åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿ ñëàáêî çàëåæèòü â³ä ñïîëóêè ñêëà ³ áëèçüêà äî çíà÷åííÿ 0,3 åÂ.

Çíà÷íà óâàãà â ðîáîò³ ïðèä³ëåíà äîñë³äæåííþ âïëèâó òåðìîöèêëóâàííÿ íà åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè (ðèñ. 4). ßê âèäíî, äëÿ âñ³õ äîñë³äæåíèõ çðàçê³â íàéá³ëüøi çì³íè r ñïîñòåð³ãàþòüñÿ íà ïî÷àòêîâ³é ñòà䳿 òåðìîöèêëóâàííÿ. Ïðè äîñèòü âåëèêié ê³ëüêîñòi òåðìîöèêëiâ n ìຠì³ñöå ñòàá³ë³çàö³ÿ åëåêòðè÷íîãî îïîðó (ðèñ. 4, êðèâ³ 1,2). Îäíàê íà òåìïåðàòóðí³é çàëåæíîñò³ r ñòðèáîê â îáëàñò³ Tt ïðàêòè÷íî â³äñóòí³é. Òàêîæ ïîì³÷åíå çíèæåííÿ ìåõàí³÷íî¿ ì³öíîñò³ çðàçê³â ÄÂÊ ³ç ðîñòîì ÷èñëà òåðìîöèêëiâ.

Çã³äíî ç äàíèìè äèëàòîìåòðè÷íèõ âèì³ð³â ïðè ïåðåõîä³ äî ìåòàëåâî¿ ôàçè ä³îêñèäó âàíàä³þ â³äáóâàºòüñÿ ðîçøèðåííÿ êåðàì³êè. ³äíîñíà çì³íà ë³í³éíèõ ðîçì³ð³â ïðè öüîìó ñêëàäຠDlt/l˜(1,24±0,12)·10-3. Äîñë³äæåííÿ êðèâèõ ÄÒÀ ï³ñëÿ ð³çíîãî ÷èñëà òåðìîöèêë³â äîçâîëÿº çðîáèòè âèñíîâîê, ùî ³íòåíñèâí³ñòü åíäîòåðì³÷íîãî ï³êà, ùî â³äïîâ³äຠôàçîâîìó ïåðåõîäó íàï³âïðîâ³äíèê-ìåòàë, çàëèøàºòüñÿ ïðàêòè÷íî íåçì³ííîþ.

Òàêèì ÷èíîì, òåðìîöèêëóâàííÿ íå ïðèçâîäèòü äî çíèêíåííÿ ÔÏ ó ÄÂÊ, à ñïîñòåð³ãàþòüñÿ ç ðîñòîì n çá³ëüøåííÿ r ³ çíèæåííÿ ñòðèáêà åëåêòðè÷íîãî îïîðó rs/rm îáóìîâëåí³ ðóéíóâàííÿì øëÿõ³â ïðîò³êàííÿ ïî êðèñòàë³òàì VO2 çà ðàõóíîê óòâîðåííÿ ì³êðîòð³ùèí.

Íàÿâí³ñòü ä³ëÿíêè íàñè÷åííÿ íà çàëåæíîñòÿõ â³äíîñíî¿ çì³íè îïîðó ÄÂÊ â³ä ÷èñëà òåðìîöèêëiâ (ðèñ. 4) âêàçóº íà òå, ùî ïðîöåñ ðóéíóâàííÿ øëÿõ³â ïðîò³êàííÿ åëåêòðè÷íîãî ñòðóìó ïî ôàç³ VO2 éäå äî âèçíà÷åíîãî ð³âíÿ. Öå ï³äòâåðäæóþòü òàêîæ äàí³ äîñë³äæåííÿ ä³åëåêòðè÷íî¿ ïðîíèêíîñò³ e ä³îêñèäíîâàíàäèåâîé êåðàì³êè: e çìåíøóºòüñÿ ç³ çá³ëüøåííÿì ê³ëüêîñò³ òåðìîöèêëiâ n, à íà çàëåæíîñò³ e(n) òàêîæ ìຠì³ñöå ÷³òêå âèðàæåíà ä³ëÿíêà íàñè÷åííÿ.

Ñë³ä âiäçíà÷èòè âåëèê³ çíà÷åííÿ e ÄÂÊ, îñîáëèâî ïðè òåìïåðàòóðàõ ïåðåâèùóþ÷èõ Tt. Öå õàðàêòåðíî äëÿ ãåòåðîãåííèõ ìàòåð³àë³â, ùî ñêëàäàþòüñÿ ç ïðîâ³äíîãî êîìïîíåíòà, ÷àñòêè ÿêîãî ðîçä³ëåí³ òîíêèìè ä³åëåêòðè÷íèìè ïðîøàðêàìè. Äëÿ òàêèõ ìàòåð³àë³â íèçüêî÷àñòîòíà ä³åëåêòðè÷íà ïðîíèêí³ñòü ïðèáëèçíî äîð³âíþº e˜eslc/ls, äå lc - ñåðåäí³é ðîçì³ð ÷àñòîê ïðîâ³äíî¿ êîìïîíåíòà, es ³ ls - ä³åëåêòðè÷íà ïðîíèêí³ñòü ³ ñåðåäíÿ òîâùèíà ïðîøàðêó. Ó ÄÂÊ ³ç lc ìîæíà çâ'ÿçàòè ñåðåäí³é ðîçì³ð ³çîëüîâàíèõ êëàñòåð³â (²Ê), ó ìåæàõ ÿêèõ çáåð³ãàþòüñÿ çâ'ÿçêè ì³æ êðèñòàë³òàìè ä³îêñèäó âàíàä³þ ³, îòæå, º ïðîò³êàííÿ ïî ôàç³ VO2; ls - ³ç ñåðåäíüîþ òîâùèíîþ ì³êðîòð³ùèí. Çìåíøåííÿ e, ùî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ñ ðîñòîì ÷èñëà òåðìîöèêëiâ, î÷åâèäíî, çóìîâëåíî çìåíøåííÿì ðîçì³ð³â ²Ê. Ïðè äîñèòü âåëèêié ê³ëüêîñòi òåðìîöèêëiâ ñåðåäí³é ðîçì³ð ³çîëüîâàíèõ êëàñòåð³â âèõîäèòü íà äåÿêå ïîñò³éíå çíà÷åííÿ lñ0, ùî ñâ³ä÷èòü ïðî çàâåðøåííÿ ïðîöåñó ôîðìóâàííÿ ì³êðîòð³ùèí, ùî ðîçðèâàþòü çâ'ÿçêè ì³æ êðèñòàë³òàìè VO2 ó êåðàì³öi. Òàêå ïîâîäæåííÿ, î÷åâèäíî, îáóìîâëåíå òèì, ùî ïðè äîñèòü âåëèêîìó çì³ñò³ ì³êðîòð³ùèí êðèñòàë³òè VO2 ìàþòü ìîæëèâ³ñòü ðîçøèðþâàòèñÿ â íèõ ïðè ôàçîâîìó ïåðåõîä³, ùî çíèæóº ä³þ ìåõàí³÷íèõ íàïðóã, ùî ðóéíóþòü.

