1. شیمی بنیادی و طراحی کریستالوگرافی تاکسی شش
1.1 چارچوب غنی از بور و چارچوب باند الکترونیکی
(هگزابورید کلسیم)
هگزابورید کلسیم (تاکسی ₆) یک بورید فلزی استوکیومتری است که از مسیر هگزابوریدهای خاکی کمیاب و قلیایی خاکی به دست می آید., با ترکیب بی نظیر یونی آن متمایز می شود, کووالانسی, و کیفیت اتصال فلزی.
ساختار کریستالی آن از شبکه مکعبی نوع CsCl استفاده می کند (گروه فضایی Pm-3m), جایی که اتم های کلسیم در لبه های مکعب و یک چارچوب سه بعدی پیچیده از هشت وجهی بور قرار دارند. (دستگاه های B₆) در تاسیسات بدن می ماند.
هر هشت ضلعی بور از شش اتم بور تشکیل شده است که به طور کووالانسی در آرایش بسیار متقارن چسبیده اند., ایجاد یک صلب, شبکه کمبود الکترون با انتقال هزینه از اتم کلسیم الکترومثبت پشتیبانی می شود.
این انتقال هزینه منجر به یک باند انتقال نیمه بار می شود, ارائه تاکسی شش با رسانایی الکتریکی غیرعادی بالا برای یک محصول سرامیکی– به سفارش 10 ⁵ S/m در سطح دمای اتاق– علیرغم باند گپ بزرگ آن تقریباً 1.0– 1.3 eV که توسط مطالعات تحقیقاتی جذب نوری و انتشار نور ایجاد شده است.
آغاز این راز– رسانایی بالا در کنار هم با فاصله باند قابل توجهی وجود دارد– موضوع مطالعه گسترده ای بوده است, با مفاهیمی که نمایان شدن حالات نقص ذاتی را نشان می دهد, هدایت سطحی, یا مکانیسم های هدایت قطبی از جمله ترکیب الکترون فونون موضعی.
محاسبات اخیر اصول اول طراحی را حفظ می کند که در آن حداقل باند انتقال عمدتاً از اوربیتال های Ca 5d به دست می آید., در حالی که باند ظرفیت توسط ایالات B2p تحت سلطه است, تولید اسلیم, نوار پراکنده که حرکت الکترون را تقویت می کند.
1.2 امنیت حرارتی و مکانیکی در مسائل شدید
به عنوان سرامیک نسوز, TAXICAB ₆ پایداری حرارتی فوق العاده ای را نشان می دهد, با نقطه ذوب بیش از 2200 درجه سانتی گراد و کاهش وزن ناچیز در تنظیمات بی اثر یا جاروبرقی تا 1800 درجه سانتیگراد.
دمای متلاشی شدن بالا و کاهش فشار بخار آن را برای کاربردهای معماری و عملی در دمای بالا مناسب میسازد که در آن صداقت مواد تحت اضطراب حرارتی مهم است..
به صورت مکانیکی, CaB₆ دارای استحکام ویکرز تقریباً 25 است– 30 GPa, قرار دادن آن در میان سخت ترین بوریدهای شناخته شده و منعکس کننده استقامت B– پیوندهای کووالانسی B در چارچوب هشت وجهی.
این ماده همچنین ضریب انبساط حرارتی پایینی را نشان می دهد (~ 6.5 × 10 6/ ک), کمک به مقاومت در برابر شوک حرارتی برجسته– یک کیفیت بسیار مهم برای قطعات مبتنی بر چرخه های گرمایش و سرمایش سریع.
این املاک مسکونی, همراه با بی اثری شیمیایی نسبت به فولادهای مذاب و سرباره ها, زیربنای استفاده از آن در بوته ها است, غلاف ترموکوپل, و واحدهای سنجش دمای بالا در محیط های پردازش متالورژی و صنعتی.
( هگزابورید کلسیم)
علاوه بر این, TAXICAB ₆ مقاومت استثنایی در برابر اکسیداسیون را نشان می دهد که در زیر ذکر شده است 1000 درجه سانتیگراد; با این وجود, بالاتر از این حد, اکسیداسیون سطح به کلسیم بورات و اکسید بوریک می تواند اتفاق بیفتد, نیاز به پوشش های محافظ یا کنترل های عملیاتی در محیط های اکسید کننده.
2. مسیرهای سنتز و طراحی ریزساختاری
2.1 تکنیک های ساخت مرسوم و پیشرفته
سنتز تاکسی شش با خلوص بالا معمولاً شامل پاسخ های حالت جامد در بین پیش سازهای کلسیم و بور در دماهای بالا است..
روش های معمول شامل کاهش اکسید کلسیم است (CaO) با کاربید بور (B ₄ C) یا بور مهم در شرایط بی اثر یا خلاء در سطوح دمایی بین 1200 درجه سانتی گراد و 1600 درجه سانتیگراد. ^
. پاسخ باید به طور کامل تنظیم شود تا از تشکیل مراحل اضافی مانند تاکسی چهار یا تاکسی دو جلوگیری شود., که می تواند عملکرد الکتریکی و مکانیکی را بدتر کند.
