1. Фундаментална химия и кристалографски дизайн на Taxi SIX
1.1 Рамка, богата на бор и рамка на електронни ленти
(Калциев хексаборид)
Калциев хексаборид (ТАКСИ ₆) е стехиометричен метален борид, идващ от редкоземните и алкалоземните хексабориди, отличаващ се със своята единствена по рода си комбинация от йонни, ковалентен, и качества на метално свързване.
Неговата кристална структура приема кубичната решетка тип CsCl (космическа група Pm-3m), където калциевите атоми обитават ръбовете на куба и сложна триизмерна рамка от борни октаедри (B ₆ устройства) остава в съоръжението за тяло.
Всеки борен октаедър е съставен от шест борни атома, ковалентно залепени в силно симетрично разположение, създаване на твърда, мрежа с дефицит на електрони, поддържана от прехвърляне на разходите от електроположителния калциев атом.
Това прехвърляне на разходите води до частично натоварена лента на предаване, придавайки на такси шест необичайно висока електрическа проводимост за керамичен продукт– по реда на 10 ⁵ S/m при стайна температура– въпреки голямата си ширина на лентата от приблизително 1,0– 1.3 eV, както е установено чрез изследвания на оптичната абсорбция и фотоемисия.
Началото на тази мистерия– висока проводимост, съществуваща рамо до рамо със значителна ширина на лентата– е обект на задълбочено проучване, с концепции, предполагащи видимостта на присъщите състояния на дефекти, повърхностна проводимост, или полярни механизми на проводимост, включително локализирано електрон-фононно комбиниране.
Последните изчисления на първите принципи поддържат дизайн, при който минимумът на лентата на предаване се получава до голяма степен от Ca 5d орбиталите, докато валентната лента е доминирана от B 2p състояния, произвеждайки тънък, диспергираща лента, която насърчава движението на електрони.
1.2 Термична и механична сигурност при екстремни проблеми
Като огнеупорна керамика, TAXICAB ₆ показва изключителна термична стабилност, с надвишаваща точка на топене 2200 °C и незначителна загуба на тегло при инертни настройки или настройки на прахосмукачка до 1800 °C.
Неговата висока температура на разпадане и намаленото налягане на парите го правят подходящ за високотемпературни архитектурни и практически приложения, където честността на материала при термично безпокойство е важна.
Механично, CaB ₆ притежава твърдост по Викерс от приблизително 25– 30 GPa, позиционирайки го сред най-твърдите известни бориди и отразявайки издръжливостта на B– B ковалентни връзки в октаедричната рамка.
Материалът също така демонстрира нисък коефициент на топлинно разширение (~ 6.5 × 10 ⁻⁶/ К), допринасяйки за изключителна устойчивост на термичен удар– решаващо качество за части, базирани на бързи цикли на нагряване и охлаждане.
Тези жилищни имоти, съчетано с химическа инертност към разтопени стомани и шлаки, подкрепят използването му в тигели, обвивки на термодвойки, и високотемпературни сензори в металургични и индустриални среди.
( Калциев хексаборид)
Освен това, TAXICAB ₆ разкрива изключителна устойчивост на окисление, изброено по-долу 1000 °C; въпреки това, над тази граница, може да се случи окисление на повърхността до калциев борат и борен оксид, изискващи защитни покрития или оперативни контроли в окислителна среда.
2. Синтезни пътища и микроструктурен дизайн
2.1 Конвенционални и съвременни техники за производство
Синтезът на такси шест с висока чистота обикновено включва реакции в твърдо състояние между прекурсори на калций и бор при повишени температури.
Обичайните методи включват намаляване на калциевия оксид (CaO) с борен карбид (B ₄ C) или важен бор при инертни или вакуумни условия при температурни нива между 1200 ° C и 1600 °C. ^
. Реакцията трябва да бъде напълно регулирана, за да се избегне образуването на допълнителни фази като таксиметров номер четири или таксиметров номер ДВЕ, което може да влоши електрическите и механичните характеристики.