Âåëè÷èíó lñ0 ìîæíà îö³íèòè, ÿêùî âðàõóâàòè, ùî ïðîöåñ óòâîðåííÿ ì³êðîòð³ùèí ïðèïèíèòüñÿ, êîëè çì³íà ñåðåäíüîãî ðîçì³ðó ³çîëüîâàíîãî êëàñòåðà ïiä ÷àñ ïåðåõîäó âñ³õ éîãî êðèñòàë³ò³â VO2 ó ìåòàëåâó ôàçó íå áóäå ïåðåâèùóâàòè ïîëîâèíè ls. Îáë³ê ö³º¿ âèìîãè äຠlñ0˜0,5ls/(Dlt/l). ßêùî ïðèéíÿòè, ùî ñåðåäí³é ðîçì³ð ì³êðîòð³ùèí ó ÄÂÊ (òîâùèíà ì³êðîòð³ùèí) ñêëàäຠ~1 ìêì, òî ç óðàõóâàííÿì çíà÷åííÿ Dlt/l˜1,24·10-3, îòðèìàíîãî çà äàíèìè äèëàòîìåòðè÷íèõ äîñë³äæåíü, çíàéäåìî lñ0˜0,4 ìì.

Òàêèì ÷èíîì, äåãðàäàö³ÿ åëåêòðè÷íèõ ïàðàìåòð³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ïðè òåðìîöèêëóâàííi ÷åðåç òåìïåðàòóðó ÔÏÌÍ ïîâ'ÿçàíà íå ³ç çíèêíåííÿì ñàìîãî ïåðåõîäó â êðèñòàë³òàõ VO2, à ç ðóéíóâàííÿì çâ'ÿçê³â ì³æ êðèñòàë³òàìè çà ðàõóíîê óòâîðåííÿ ì³êðîòð³ùèí. Ïðîöåñ óòâîðåííÿ ì³êðîòð³ùèí ïðè òåðìîöèêëóâàííi ìຠòåíäåíö³þ äî íàñè÷åííÿ ³ ÿê íàñë³äîê â³äáóâàºòüñÿ ñòàá³ë³çàö³ÿ åëåêòðè÷íèõ ïàðàìåòð³â êåðàì³êè. Öå äîçâîëÿº ïðèïóñòèòè, ùî çà ïåâíèõ óìîâ ìîæå áóòè îòðèìàíà ä³îêñèäíîâàíà䳺âà êåðàì³êà, âëàñòèâîñò³ ÿêî¿ ³, íàñàìïåðåä ñòðèáîê îïîðó â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè Tt, áóäóòü çàëèøàòèñÿ ñòàá³ëüíèìè ïðè òåðìîöèêëóâàíí³.

Äëÿ ç'ÿñóâàííÿ ìîæëèâîñò³ óñóíåííÿ íåîáîðîòíèõ çì³í r ³ â³äíîâëåííÿ ñòðèáêà îïîðó â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè Tt çðàçêè êåðàì³êè ï³ñëÿ òåðìîöèêëóâàííÿ òåðìîîáðîáëÿëè â íåéòðàëüíié ãàçîâié àòìîñôåð³. Òèïîâ³ ðåçóëüòàòè ïðåäñòàâëåí³ íà ðèñ. 5. ßê âèäíî, òåðì³÷íà îáðîáêà ïðè 770 Ê (êðèâà 4) íå âïëèâຠíà ïèòîìèé åëåêòðè÷íèé îï³ð, òîä³ ÿê òåðìîîáðîáêà ïðè 1170 Ê (êðèâà 2) çíà÷íî çíèæóº r êåðàì³êè ³ â³äíîâëþº ñòðèáîê íà òåìïåðàòóðí³é çàëåæíîñò³ ¿¿ ïèòîìîãî åëåêòðè÷íîãî îïîðó.

Îñîáëèâîñò³ òåðìîîáðîáêè ÄÂÊ, ùî ñïîñòåð³ãàþòüñÿ, ìîæíà ïîÿñíèòè, ÿêùî âðàõóâàòè, ùî ÂÔÑ º ãàðíèì ñåðåäîâèùåì äëÿ âèðîùóâàííÿ êðèñòàë³â VO2 ç ðîç÷èíó â ðîçïëàâ³. Ïðè 1170 Ê âàíà䳺âî-ôîñôàòíå ñêëî çíàõîäèòüñÿ â ð³äêîìó ñòàí³, òîìó â êåðàì³öi â³äáóâàþòüñÿ ò³ æ ïðîöåñè, ùî ³ ïðè ¿¿ ñï³êàíí³. Àíàëîã³÷í³ ðåçóëüòàòè áóëè îòðèìàí³ ïðè âèáîð³ òåìïåðàòóðè òåðìîîáðîáêè â ³íòåðâàë³ 1120-1270 Ê.

Òàêèì ÷èíîì, âèñîêîòåìïåðàòóðíà òåðì³÷íà îáðîáêà äåãðàäîâàíèõ ó ðåçóëüòàò³ òåðìîöèêëóâàííÿ ÷åðåç òåìïåðàòóðó Tt çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè äîçâîëÿº â³äíîâèòè âèõ³äí³ (äî òåðìîöèêëóâàííÿ) åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ öüîãî ìàòåð³àëó.

Ó ÷åòâåðòîìó ðîçä³ë³ ðîáîòè ïðèâåäåí³ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåííÿ åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ïîë³ìåðíîãî êîìïîçèö³éíîãî ìàòåð³àëó (ÏÊÌ) íà îñíîâ³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè.

Ó äàíié ðîáîò³ ÿê ïîë³ìåðíèé çàïîâíþâà÷ çàñòîñîâóâàëè åïîêñèäíó ñìîëó ÝÄÏ-20. Ïîð³âíÿííÿ òåìïåðàòóðíî¿ çàëåæíîñò³ ïèòîìîãî åëåêòðè÷íîãî îïîðó ïîë³ìåðíîãî êîìïîçèö³éíîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ÄÂÊ ³ç â³äïîâ³äíîþ çàëåæí³ñòþ äëÿ çðàçêà, íå ïðîñî÷åíîãî åïîêñèäíî¿ ñìîëîþ ïîêàçóº, ùî ï³ñëÿ çàïîâíåííÿ ï³ð ñïîëó÷íèì ìàòåð³àëîì ïèòîìèé åëåêòðè÷íèé îï³ð ÄÂÊ íèæ÷å òåìïåðàòóðè Tt ïðàêòè÷íî íå çì³íþºòüñÿ, âèùå - ³ñòîòíî çðîñòàº. ßê íàñë³äîê çðàçêè ÏÊÌ ìàþòü ìåíøó âåëè÷èíó rs/rm.

