Химия твёрдого тела и нанопроцессов | Пример курсовой работы

Химия твёрдого тела и нанопроцессов

Целью данной работы является рассмотрение методов синтеза твердофазных материалов.

Указанное название для данной синтетической методики можно считать вполне сложившимся в отечественной научной литературе. Оно указывает на то, что это — этап в получении керамики. Одновременно это едва ли не самый распространенный и простой синтетический прием, история его применения насчитывает века. В общих чертах схема керамического синтеза выглядит следующим образом:
приготовление шихты;
обжиг;
измельчение продукта обжига.
Обжиг проводят в разнообразных по конструкции печах. Управление синтезом сводится к рациональному выбору температуры, времени и атмосферы обжига, реже изменению состава шихты и введению специальных примесей исходя из термодинамики и кинетики твердофазных реакций, протекающих в шихте. Теоретические основы термодинамики и кинетики твердофазных реакций, на которые опираются при определении конкретных значений температуры, времени и проч., изложены в предыдущих главах. Естественное желание получить чистый продукт за один обжиг, как правило, реализуется в считанном числе случаев или же требует применения очень высоких температур. По этой причине операции «обжиг—помол» повторяют многократно, «скалывая» с поверхности реагентов тормозящий реакцию слой продукта.
Для ускорения керамического синтеза применяют следующие приемы:
измельчение, смешение;
прессование реакционной смеси (для реакций без выделения газа);
повторение цикла «измельчение—прессование—обжиг»;
устранение стадии образования зародышей в твердофазной реакции (путем добавления в шихту частиц готового продукта);
использование реагентов с повышенной реакционной
способностью создание расплава в реакционной смеси.
К недостаткам керамического синтеза следует отнести его длительность и необходимость воздействия высокой температуры, что предопределяет существенные энергозатраты (несколько десятков, а иногда и сотен мДж/кг продукта); загрязнение реакционной смеси материалом мелющих тел при измельчении; недостаточная химическая однородность конечного продукта, вызванная неполнотой протекания реакции [3].
Указанные недостатки керамического метода привели к широкому распространению различных методов, включающих быструю кристаллизацию в сильнонеравновесных условиях некоторой гомогенной системы (жидкого или твердого раствора) с получением мелкодисперсных (с размером частиц менее 0,1 мкм) твердофазных порошков с высокой степенью химической однородности. Эти порошки могут быть как оксидными, так и солевыми; их последующая термообработка приводит к образованию конечного продукта синтеза при более низких температурах и за более короткое время, чем в случае керамического синтеза [2].
Таким образом, в данной работе были рассмотрены методы синтеза твердофазных материалов.
В первой главе работы кратко рассматриваются основные проблемы при синтезе твердофазных материалов, отмечаются основные особенности методов их синтеза.
Во второй главе работы приведены методы синтеза твердофазных материалов с использованием физических методов гомогенизации исходной смеси, а именно керамический синтез, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, синтез с использованием микроволнового нагрева и синтез с использованием ударного сжатия при взрыве. Вышеперечисленные методы синтеза, объединены тем, что смесь исходных реагентов получают в результате чисто механических операций — измельчения, перемешивания. Дальнейшие же превращения реагентов могут быть обусловлены химическими реакциями практически любого типа. А фазовый состав исходной смеси, способ инициирования и режим проведения реакции могут варьироваться в зависимости от конкретной методики.
В третьей главе рассмотрены синтезы с использованием химических методов гомогенизации исходной смеси, а именно соосаждение солевых смесей, кристаллизация солевых твердых растворов, золь-гель метод, распылительная сушка (пиролиз аэрозолей) и сублимационная сушка (криохимическая технология). В основе данных методов синтеза, лежит идея получения исходного химического соединения (обычно солевого твердого раствора, комплексной соли или гидроксокомплекса), в котором атомы основных компонентов расположены в необходимой близости друг к другу.
И, наконец, в четвертой главе кратко рассмотрены методы получения тонких пленок.
Целью данной работы является рассмотрение методов синтеза твердофазных материалов.

Что думаете про курсовую?

Поставьте оценку!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

пятнадцать − шесть =