Алтернативните техники се състоят от карботермално намаляване, дъгово топене, и механохимичен синтез с използване на високоенергийна топкова мелница, което може да намали нивата на температурата на реакция и да повиши хомогенността на праха.
За плътни керамични компоненти, методи на синтероване като горещо пресоване (HP) или да предизвика плазмено синтероване (SPS) се използват за постигане на почти теоретична плътност, като същевременно се намалява растежа на зърната и се поддържат страхотни микроструктури.
SPS, специално, дава възможност за бързо консолидиране при по-ниски температури и по-кратки времена на престой, намаляване на опасността от изпаряване на калция и запазване на стехиометрията.
2.2 Допинг и проблемна химия за домашно приспособяване
Един от най-значимите пробиви в изследователското проучване на CaB ₆ е способността да се адаптират неговите цифрови и термоелектрически жилищни или търговски свойства с умишлено допинг и инженерство на дефекти.
Заместване на калций с лантан (The), церий (Ce), или други редкоземни елементи въвежда допълнителни доставчици на такси, значително подобряване на електрическата проводимост и правене на възможно термоелектрически действия от тип n.
По същия начин, частичното заместване на бор с въглерод или азот може да персонализира дебелината на състоянията близо до нивото на Ферми, повишаване на коефициента на Seebeck и общата термоелектрическа стойност (ZT).
Присъщи проблеми, особено работни места с калций, също играят съществена функция при определяне на проводимостта.
Проучванията показват, че taxi six обикновено проявява недостиг на калций поради изпаряване при работа с висока температура, което води до дупкова проводимост и p-тип действия в някои проби.
Поради тази причина регулирането на стехиометрията чрез точен контрол на околната среда и капсулиране по време на синтез е от жизненоважно значение за възпроизводимата ефективност в приложенията за цифрово преобразуване и преобразуване на енергия.
3. Практически свойства и физически фантазъм в такси ₆
3.1 Изключителни приложения за електронен разряд и полеви разряд
CaB ₆ е известен със своята ниска длъжност– грубо 2.5 eV– сред най-достъпните за устойчиви керамични продукти– което го прави изключителен кандидат за термични и площни емитери на електрони.
Тази жилищна или търговска собственост възниква от комбинацията от висока концентрация на електрони и благоприятно разположение на повърхностния дипол, позволяващи ефективна емисия на електрони при разумно понижени температурни нива в контраст с конвенционалните продукти като волфрам (длъжностна функция ~ 4.5 eV).
Поради това, Базираните на TAXICAB SIX катоди се използват в електронно-лъчеви инструменти, включително сканиращи електронни микроскопични лещи (КОИТО), електронно-лъчеви заварчици, и микровълнови тръби, където осигуряват по-дълъг живот, намалени нива на работна температура, и по-висока яркост от конвенционалните излъчватели.
Наноструктурираните такси шест филма и космите още повече повишават производителността на разряда на полето чрез повишаване на устойчивостта на регионалната електрическа зона при остри идеи, правейки възможна работа с хладен катод в микроелектрониката на прахосмукачки и екрани с плосък дисплей.
3.2 Възможности за абсорбция на неутрони и радиационна защита
Допълнителна важна способност на CaB ₆ се крие в неговата способност за абсорбция на неутрони, главно поради високото напречно сечение на улавяне на топлинни неутрони на изотопа ¹⁰ B (3837 хамбари).
Естественият бор се състои от 20% ¹⁰ Б, и обогатен CaB шест с повече ¹⁰ B материал може да бъде пригоден за подобрена ефективност на неутронно екраниране.
Когато неутрон се регистрира от ядро ¹⁰ B, той започва ядрената реакция ¹⁰ B(п, а)⁷ Ли, освобождавайки алфа частици и литиеви йони, които удобно се спират в материала, трансформиране на неутронно лъчение направо в безвредни заредени фрагменти.
Това прави таксито ₆ привлекателен материал за абсорбиращи неутрони компоненти в атомни електроцентрали, инвестирано газохранилище, и системи за откриване на радиация.