Äîñë³äæåííÿ âïëèâó òåðìîöèêëóâàííÿ íà åëåêòðè÷íèé îï³ð ÏÊÌ ïîêàçàëè, ùî ïðîöåñ ðóéíóâàííÿ øëÿõ³â ïðîò³êàííÿ åëåêòðè÷íîãî ñòðóìó ïî ôàç³ ä³îêñèäó âàíàä³þ òóò éäå ³íòåíñèâí³øå, í³æ ó ÄÂÊ. Öå, éìîâ³ðíî, çóìîâëåíå òèì, ùî ï³ñëÿ çàïîâíåííÿ ï³ð ñïîëó÷íèì ìàòåð³àëîì, êðèñòàë³òè VO2 íå ìàþòü ìîæëèâîñò³ ðîçøèðþâàòèñÿ â íèõ ïðè ïåðåõîä³ â ìåòàëåâó ôàçó ³ ä³ÿ íàïðóã, ùî ðóéíóþòü, ï³äñèëþºòüñÿ. Ñëiä, îäíàê, â³äçíà÷èòè, ùî õî÷à çàïîâíåííÿ ï³ð ó ÄÂÊ ³ íå ïðèâîäèòü äî ñòàá³ë³çàö³¿ ¿¿ åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé, ìåõàí³÷í³ âëàñòèâîñò³ ñòàá³ë³çóþòüñÿ. Çðàçêè ïîë³ìåðíîãî êîìïîçèö³éíîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ÄÂÊ çáåð³ãàþòü âèñîêó ìåõàí³÷íó ì³öí³ñòü ³ ï³ñëÿ çíà÷íîãî ÷èñëà òåðìîöèêëiâ.

Îñòàííÿ îáñòàâèíà äîçâîëèëà äîñë³äæóâàòè çðàçêè, ùî ìàþòü òîâùèíó ïîðÿäêó ñåðåäíüîãî ðîçì³ðó ³çîëüîâàíîãî êëàñòåðà, ó ìåæàõ ÿêîãî çáåð³ãàºòüñÿ ïðîò³êàííÿ ïî ôàç³ VO2 (~0,4 ìì).

Íà ðèñ. 6 ïðèâåäåí³ òåìïåðàòóðí³ çàëåæíîñò³ ïèòîìîãî åëåêòðè÷íîãî îïîðó òîãî ñàìîãî çðàçêà ÏÊÌ îòðèìàí³ ïðè äâîõ çíà÷åííÿõ òîâùèíè. ßê âèäíî, ïðè òîâùèí³ çðàçêà 0,6 ìì ñòðèáîê r ïðàêòè÷íî â³äñóòí³é, àëå ï³ñëÿ øë³ôóâàííÿ äî òîâùèíè 0,25 ìì â³í ç'ÿâëÿºòüñÿ.

Äîñë³äæåííÿ òîâùèííî¿ çàëåæíîñò³ ïèòîìîãî åëåêòðè÷íîãî îïîðó ïîêàçàëè, ùî ó âñ³õ çðàçêàõ ÏÊÌ íà îñíîâ³ ÄÂÊ, ùî ï³ñëÿ áàãàòîðàçîâîãî òåðìîöèêëóâàííi íå âèÿâëÿëè ñòðèáêà r, â³í ìຠì³ñöå ïðè òîâùèíàõ 0,3-0,4 ìì ³ ìåíøèõ. Öå ï³äòâåðäæóº îö³íêó ñåðåäíüîãî ðîçì³ðó ñòàá³ëüíîãî ³çîëüîâàíîãî êëàñòåðà ³ äîçâîëÿº çðîáèòè âèñíîâîê, ùî ñåðåäí³é ðîçì³ð ñòàá³ëüíèõ ÈÊ, ó ìåæàõ ÿêèõ çáåð³ãàºòüñÿ ïðîò³êàííÿ ïî ôàç³ VO2 ñêëàäຠäëÿ êåðàì³êè, äîñë³äæåíî¿ â äàí³é ðîáîò³, ~0,4 ìì. Öå çíà÷åííÿ íà ïîðÿäîê ïåðåâèùóº ðîçì³ðè êðèñòàë³ò³â VO2, ùî çà äàíèìè ì³êðîñòðóêòóðíîãî àíàë³çó ñêëàäàþòü 30-50 ìêì. ïåíòàîêñèä âàíàä³é êåðàì³êà åëåêòðîô³çè÷íèé

Ç îáë³êîì îòðèìàíèõ ó äàíîìó ðîçä³ë³ ðîáîòè ðåçóëüòàò³â ìîæíà ïðèïóñòèòè, ùî äîñèòü âèñîêó ñòàá³ëüí³ñòü åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ïðè òåðìîöèêëóâàíí³ ìîæíà çàáåçïå÷èòè, ÿêùî òîâùèíà çðàçêà íå áóäå ïåðåâèùóâàòè 0,4 ìì. Öå ï³äòâåðäæóþòü ðåçóëüòàòè, ïðèâåäåí³ íà ðèñ. 7. ßê âèäíî äëÿ òîíêèõ çðàçê³â ïîë³ìåðíîãî êîìïîçèö³éíîãî ìàòåð³àëó â³äíîñíà çì³íà îïîðó ç ðîñòîì ÷èñëà òåðìîöèêë³â n çíà÷íî ìåíøå, í³æ äëÿ òîâñòèõ çðàçê³â ÄÂÊ (ðèñ. 4), à âåëè÷èíà ñòðèáêà rs/rm íå ò³ëüêè íå çìåíøóºòüñÿ ç ðîñòîì n, à íàâ³òü òðîõè çðîñòàº. Îñòàííº éìîâ³ðíî çóìîâëåíî òèì, ùî äàí³ íà ðèñ. 7 îòðèìàí³ â ïðîöåñ³ íàãð³âàííÿ çðàçêà êåðàì³êè. Ó öüîìó âèïàäêó ïðè íåâåëèêèõ n âåëè÷èíà rs/rm, ùî ðåºñòðóºòüñÿ, ìåíøå çà ðàõóíîê ðóéíóâàííÿ ÷àñòèíè øëÿõ³â ïðîò³êàííÿ ïî ôàç³ VO2 ïðè ïåðåõîä³ ÷åðåç òåìïåðàòóðó Tt (ïî ö³é æå ïðè÷èí³ â ïðîöåñ³ îõîëîäæåííÿ ðåºñòðóºòüñÿ âåëèêà âåëè÷èíà rs/rm). Ïðè äîñèòü âåëèêèõ n, êîëè ñòàá³ë³çóþòüñÿ ðîçì³ðè ²Ê, øëÿõè ïðîò³êàííÿ ñòðóìó ïðè ïåðåõîä³ ÷åðåç Tt íå ðóéíóþòüñÿ, òîìó âåëè÷èíà rs/rm, ùî ðåºñòðóºòüñÿ, òðîõè á³ëüøå âèõ³äíî¿.

Ó ï'ÿòîìó ðîçä³ë³ ðîáîòè ïðåäñòàâëåí³ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü âîëüò-àìïåðíèõ õàðàêòåðèñòèê ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè.