تکنیک های جایگزین شامل کاهش کربوترمال است, ذوب قوس, و سنتز مکانیکی شیمیایی با استفاده از آسیاب توپ با انرژی بالا, که می تواند سطوح دمای پاسخ را کاهش داده و همگنی پودر را افزایش دهد.
برای اجزای سرامیکی متراکم, روش های پخت مانند پرس گرم (HP) یا باعث تف جوشی پلاسما شود (SPS) برای دستیابی به چگالی تقریباً نظری و در عین حال کاهش رشد دانه و حفظ ریزساختارهای عالی استفاده می شود..
SPS, به طور خاص, این امکان را برای تثبیت سریع در دماهای پایین تر و زمان ماندگاری کوتاه تر فراهم می کند, کاهش خطر تبخیر کلسیم و حفظ استوکیومتری.
2.2 دوپینگ و موضوع شیمی برای تنظیم خانه
یکی از مهمترین پیشرفتها در مطالعه تحقیقاتی CaB₆، توانایی مناسبسازی املاک مسکونی یا تجاری دیجیتال و ترموالکتریک آن با دوپینگ عمدی و مهندسی نقص است..
جایگزینی کلسیم با لانتانیم (را), سریم (CE), یا سایر عناصر خاکی کمیاب ارائه دهندگان هزینه اضافه را معرفی می کند, به طور قابل توجهی هدایت الکتریکی را افزایش می دهد و این امکان را برای اقدامات ترموالکتریک نوع n فراهم می کند.
به همین ترتیب, جایگزینی جزئی بور با کربن یا نیتروژن می تواند ضخامت حالت های نزدیک به سطح فرمی را سفارشی کند., افزایش ضریب Seebeck و رقم کلی مقدار ترموالکتریک (ZT).
مسائل ذاتی, به خصوص مشاغل کلسیمی, همچنین نقش اساسی در تعیین رسانایی دارد.
مطالعات تحقیقاتی نشان می دهد که تاکسی شش معمولاً کمبود کلسیم را به دلیل تبخیر شدن در طول حمل و نقل در دمای بالا نشان می دهد., منجر به هدایت سوراخ و اعمال نوع p در برخی از نمونه ها می شود.
تنظیم استوکیومتری از طریق کنترل دقیق محیط و کپسوله سازی در طول سنتز به همین دلیل برای کارایی تکرارپذیر در کاربردهای دیجیتال و تبدیل توان حیاتی است..
3. ویژگی های عملی و فانتاسم فیزیکی در تاکسی ₆
3.1 کاربردهای استثنایی تخلیه الکترون و تخلیه میدانی
CaB₆ به دلیل عملکرد کم کار خود مشهور است– تقریبا 2.5 eV– از جمله مقرون به صرفه ترین محصولات سرامیکی ثابت– آن را به یک کاندید استثنایی برای ساطع کننده های ترمیونی و الکترون مساحتی تبدیل می کند.
این ملک مسکونی یا تجاری از ترکیب غلظت الکترون بالا و آرایش دوقطبی سطح مفید به وجود می آید., امکان گسیل الکترون کارآمد در سطوح دمایی کاهش یافته قابل قبول در مقایسه با محصولات معمولی مانند تنگستن (تابع شغلی ~ 4.5 eV).
به خاطر این, کاتدهای مبتنی بر TAXICAB SIX در ابزار پرتو الکترونی استفاده می شوند, از جمله عدسی میکروسکوپی الکترونی روبشی (کدام), جوشکارهای پرتو الکترونی, و لوله های مایکروویو, جایی که عمر طولانی تری دارند, کاهش سطوح دمای عملیاتی, و روشنایی بالاتر از ساطع کننده های معمولی.
تاکسیهای نانوساختار شش فیلم و موها عملکرد تخلیه میدان را با افزایش چقرمگی ناحیه الکتریکی منطقهای در ایدههای واضح، بیشتر افزایش میدهند., امکان عملکرد کاتد خنک در میکروالکترونیک جاروبرقی و صفحه نمایش صفحه تخت.
3.2 قابلیت جذب نوترون و محافظت در برابر تشعشع
یک قابلیت مهم دیگر CaB6 در قابلیت جذب نوترون آن نهفته است, عمدتاً به دلیل سطح مقطع جذب نوترون حرارتی بالای ایزوتوپ 10 B (3837 انبارها).
بور طبیعی شامل در نظر گرفتن است 20% 10 B, و CaB6 غنی شده با مواد 10 B بیشتر را می توان برای افزایش اثربخشی محافظت از نوترون طراحی کرد..
هنگامی که یک نوترون توسط یک هسته 10 B ثبت می شود, واکنش هسته ای 10 B را آغاز می کند(n, الف)⁷ لی, آزاد کردن ذرات آلفا و یون های لیتیوم که به راحتی در داخل ماده متوقف می شوند, تبدیل تشعشعات نوترونی درست به قطعات باردار بی ضرر.
این باعث می شود تاکسی ₆ ماده جذابی برای اجزای جاذب نوترون در نیروگاه های اتمی باشد., ذخیره سازی گاز سرمایه گذاری شده, و سیستم های کشف تشعشعات.