За разлика от борния карбид (B ₄ C), които могат да набъбнат при неутронно облъчване поради натрупване на хелий, CaB ₆ показва превъзходна сигурност на размерите и устойчивост на радиационно увреждане, особено при повишени температури.
Неговият висок коефициент на топене и химическа издръжливост допълнително подобряват неговата жизнеспособност за дългосрочно разполагане в ядрени среди.
4. Възникващи и индустриални приложения в съвременните технологии
4.1 Преобразуване на термоелектрическа енергия и оползотворяване на отпадна топлина
Комбинацията от висока електропроводимост, умерен коефициент на Seebeck, и намалена топлопроводимост (поради фононно разпространение от борната рамка на съоръжението) настройки CaB ₆ като обещаващ термоелектричен материал за инструмент- за събиране на енергия при висока температура.
Допирани варианти, особено La-легирано такси SIX, всъщност показаха, че ZT си заслужава да бъде надминат 0.5 при 1000 К, с капацитет за повече подобрения чрез наноструктуриране и ограничаване на зърното.
Тези продукти се откриват за използване в термоелектрически генератори (ТЕГ) които преобразуват опасните отпадъци на топло– от стоманени отоплителни системи, изпускателни системи, или електроцентрали– в полезна електрическа енергия.
Тяхната сигурност във въздуха и устойчивост на окисляване при повишени температурни нива предлагат значително предимство пред традиционните термоелектрици като PbTe или SiGe, които изискват защитни атмосфери.
4.2 Усъвършенствани покрития, Композити, и платформи за квантови материали
Минали групови приложения, TAXICAB ₆ се интегрира направо в композитни материали и полезни слоеве за подобряване на твърдостта, устойчивост на износване, и характеристики на електронен разряд.
например, Подобрените с TAXI SIX леки алуминиеви или медни матрични съединения показват по-добра издръжливост и термична сигурност за аерокосмически и електрически контактни приложения.
Тънки филми от такси шест, прехвърлени чрез разпръскване или импулсно лазерно отлагане, се използват в здрави покрития, дифузионни препятствия, и емисионни слоеве във вакуумни цифрови инструменти.
Екстра напоследък, единични кристали и епитаксиални филми на такси шест всъщност привлякоха интерес към физиката на кондензирания проблем поради записи на непредвидено магнитно поведение, състоящ се от твърдения за феромагнетизъм при стайна температура в легирани проби– въпреки че това продължава да е под въпрос и вероятно е свързано с магнетизъм, предизвикан от дефекти, вместо с присъщ ред на далечни разстояния.
Без значение, CaB ₆ служи като моделна система за изследване на резултатите от свързването на електрони, топологични цифрови състояния, и квантов транспорт в сложни боридни решетки.
В обобщение, калциевият хексаборид е пример за сливането на архитектурна издръжливост и практическо удобство в изтънчена керамика.
Неговата уникална комбинация от висока електрическа проводимост, термична стабилност, абсорбция на неутрони, и емисия на електрони, жилищни или търговски имоти, позволява приложения в цялата енергетика, ядрен, електронен, и имена на домейни за научни продукти.
Тъй като стратегиите за синтез и допинг продължават да напредват, CaB ₆ е позициониран да играе значително жизненоважна функция в технологиите от следващо поколение, нуждаещи се от многофункционална ефективност при тежки условия.
5. Доставчик
TRUNNANO е доставчик на сферичен волфрамов прах с над 12 години опит в енергоспестяването на нано сгради и развитието на нанотехнологиите. Приема плащане чрез кредитна карта, T/T, West Union и Paypal. Trunnano ще изпрати стоките до клиенти в чужбина чрез FedEx, DHL, по въздух, или по море. Ако искате да научите повече за сферичния волфрамов прах, моля не се колебайте да се свържете с нас и да изпратите запитване([email protected]).
Етикети:
Всички статии и снимки са от интернет. Ако има проблеми с авторските права, моля, свържете се с нас навреме, за да изтриете.
Запитване до нас