Òèïîâà ÂÀÕ çðàçêà ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ïðèâåäåíà íà ðèñ. 8. Õàðàêòåðíîþ ðèñîþ ÂÀÕ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, òàêîæ ÿê ïë³âîê ³ êðèñòàë³â VO2, ùî â³äð³çíÿº öåé ìàòåð³àë â³ä çâè÷àéíèõ òåðìîðåçèñòîð³â, º íàÿâí³ñòü çíà÷íîãî ãèñòåðåçèñà ÂÀÕ â îáëàñò³ ä³ëÿíêè ç íåãàòèâíèì äèôåðåíö³àëüíèì îïîðîì (ÎÄÑ). ßê âèäíî ç ðèñ. 8 äëÿ ïåðåêëþ÷åííÿ êåðàì³÷íîãî çðàçêà ç íèçüêîîìíîãî ñòàíó (êðàïêà Ñ) ó ñòàí ç âèñîêèì îïîðîì (êðàïêà D) íåîáõ³äíî çíà÷íî çíèçèòè ñòðóì ÷åðåç çðàçîê.

Äîñë³äæåííÿ, âèêîíàí³ â äàí³é ðîáîò³ ïîêàçàëè, ùî ï³ñëÿ ïåðåêëþ÷åííÿ â íèçüêîîìíèé ñòàí çðàçêè ÄÂÊ çäàòí³ ïðîòÿãîì òðèâàëîãî ÷àñó ïðîïóñêàòè åëåêòðè÷íèé ñòðóì äî 10 À/ñì2, ùî äîçâîëÿº âèêîðèñòîâóâàòè öåé ìàòåð³àë äëÿ ñòâîðåííÿ åëåìåíò³â çàõèñòó åëåêòðè÷íèõ ñõåì â³ä òîêîâèõ ïåðåâàíòàæåíü.

Çã³äíî ç åëåêòðîòåðì³÷íîþ ìîäåëëþ ïåðåêëþ÷åííÿ â ä³îêñèä³ âàíàä³þ â³äáóâàºòüñÿ â òîìó âèïàäêó, êîëè ÷åðåç ëîêàëüíå íàãð³âàííÿ çðàçêà äæîóëåâèì òåïëîì, òåìïåðàòóðà â äåÿê³é éîãî ÷àñòèí³ äîñÿãຠTt, ï³ñëÿ ÷îãî â ö³é ÷àñòèí³ çðàçêà â³äáóâàºòüñÿ ôàçîâèé ïåðåõ³ä ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê ³ âèíèêຠîáëàñòü (÷è êàíàë, øíóð) ìåòàëåâî¿ ôàçè. Ðîçðîñòàííÿ êàíàëó ìåòàëåâî¿ ôàçè â³äáóâàºòüñÿ äî ñâîãî ñòàá³ëüíîãî ðîçì³ðó, çóìîâëåíîãî áàëàíñîì ïîòóæíîñòåé, ùî ï³äâîäÿòüñÿ ³ â³äâîäÿòüñÿ â³ä êàíàëó. Ðîçðàõóíîê ÂÀÕ êàíàëó ìåòàëåâî¿ ôàçè, âèêîíàíèé ó äàí³é ðîáîò³, äîçâîëèâ îäåðæàòè íàñòóïíå ñï³ââ³äíîøåííÿ:

, (1)

äå à ³ l - øèðèíà ³ òîâùèíà çðàçêà ÄÂÊ â³äïîâ³äíî; Å - íàïðóæåí³ñòü åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ â êàíàë³ ìåòàëåâî¿ ôàçè; lm, ls - òåïëîïðîâ³äí³ñòü ìàòåð³àëó êåðàì³êè â îáëàñò³ êàíàëó ìåòàëåâî¿ ôàçè ³ çà éîãî ìåæàìè â³äïîâ³äíî; H - ïèòîìèé êîåô³ö³ºíò ðîçñ³þâàííÿ òåïëà; sm - ïèòîìà åëåêòðîïðîâ³äí³ñòü êàíàëó ìåòàëåâî¿ ôàçè; E0=. Äëÿ âèïàäêó E>>E0, ùî â³äïîâ³äຠòîíêèì êàíàëàì ìåòàëåâî¿ ôàçè VO2 ó ä³îêñèäíîâàíà䳺â³é êåðàì³ö³, ç (1) îäåðæèìî:

(2)

Öå âèðàæåííÿ îïèñóº ä³ëÿíêà ÂÀÕ êåðàì³êè ç ÎÄÑ. ßê âèäíî ç (2), ñòðóì ðîñòå ç³ çìåíøåííÿì íàïðóãè. Òàêà ïîâåäiíêà º íàñë³äêîì ðîçøèðåííÿ êàíàëó ñòðóìó â çðàçêó êåðàì³êè: ÷èì á³ëüøå ñòðóì, òèì øèðøå êàíàë, ìåíøå éîãî îï³ð ³, ÿê íàñë³äîê, ìåíøå íàïðóæåí³ñòü åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ â çðàçêó. Ç (2) âèäíî, ùî ä³ëÿíêà ÂÀÕ ç íåãàòèâíèì äèôåðåíö³àëüíèì îïîðîì ïîâèííà ñïðÿìëÿòèñÿ â êîîðäèíàòàõ Å2~E/I, òîìó ùî

(3)

ßê âèäíî ç ðèñ. 9, ä³éñíî ìຠì³ñöå äîñòàòíüî ãàðíå âèïðÿìëåííÿ ä³ëÿíêè ÂÀÕ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ç íåãàòèâíèì äèôåðåíö³àëüíèì îïîðîì ó êîîðäèíàòàõ Å2~E/I. Öå ñâ³ä÷èòü ïðî âèêîíàííÿ â äîñë³äæåíîìó ³íòåðâàë³ åëåêòðè÷íîãî ñòðóìó ñï³ââ³äíîøåííÿ (2), ùî ï³äòâåðäæóº çàñòîñîâí³ñòü äëÿ îïèñó ÂÀÕ êåðàì³êè ï³ñëÿ ïåðåêëþ÷åííÿ çàïðîïîíîâàíî¿ â äàí³é ðîáîò³ ìîäåë³.

Ïðè âèíèêíåíí³ êàíàëó ìåòàëåâî¿ ôàçè â çðàçêó ÄÂÊ ç'ÿâëÿºòüñÿ ãðàíèöÿ, ùî ðîçä³ëÿº ìåòàëåâó ³ íàï³âïðîâ³äíèêîâó ôàçè â êðèñòàëàõ VO2. Öÿ ãðàíèöÿ ïåðåì³ùàºòüñÿ çà çðàçêîì ÄÂÊ ïðè çì³í³ ñòðóìó. Òîìó òàêîæ ÿê ³ ïðè íàãð³âàíí³ çðàçêà ÄÂÊ â³ä çîâí³øíüîãî äæåðåëà òåïëà ïðè íàãð³âàíí³ åëåêòðè÷íèì ñòðóìîì ïîâèííî ìàòè ì³ñöå ðóéíóâàííÿ çâ'ÿçê³â ì³æ êðèñòàë³òàìè VO2, ëîêàë³çîâàíèìè â îáëàñò³ ì³æôàçíî¿ ãðàíèö³. Íàñë³äêîì öüîãî ïðîöåñó º äåãðàäàö³ÿ åëåêòðè÷íèõ õàðàêòåðèñòèê êåðàì³êè.