بر خلاف کاربید بور (B ₄ C), که می تواند تحت تابش نوترون به دلیل تجمع هلیوم متورم شود, CaB₆ امنیت ابعادی و مقاومت بالاتری را در برابر آسیب تشعشع نشان می دهد, به ویژه در دماهای بالا.
ضریب ذوب بالا و دوام شیمیایی آن علاوه بر این باعث افزایش دوام آن برای استقرار طولانی مدت در محیط های هسته ای می شود..
4. کاربردهای نوظهور و صنعتی در فناوری های پیشرفته
4.1 تبدیل انرژی ترموالکتریک و بازیابی حرارت زائد
ترکیبی از هدایت الکتریکی بالا, ضریب Seebeck متوسط, و هدایت حرارتی را کاهش داد (به دلیل انتشار فونون توسط چارچوب بور تسهیلات) CaB₆ را به عنوان یک ماده ترموالکتریک امیدوارکننده برای ابزار تنظیم می کند- به برداشت انرژی در دمای بالا.
انواع دوپ شده, به خصوص تاکسی لا دوپ شده SIX, در واقع نشان داده اند که ZT ارزش برتری دارد 0.5 در 1000 ک, با ظرفیت بهبود بیشتر از طریق نانوساختار و طراحی حد دانه.
این محصولات برای استفاده در ژنراتورهای ترموالکتریک کشف شده اند (TEG ها) که زباله های خطرناک را گرم تبدیل می کند– از سیستم های گرمایش فولادی, سیستم های اگزوز, یا نیروگاه ها– به انرژی الکتریکی مفید.
امنیت آنها در هوا و مقاومت در برابر اکسیداسیون در سطوح دمایی بالا مزیت قابل توجهی نسبت به ترموالکتریک های سنتی مانند PbTe یا SiGe دارد., که نیاز به جوهای محافظ دارند.
4.2 پوشش های پیشرفته, کامپوزیت ها, و بسترهای مواد کوانتومی
برنامه های کاربردی انبوه گذشته, TAXICAB ₆ درست در مواد کامپوزیت و لایه های مفید برای افزایش استحکام ادغام می شود., مقاومت در برابر سایش, و خصوصیات تخلیه الکترون.
به عنوان مثال, ترکیبات آلومینیومی یا ماتریس مسی با وزن سبک TAXI SIX، استقامت و امنیت حرارتی بهتری را برای کاربردهای هوافضا و تماس الکتریکی نشان میدهند..
فیلمهای نازک تاکسی شش که از طریق کندوپاش یا رسوب لیزر پالسی منتقل میشوند در پوششهای سخت استفاده میشوند., موانع انتشار, و لایه های تابشی در ابزارهای دیجیتال خلاء.
اخیرا اضافی, تک بلورها و فیلم های همپای تاکسی شش به دلیل سوابق رفتار مغناطیسی پیش بینی نشده در واقع به فیزیک موضوع غلیظ علاقه مند شده اند., متشکل از ادعاهای فرومغناطیس دمای اتاق در نمونه های دوپ شده– اگرچه این موضوع همچنان مشکوک است و احتمالاً به جای نظم درونی دوربرد با مغناطیس ناشی از نقص مرتبط است..
مهم نیست, CaB₆ به عنوان یک سیستم مدل برای مطالعه نتایج اتصال الکترون عمل می کند, حالت های دیجیتال توپولوژیکی, و حمل و نقل کوانتومی در شبکه های پیچیده بورید.
به طور خلاصه, هگزابورید کلسیم ادغام چقرمگی معماری و راحتی عملی را در سرامیک های پیچیده نشان می دهد..
ترکیب منحصر به فرد آن از هدایت الکتریکی بالا, پایداری حرارتی, جذب نوترون, و انتشار الکترون خواص مسکونی یا تجاری اجازه می دهد تا برنامه های کاربردی در سراسر انرژی, هسته ای, الکترونیکی, و نام دامنه علم محصولات.
همانطور که سنتز و استراتژی های دوپینگ به پیشرفت ادامه می دهند, CaB₆ برای ایفای یک عملکرد بسیار حیاتی در فناوری های نسل بعدی که نیاز به کارایی چند منظوره در شرایط سخت دارند، قرار گرفته است..
5. تامین کننده
TRUNNANO تامین کننده پودر تنگستن کروی با بیش از حد است 12 سالها تجربه در حفظ انرژی نانوساختمان و توسعه فناوری نانو. پرداخت از طریق کارت اعتباری را می پذیرد, T/T, West Union و Paypal. Trunnano کالاها را از طریق FedEx برای مشتریان خارج از کشور ارسال خواهد کرد, DHL, از طریق هوا, یا از طریق دریا. اگر می خواهید در مورد پودر تنگستن کروی بیشتر بدانید, لطفا با ما تماس بگیرید و درخواست ارسال کنید([email protected]).
برچسب ها:
همه مقالات و تصاویر از اینترنت هستند. اگر هر گونه مشکل کپی رایت وجود دارد, لطفا به موقع برای حذف با ما تماس بگیرید.
از ما پرس و جو کنید