“Аморфты материалдар” лекциялары курсы
Төменгі температураларда заттың термодинамикалық тұрақты қатты күйі – кристалдық күй
жүктеу/скачать 5,58 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Әдетте аморфты күй балқыманың тез сууынан пайда болады.
- 2-лекция Аморфты материалдарды алу әдістері
| Төменгі температураларда заттың термодинамикалық тұрақты қатты күйі – кристалдық күй. Алайда бөлшектердің қасиеттеріне байланысты кристаллизация көп не аз уақыт қажет етуі мүмкін – затты суытқанда молекулалар «тізіліп» үлгеруі қажет. Кейде бұл уақыт өте ұзақ болғандықтан кристалдық күй жүзеге аспайды. Әдетте аморфты күй балқыманың тез сууынан пайда болады. Дегенмен де, кейде тіпті ең тез суынудың өзі кристалдың түзілуіне кедергі жасай алмайды.
Табиғатта кристалдық күйге қарағанда аморфты күй (опал, абсидиан, янтарь, смола) сиректеу таралған. Аморфты күйде кейбір металдар мен балқымалар, соның ішінде металдық шынылар, жартылай өткізгіштер, диэлектриктер, тіпті полимерлер бола алады. Аморфты полимерлер құрылымы макромолекуланың сегменттері мен тармақтарының орналасуындағы жақын реттілікпен сипатталады. Аморфты күй материяның белгілі агрегаттық күйлері: газ, плазма, сұйық және қатты дене арасында ерекше орын алады. Газдың сұйыққа ауысуы кезінде молекулалар қозғалысы қатты шектелуімен және бәсеңдеуімен, ал араларындағы тартылу күші артуымен бөлшектердің анағұрлым берік байланысқан топтары түзіледі. Сұйықтық бөлшектерінің f = 1012 ...1014 с-1 жиілікпен жылулық тербелісі олардың соқтығысуына әкеп соғады. Бұл сұйықтықтың аққыштығын анықтайды. Аққыштық дәрежесі тек қана бөлшектердің тербеліс интенсивтілігіне ғана емес, олардың арасындағы химиялық байланыстар беріктілігіне де тәуелді. Соңғысы сұйықтың реттелген кристалдық немесе ретсіз аморфты (шыны тәріздес) күйге ауысуын анықтайтын негізгі себептің бірі болып табылады. 2-лекция Аморфты материалдарды алу әдістері Аморфты және шынытәріздес заттар кристаллдық фазамен салыстырғанда құрамдары бірдей, энергия қорлары жоғары болады. Кристаллдық қатты дене балқығаннан кейін жақын реттердің барын сипаттайтын аймақтары құйманың құрылымдық көрінісі ретінде болып қала береді. Алайда, сұйық күйге ауысқан кезде 1-ші координациялық сферадан бастап құрылымдық өзгерістерге ұшырайды., жоғары температураларда еріген кезінде, әсіресе газдық фазада, ыдырау нәтижесінде ұсақ құрылымдық көріністер (фрагменттер) пайда болады. Алыс реттілік балқыған кезде жойылып кетеді. Егер кристаллизация және ұрық құру процесіне кедергі жасауына мүмкіндік болса, аморфты (шынытәріздес) қатты заттарды сұйық агрегаттық күйден (балқымадан немесе ерітіндіден) немесе газдық фазадан алуға болады. Балқыманың, ерітіндінің немесе газдық фазаның жоғары еркін энергиясы қатаю кезінде жарым-жартылай сақталады. Бұл жерде қатаю процесі туралы айтылып жатыр. Сонымен бірге кристаллдық қатты денелерге энергия берілген кезде сұйық пен газдық фазаларды өтіп аморфты(шынытәріздес ) күйге ауысуы мүмкін. Синтездің әртүрлі варианттарын жүйелеп диаграмма түрінде көрсетуге болады(2.1-сурет). Үзік бағыттары аморф қабаттары мен қабыршақтарының балқымадан алынатын шыныға жақын, кейінгі күйдіру жолымен тұтас формаға өту мүмкіндігін көрсетеді. 2.1-сурет. Аморфты және шынытәріздес қатты денелерді балқымалар немесе ерітінділерден, газдық фазадан және кристаллдық күйден(Оуен бойынша) алу тәсілдері. Балқымаларды жылдам суыту жолымен немесе гельді кептіру жолымен ерітіндіден шынылар алыну мүмкін. Ерітіндінің тұну процесстері аморфты тұнбаның пайда болуына әкеледі. Мысалы, қызыл аморфты селен, мышьяк сульфидтері, сурьма, германий, қалайы және көптеген металдар мен металл тотықтары. Аморфты қабаттарды (аморфты германий) токтың жоғары тығыздығында электролиттік тұнбамен алады . Осындай жолмен алғашқы металдық шыны алынған. «Жарылғыш» сурьма деп аталатын зат осындай ерітінділердің электролиттік тұнуымен алынатын. Газдық фазаға сүйене отыра, жоғары (ауасыз кеңістік) 10-3 10-7 мм.сын.бағ вакуумдағы конденсация мен термиялық булану және катодты тозаңдану мен аморфты қабаттардың тұрақты ток күлгін разрядында орналасуының әртүрлі нұсқаларын атап өту қажет. Кейбір арнайы жағдайларда газдық фазадағы химиялық тұну тәжірибелік мағынаға ие болады. Мысалы, кварцтік шыны немесе SiO2 аморфты қабаттарын алу кезінде SiCl4 гидролизі мен SiCl4/O2 қоспа пиролизі қолданылады. Кварцтік шыны қабыршақтарын немесе SiOх қабаттарын кремний монокристалын тікелей беттік тотықтыру жолымен алуға болады. Кристаллдық қатты денелер аморфты күйге соқпа толқынның әсерінен немесе интенсивті нейтронды немесе иондық сәулелену әсерінен өтеді. Аморфты өнімдер қатты фазадағы заттардың химиялық ыдырау нәтижесінде жиірек пайда болады (мысалы, құрғату кезінде). Өндіріске технологиялық процесстерді ендірген кезде кристаллдық қатты денелерді механикалық өңдеуден өткізгенде (тегістеу, ысып жылтырлату) реттелмеген беттік аморф қабаттардың пайда болатындығын ескеру қажет. «Аморфты материалдар» пәнінің шеңберінде құрылымы изотропты және гомогендіге жақын, құрамы үлгінің қалыңдығы бойымен біртекті, қалыңдығы бірнеше микрометр болатын жұқа қабат формасында және шағын формада болатын аморфты және шынытәріздес материалдардың алынуымен шектелеміз. жүктеу/скачать 5,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|