Ðåçóëüòàòè äîñë³äæåííÿ ÂÀÕ êåðàì³êè ï³ñëÿ ð³çíîãî ÷èñëà öèêë³â ïåðåêëþ÷åííÿ åëåê-òðè÷íèì ïîëåì ïðèâåäåí³ íà ðèñ. 10. ßê âèäíî, öèêë³÷íå ïåðåêëþ÷åííÿ âåäå äî çá³ëüøåííÿ ãðàíè÷íî¿ íàïðóæåíîñò³ åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ Esw, ïðè ÿê³é çðàçîê ÄÂÊ ïåðåêëþ÷àºòüñÿ â íèçüêîîìíèé ñòàí ³ äî çñóâó ä³ëÿíêè ÂÀÕ ç íåãàòèâíèì äèôåðåíö³àëüíèì îïîðîì â îáëàñòü á³ëüø ñèëüíèõ åëåêòðè÷íèõ ïîë³â.

ßê â³äîìî, ó ðàìêàõ åëåêòðîòåðì³÷íî¿ ìîäåë³ ïåðåêëþ÷åííÿ VO2 äëÿ ãðàíè÷íî¿ íàïðóæåíîñò³ åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ Esw ìîæå áóòè îòðèìàíå íàñòóïíå ñï³ââ³äíîøåííÿ:

Esw= (4),

äå l - òîâùèíà çðàçêà; rt - ïèòîìèé åëåêòðè÷íèé îï³ð ä³îêñèäó âàíàä³þ â íàï³âïðîâ³äíèêîâ³é ôàç³ ïîáëèçó Tt.

Åêñïåðèìåíòàëüí³ äîñë³äæåííÿ çðàçê³â ÄÂÊ ïîêàçàëè, ùî çàëåæí³ñòü ãðàíè÷íî¿ íàïðóæåíîñò³ Esw â³ä rt äîáðå ñïðÿìëÿºòüñÿ â êîîðäèíàòàõ Esw~rt1/2, ïðè÷îìó ïðÿìà ïðîõîäèòü ÷åðåç ïî÷àòîê êîîðäèíàò, ÿê ³ âèïëèâຠç (4). Öå ï³äòâåðäæóº çàñòîñîâí³ñòü åëåêòðîòåðì³÷íî¿ ìîäåë³ äëÿ îïèñó ÂÀÕ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè.

Âèêîðèñòîâóþ÷è îòðèìàí³ â äàí³é ðîáîò³ ñï³ââ³äíîøåííÿ äëÿ ä³ëÿíêè ÎÄÑ âîëüò-àìïåðíî¿ õàðàêòåðèñòèêè ÄÂÊ, à òàêîæ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåííÿ âïëèâó ïåðåêëþ÷åííÿ åëåêòðè÷íèì ïîëåì íà åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, áóëà ïðîâåäåíà îö³íêà åôåêòèâíèõ ïàðàìåòð³â ìàòåð³àëó êåðàì³êè.

Îòðèìàí³ çíà÷åííÿ ïðåäñòàâëåí³ â òàáëèö³ 1.

Òàáëèöÿ 1

Âïëèâ öèêëóâàííÿ åëåêòðè÷íèì ïîëåì íà åôåêòèâí³ ïàðàìåòðè ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè

ʳëüê³ñòü öèêë³â ïåðåêëþ÷åííÿ

2Å02, Â2/ñì2

Í, Âò/(Ê ñì2)

DÅ2/[D(Å/I)]

ls, Âò/(Ê ñì)

sm, Îì-1 ñì-1

rt, Îì ñì

smrt

0

35

0,35 10-2

0,78

1 10-3

0,22

1,41 103

310

20

98

0,35 10-2

0,33

0,14 10-3

0,04

45,5 103

1820

ßê âèäíî, öèêëóâàííÿ åëåêòðè÷íèì ïîëåì çðàçê³â ÄÂÊ ïðèâîäèòü äî çìåíøåííÿ åôåêòèâíèõ åëåêòðî- ³ òåïëîïðîâ³äíîñò³ ìàòåð³àëó êåðàì³êè (sm, ls â³äïîâ³äíî).

Òàêèì ÷èíîì, çàïðîïîíîâàíà â äàí³é ðîáîò³ ìîäåëü äëÿ îïèñó ÂÀÕ êàíàëó ìåòàëåâî¿ ôàçè â ä³îêñèä³ âàíàä³þ àäåêâàòíî îïèñóº ïîâîäæåííÿ âîëüò-àìïåðíèõ õàðàêòåðèñòèê ÄÂÊ, ùî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ â åêñïåðèìåíò³, ³ äîçâîëÿº îäåðæàòè çíà÷åííÿ åôåêòèâíèõ ïàðàìåòð³â ìàòåð³àëó êåðàì³êè, ùî óçãîäæóþòüñÿ iç äàíèìè ðîá³ò ç äîñë³äæåííÿ ïîë³êðèñòàë³÷íèõ ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ.

ÎÑÍÎÂͲ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÈ ÒÀ ÂÈÑÍÎÂÊÈ ÐÎÁÎÒÈ

1.Ðîçðîáëåíî ô³çèêî-òåõíîëîã³÷í³ îñíîâè íîâîãî ñïîñîáó îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ, ùî äîçâîëÿº îäåðæóâàòè ïðîäóêò ó âåëèê³é ê³ëüêîñò³, ç âèñîêèì çì³ñòîì VO2 (íå ìåíøå 96%). Êð³ì òîãî, â³í âèìàãຠçíà÷íî ìåíøèõ åíåðãî- ³ ìàòåð³àëîâèòðàò, íiæ â³äîì³ ñïîñîáè, ³ íå ïðèçâîäèòü äî óòâîðåííÿ â³äõîä³â, ùî âèìàãàþòü óòèë³çàö³¿.

2.Ðîçðîáëåíî ô³çèêî-òåõíîëîã³÷í³ îñíîâè ñèíòåçó íîâîãî êåðàì³÷íîãî ìàòåð³àëó íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ ³ âàíà䳺âî-ôîñôàòíèõ ñòåêîë. Äîñë³äæåíî âïëèâ òåõíîëîã³÷íèõ ïàðàìåòð³â ³ äîáàâêè ñêëà íà åëåêòðîô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè. Ïîêàçàíî, ùî çðàçêè êåðàì³êè ìàþòü íàéêðàù³ ïîêàçíèêè ìåõàí³÷íî¿ ì³öíîñò³ ³ âåëè÷èíè ñòðèáêà åëåêòðè÷íîãî îïîðó â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè ôàçîâîãî ïåðåõîäó â VO2 ïðè òåìïåðàòóð³ âèïàëþâàííÿ îáðàíî¿ â ³íòåðâàë³ 1120-1220 Ê òà äîáàâö³ âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà (V2O5)0.8(P2O5)0.2 ó ìåæàõ 15-30 âàã. %.

3.Äîñë³äæåííÿ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ìåòîäîì ñêàíóþ÷î¿ åëåêòðîííî¿ ì³êðîñêîﳿ ïîêàçàëè, ùî ñòðóêòóðà êåðàì³êè âêëþ÷ຠíàñòóïí³ êîìïîíåíòè: õàîòè÷íî îð³ºíòîâàí³ êðèñòàë³òè VO2 ç îêòàåäðè÷íèì ãàá³òóñîì, ùî çðîñëèñü ì³æ ñîáîþ; âêëþ÷åííÿ âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà ³ ïîðè, ùî ÿâëÿþòü ñîáîþ ïîðîæíå÷³, ùî óòâîðèëèñÿ ì³æ êðèñòàë³òàìè VO2 ó ïðîöåñ³ ¿õíüîãî ðîñòó. Êðèñòàë³òè ä³îêñèäó âàíàä³þ ìàþòü ðîçì³ðè â ìåæàõ 30-50 ìêì.

4.Äîñë³äæåííÿ òåìïåðàòóðíî¿ çàëåæíîñò³ åëåêòðè÷íîãî îïîðó ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ïîêàçàëè íàÿâí³ñòü ñòðèáêà îïîðó â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè ôàçîâîãî ïåðåõîäó â VO2 (Tt”340 Ê), ùî ñêëàäຠ2-3 ïîðÿäêó. Âåëè÷èíà öüîãî ñòðèáêà çá³ëüøóºòüñÿ ç ðîñòîì çì³ñòó ñêëà â ñêëàä³ êåðàì³êè. Íèæ÷å òåìïåðàòóðè Tt òåìïåðàòóðíà çàëåæí³ñòü åëåêòðè÷íîãî îïîðó íîñèòü àêòèâàö³éíèé õàðàêòåð. Åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿ åëåêòðîïðîâ³äíîñò³ ñêëàäຠ~0,3 å ³ ïðàêòè÷íî íå çàëåæèòü â³ä çì³ñòó âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà.  îáëàñò³ òåìïåðàòóð âèùå Tt, äå äëÿ êðèñòàë³÷íîãî ä³îêñèäó âàíàä³þ ìຠì³ñöå ìåòàëåâèé õàðàêòåð åëåêòðîïðîâ³äíîñò³, ó êåðàì³ö³ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ àêòèâàö³éíèé õàðàêòåð åëåêòðîïðîâ³äíîñò³ òèïîâèé äëÿ íàï³âïðîâ³äíèê³â. dz çá³ëüøåííÿì äîáàâêè ñêëà åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿ åëåêòðîïðîâ³äíîñò³ â îáëàñò³ òåìïåðàòóð âèùå Tt çìåíøóºòüñÿ.

5.Ïîêàçàíî, ùî ïðè òåðìîöèêëóâàíí³ çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ÷åðåç òåìïåðàòóðó Tt ìຠì³ñöå íåîáîðîòíå çá³ëüøåííÿ åëåêòðè÷íîãî îïîðó r ³ çíèæåííÿ ñòðèáêà îïîðó. ϳñëÿ âèçíà÷åíî¿ ê³ëüêîñò³ òåðìîöèêë³â ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ñòàá³ë³çàö³ÿ åëåêòðè÷íîãî îïîðó. Îäíàê íà òåìïåðàòóðí³é çàëåæíîñò³ r ñòðèáîê â îáëàñò³ Tt ïðàêòè÷íî â³äñóòí³é. Äîñë³äæåííÿ âïëèâó òåðìîöèêëóâàííÿ íà ä³åëåêòðè÷íó ïðîíèêí³ñòü e çðàçê³â êåðàì³êè ïîêàçàëî, ùî e çìåíøóºòüñÿ ç³ çá³ëüøåííÿì ê³ëüêîñò³ òåðìîöèêëiâ n, à íà çàëåæíîñò³ e(n) òàêîæ ìຠì³ñöå ÷³òêå âèðàæåíà ä³ëÿíêà íàñè÷åííÿ.

6.Âñòàíîâëåíî, ùî ïðè ïåðåõîä³ äî ìåòàëåâî¿ ôàçè ä³îêñèäó âàíàä³þ â³äáóâàºòüñÿ ðîçøèðåííÿ êåðàì³êè. ³äíîñíà çì³íà ë³í³éíèõ ðîçì³ð³â ïðè öüîìó ñêëàäຠDlt/l˜(1,24±0,12)·10-3. Äåðèâàòîãðàô³÷í³ äîñë³äæåííÿ ïîêàçàëè, ùî ó çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíàäèåâîé êåðàì³êè ³íòåíñèâí³ñòü åíäîòåðì³÷íîãî ï³êà ÄÒÀ â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè Tt ï³ñëÿ ð³çíî¿ ê³ëüêîñò³ öèêë³â ïåðåêëþ÷åííÿ çàëèøàºòüñÿ íåçì³ííèì. Öå äîçâîëÿº çðîáèòè âèñíîâîê, ùî ïðè òåðìîöèêëóâàíí³ çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè íå çíèêຠôàçîâèé ïåðåõ³ä ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê ó VO2, à ïîâîäæåííÿ åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé, ùî ñïîñòåð³ãàþòüñÿ, êåðàì³êè îáóìîâëåíî ðóéíóâàííÿì øëÿõ³â ïðîò³êàííÿ ïî ôàç³ VO2 ó êåðàì³êó çà ðàõóíîê óòâîðåííÿ ì³êðîòð³ùèí. Íàÿâí³ñòü ä³ëÿíîê íàñè÷åííÿ íà çàëåæíîñòÿõ r(n) ³ e(n) ïîâ'ÿçàíå iç òèì, ùî ïðè äîñèòü âåëèêîìó çì³ñò³ ì³êðîòð³ùèí êðèñòàë³òè VO2 ìàþòü ìîæëèâ³ñòü ðîçøèðþâàòèñÿ â íèõ ïðè ôàçîâîìó ïåðåõîä³, ùî çíèæóº ä³þ ìåõàí³÷íèõ íàïðóã, ùî ðóéíóþòü.

7.Ó ðàìêàõ òåî𳿠ïðîò³êàííÿ çàïðîïîíîâàíà ìîäåëü, ùî ïîÿñíþº ïîâîäæåííÿ åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ä³îêñèäíîâàíàäiºâî¿ êåðàì³êè ïðè òåðìîöèêëóâàíí³. ³äïîâ³äíî äî ö³º¿ ìîäåë³ ñòðóêòóðà êåðàì³êè ðîçãëÿäàëàñÿ ÿê ñèñòåìà êëàñòåð³â, ó ìåæàõ ÿêèõ çáåð³ãàºòüñÿ ïðîò³êàííÿ åëåêòðè÷íîãî ñòðóìó ïî êðèñòàë³òàì VO2, ³çîëüîâàíèì îäèí â³ä îäíîãî ì³êðîòð³ùèíàìè ÷è âèñîêîîìíèìè âêëþ÷åííÿìè âàíà䳺âî-ôîñôàòíîãî ñêëà. Ñòàá³ë³çàö³þ r ³ e , ùî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ, ìîæíà çâ'ÿçàòè ç óòâîðåííÿì ñòàá³ëüíèõ êëàñòåð³â, ñåðåäí³é ðîçì³ð ÿêèõ lc0 íå çì³íþºòüñÿ ïðè òåðìîöèêëóâàíí³. Ïðîâåäåí³ íà îñíîâ³ åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàí³ îö³íêè ïîêàçàëè, ùî lc0”0,4 ìì.

8.Äîñë³äæåííÿ âïëèâó òåðìîîáðîáêè íà çðàçêè ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, ùî ðàí³øå ï³ääàâàëèñÿ òåðìîöèêëóâàííþ, ïîêàçàëè, ùî ï³ñëÿ âèïàëþâàííÿ ïðè òåìïåðàòóð³ îáðàíî¿ â ³íòåðâàë³ 1120-1270 Ê ñïîñòåð³ãàºòüñÿ çíèæåííÿ âåëè÷èíè ïèòîìîãî åëåêòðè÷íîãî îïîðó êåðàì³êè ³ â³äíîâëåííÿ ñòðèáêà r â îáëàñò³ òåìïåðàòóðè Tt.

9.Äîñë³äæåí³ âîëüò-àìïåðí³ õàðàêòåðèñòèêè çðàçê³â ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè ³ âïëèâè íà íèõ öèêë³÷íîãî ïåðåêëþ÷åííÿ åëåêòðè÷íèì ïîëåì. Ó ðàìêàõ åëåêòðîòåðì³÷íî¿ ìîäåë³ îòðèìàí³ ðîçðàõóíêîâ³ ñï³ââ³äíîøåííÿ äëÿ ä³ëÿíêè ÂÀÕ ç íåãàòèâíèì äèôåðåíö³àëüíèì îïîðîì, êîíòðîëüîâàíèì êàíàëîì ìåòàëåâî¿ ôàçè VO2. Ðîçðàõóíêîâ³ ñï³ââ³äíîøåííÿ äîáðå óçãîäæóþòüñÿ ç åêñïåðèìåíòàëüíèìè äàíèìè ³ äîçâîëèëè âèçíà÷èòè åôåêòèâí³ çíà÷åííÿ åëåêòðî- ³ òåïëîïðîâ³äíîñò³ ìàòåð³àëó êåðàì³êè.

10.Îòðèìàíî ïîë³ìåðíèé êîìïîçèö³éíèé ìàòåðiàë íà îñíîâ³ ä³îêñèäíîâàíà䳺âî¿ êåðàì³êè, ùî âîëî䳺 êðàùèìè, ÷èì êåðàì³êà, ìåõàí³÷íèìè âëàñòèâîñòÿìè, ùî äîçâîëÿº îäåðæóâàòè ³ äîñë³äæóâàòè çðàçêè ç òîâùèíîþ ïîðÿäêó ñåðåäíüîãî ðîçì³ðó ñòàá³ëüíèõ êëàñòåð³â. Óñòàíîâëåíî, ùî òàê³ çðàçêè ìàþòü ñòðèáîê åëåêòðè÷íîãî îïîðó á³ëüøå 2 ïîðÿäê³â ³ ïîâîäÿòüñÿ ñòàá³ëüíî ïðè áàãàòîêðàòíîìó òåðìîöèêëóâàíí³ ÷åðåç òåìïåðàòóðó ôàçîâîãî ïåðåõîäó ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê ó VO2.

ÑÏÈÑÎÊ ÏÓÁ˲ÊÀÖ²É ÎÑÍÎÂÍÎÃÎ Ç̲ÑÒÀ ÄÈÑÅÐÒÀÖ²¯

1.Èâîí À.È., Êîëáóíîâ Â.Ð., ×åðíåíêî È.Ì. Êåðàìèêà íà îñíîâå äèîêñèäà âàíàäèÿ // Íåîðãàí. ìàòåðèàëû. - 1996. - Ò.32, ¹5. - Ñ. 624-626.

2.Ivon A.I., Kolbunov V.R., Chernenko I.M. Stability of electrical properties of vanadium dioxide based ceramics // J. Eur. Ceramic Soc. - 1999. - V.19, ¹10. - P. 1883-1888.

3.Èâîí À.È., Êîëáóíîâ Â.Ð., ×åðíåíêî È.Ì. Âëèÿíèå òåðìîöèêëèðîâàíèÿ è ïîñëåäóþùåé òåðìîîáðàáîòêè íà ýëåêòðîïðîâîäíîñòü êåðàìèêè íà îñíîâå äèîêñèäà âàíàäèÿ. // Íåîðãàí. ìàòåðèàëû. - 2000. - Ò.35, ¹1. - Ñ. 101-103.

4.²âîí Î.²., ×åðíåíêî ².Ì., Êîëáóíîâ Â.Ð. Ñïîñ³á îäåðæàííÿ ä³îêñèäó âàíàä³þ // Ïð³îðèòåòíà äîâ³äêà Äåðæïàòåíòà Óêðà¿íè ¹99010384 â³ä 26.01.1999.

5.²âîí Î.²., Êîëáóíîâ Â.Ð., ×åðíåíêî ².Ì. Ñïîñ³á îäåðæàííÿ íàï³âïðîâ³äíèêîâî¿ êåðàì³êè íà îñíîâ³ ä³îêñèäó âàíàä³þ // Ïð³îðèòåòíà äîâ³äêà Äåðæïàòåíòà Óêðà¿íè ¹99031402 â³ä 16.03.1999.

6.Ivon A.I., Kolbunov V.R., Chernenko I.M. Vanadium dioxide based ceramics // Proc. International Conf. Electronic Ceramics & Applications. Electroceramics V. - Aveiro (Portugal) - 1996. - Book 2. - P. 569-571.

7.Èâîí À.È., Êîëáóíîâ Â.Ð., ×åðíåíêî È.Ì. Ñâîéñòâà êåðàìèêè íà îñíîâå äèîêñèäà âàíàäèÿ // Ïåðøà ì³æíàðîäíà êîíôåðåíö³ÿ “Íàóêà ³ îñâ³òà `98”. - Äí³ïðîïåòðîâñüê-Îäåñà-Êè¿â. - 1998. - Ò.8. - Ñ.340.

8.Kolbunov V.R., Ivon A.I., Chernenko I.M. Phase transition in VO2 and stability of VO2-based ceramics // The Sixth Conference and Exhibition of the European Ceramics Society (England) - 1999. - V. 1. - P. 103-104.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru


Ïîäîáíûå äîêóìåíòû

  • Åëåêòðîô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ ãðàíóëüîâàíèõ ïë³âêîâèõ ñïëàâ³â â óìîâàõ 䳿 ìàãí³òíîãî ïîëÿ. Äîñë³äæåííÿ åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé äâîøàðîâèõ ñèñòåì íà îñíîâ³ ïë³âîê Ag ³ Co, ôàçîâîãî ñêëàäó òà êðèñòàë³÷íî¿ ñòðóêòóðè. Êîíòðîëü òîâùèíè îòðèìàíèõ çðàçê³â.

    äèïëîìíàÿ ðàáîòà [3,9 M], äîáàâëåí 08.07.2014

  • Âïëèâ óìîâ îäåðæàííÿ, õ³ì³÷íîãî ñêëàäó ³ çîâí³øí³õ ÷èííèê³â íà ôîðìóâàííÿ ì³êðîñòðóêòóðè, ôàçîâèé ñêëàä, ô³çèêî-õ³ì³÷í³ ïàðàìåòðè òà åëåêòðîô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ ñêëîêåðàì³÷íèõ ìàòåð³àë³â íà îñíîâ³ êîìïîíåíòà ç ôàçîâèì ïåðåõîäîì ìåòàë-íàï³âïðîâ³äíèê.

    àâòîðåôåðàò [108,5 K], äîáàâëåí 11.04.2009

  • Äîñë³äæåííÿ åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ä³åëåêòðèê³â. Ïîëÿðèçàö³ÿ òà ä³åëåêòðè÷í³ âòðàòè. Ïîêàçíèêè åëåêòðîïðîâ³äíîñò³, ô³çèêî-õ³ì³÷í³ òà òåïëîâ³ âëàñòèâîñò³ ä³åëåêòðèê³â. Îö³íêà åêñïëóàòàö³éíèõ âëàñòèâîñòåé ä³åëåêòðèê³â òà ìîæëèâèõ îáëàñòåé ¿õ çàñòîñóâàííÿ.

    êîíòðîëüíàÿ ðàáîòà [77,0 K], äîáàâëåí 11.03.2013

  • Åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ é îö³íêà òåðìî- ³ òåíçîðåçèñòèâíèõ âëàñòèâîñòåé äâîøàðîâèõ ïë³âêîâèõ ñèñòåì íà îñíîâ³ Co ³ Cu, Ag àáî Au òà Fe ³ Cr òà àïðîáàö³ÿ òåîðåòè÷íèõ ìîäåëåé. Ôåíîìåíîëîã³÷íà ìîäåëü ïðîì³æíîãî øàðó òâåðäîãî ðîç÷èíó á³ëÿ ³íòåðôåéñó.

    íàó÷íàÿ ðàáîòà [914,9 K], äîáàâëåí 19.04.2016

  • Âèâ÷åííÿ îñíîâíèõ çàêîíîì³ðíîñòåé òë³þ÷îãî ðîçðÿäó. Äîñë³äæåííÿ îñíîâíèõ âëàñòèâîñòåé âíóòð³øíüîãî ôîòîåôåêòó. Åêñïåðèìåíòàëüíå âèâ÷åííÿ ºìí³ñíèõ âëàñòèâîñòåé p–n ïåðåõîä³â. Äîñë³äæåííÿ âïëèâó åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ íà åëåêòðîïðîâ³äí³ñòü íàï³âïðîâ³äíèê³â.

    ìåòîäè÷êà [389,4 K], äîáàâëåí 20.03.2009

  • Âèâ÷åííÿ çàêîíîì³ðíîñòåé òë³þ÷îãî ðîçðÿäó, òåðìîåëåêòðîííî¿ åì³ñ³¿. Äîñë³äæåííÿ îñíîâíèõ âëàñòèâîñòåé âíóòð³øíüîãî ôîòîåôåêòó, âïëèâó åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ íà åëåêòðîïðîâ³äí³ñòü íàï³âïðîâ³äíèê³â. Åêñïåðèìåíòàëüíå âèâ÷åííÿ ºìí³ñíèõ âëàñòèâîñòåé p–n ïåðåõîä³â.

    ó÷åáíîå ïîñîáèå [452,1 K], äîáàâëåí 30.03.2009

  • Âèâ÷åííÿ áóäîâè òà çíà÷åííÿ äåðåâèíè â íàðîäíîìó ãîñïîäàðñòâ³. Îïèñ ô³çè÷íèõ òà õ³ì³÷íèõ âëàñòèâîñòåé äåðåâèíè. Àíàë³ç òåðìîãðàâ³ìåòðè÷íîãî ìåòîäó âèì³ðþâàííÿ âîëîãîñò³. Äîñë³äæåííÿ íà ì³öí³ñòü ïðè ñòèñêó. ²íôðà÷åðâîíà òà òåðìîìåõàí³÷íà ñïåêòðîñêîï³ÿ.

    êóðñîâàÿ ðàáîòà [927,3 K], äîáàâëåí 22.12.2015

  • Õàðàêòåðèñòèêà îñíîâíèõ âëàñòèâîñòåé ð³äêèõ êðèñòàë³â. Îïèñ ô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé, ìåòîä³â âèâ÷åííÿ ñòðóêòóðè ð³äêèõ êðèñòàë³â. Äîñë³äæåííÿ ñòðóêòóðè ë³îòðîïíèõ ð³äêèõ êðèñòàë³â òà âèä³â òåðìîòðîïíèõ.

    êóðñîâàÿ ðàáîòà [1,6 M], äîáàâëåí 17.06.2010

  • Ðîçì³ðí³ ³ òåìïåðàòóðí³ åôåêòè òà âëàñòèâîñò³ îñòð³âöåâèõ ïë³âîê ñïëàâó Co-Ni ð³çíî¿ êîíöåíòðàö³¿ â ³íòåðâàë³ òîâùèí 5-35 íì òà òåìïåðàòóð 150-700 Ê. Âñòàíîâëåííÿ âçàºìîçâ’ÿçêó ìîðôîëî㳿, ñòðóêòóðè òà åëåêòðîô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé íàäòîíêèõ ïë³âîê.

    äèïëîìíàÿ ðàáîòà [1,2 M], äîáàâëåí 12.12.2011

  • Ñó÷àñí³ òåõíîëî㳿 òåïëîâî¿ îáðîáêè ìàòåð³àë³â ç âèêîðèñòàííÿì äîñâ³äó ç âèãîòîâëåííÿ öåìåíòó, áóä³âåëüíî¿ êåðàì³êè, çàë³çîáåòîíó. Òåïëîô³çè÷í³ õàðàêòåðèñòèêè ãàç³â, ïîâ³òðÿ, âîäÿíî¿ ïàðè, âèä³â ïàëèâà, ðîäîâèù Óêðà¿íè, ì³ñöåâèõ îïîð³â ðóõó ïîâ³òðÿ.

    ðåôåðàò [489,2 K], äîáàâëåí 23.09.2009

Ðàáîòû â àðõèâàõ êðàñèâî îôîðìëåíû ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì ÂÓÇîâ è ñîäåðæàò ðèñóíêè, äèàãðàììû, ôîðìóëû è ò.ä.
PPT, PPTX è PDF-ôàéëû ïðåäñòàâëåíû òîëüêî â àðõèâàõ.
Ðåêîìåíäóåì ñêà÷àòü ðàáîòó.