1. Fundamentalna kemija i kristalografski dizajn Taxi SIX
1.1 Okvir bogat borom i okvir elektroničkog pojasa
(Kalcijev heksaborid)
Kalcijev heksaborid (TAKSI ₆) je stehiometrijski metalni borid koji dolazi iz heksaborida rijetkih zemalja i zemnoalkalijskih, razlikuje se po svojoj jedinstvenoj mješavini ionskih, kovalentni, i svojstva metalnog lijepljenja.
Njegova kristalna struktura ima kubičnu rešetku tipa CsCl (prostorna grupa Pm-3m), gdje atomi kalcija nastanjuju rubove kocke i složeni trodimenzionalni okvir borovih oktaedara (B ₆ uređaji) ostaje u objektu tijela.
Svaki borov oktaedar sastoji se od šest atoma bora koji su kovalentno vezani u visoko simetričnom rasporedu, stvaranje krutog, mreža s manjkom elektrona podržana prijenosom troškova s elektropozitivnog atoma kalcija.
Ovaj prijenos troškova dovodi do djelomično opterećenog pojasa prijenosa, dajući taksi šestici neuobičajeno visoku električnu vodljivost za keramički proizvod– po nalogu 10 ⁵ S/m na razini sobne temperature– usprkos njegovom velikom pojasnom razmaku od približno 1,0– 1.3 eV kako je utvrđeno istraživanjem optičke apsorpcije i fotoemisije.
Početak ove misterije– visoke vodljivosti koji postoje jedan pored drugog sa značajnim pojasnim razmakom– je bio predmet opsežnog proučavanja, s konceptima koji sugeriraju vidljivost intrinzičnih stanja grešaka, vodljivost površine, ili polaronskih mehanizama vodljivosti uključujući lokalizirano kombiniranje elektron-fonon.
Nedavni izračuni prvih principa podržavaju dizajn u kojem se minimum prijenosnog pojasa dobiva uglavnom od Ca 5d orbitala, dok u valentnom pojasu dominiraju B 2p stanja, proizvodeći vitak, disperzivni pojas koji potiče kretanje elektrona.
1.2 Toplinska i mehanička sigurnost u ekstremnim slučajevima
Kao vatrostalna keramika, TAXICAB ₆ pokazuje izvanrednu toplinsku stabilnost, s prekoračenjem tališta 2200 °C i neznatan gubitak težine u inertnim postavkama ili postavkama usisavača do 1800 °C.
Njegova visoka temperatura raspadanja i smanjeni tlak pare čine ga prikladnim za arhitektonske i praktične primjene pri visokim temperaturama gdje je važna poštenost materijala pod toplinskom tjeskobom.
Mehanički, CaB ₆ posjeduje Vickersovu čvrstoću od otprilike 25– 30 GPa, postavljajući ga među najtvrđe poznate boride i odražavajući izdržljivost B– B kovalentne veze unutar oktaedarskog okvira.
Materijal također pokazuje nizak koeficijent toplinske ekspanzije (~ 6.5 × 10 ⁻⁶/ K), pridonoseći izvanrednoj otpornosti na toplinski udar– presudna kvaliteta za dijelove koji se temelje na brzim ciklusima zagrijavanja i hlađenja.
Ove stambene nekretnine, u kombinaciji s kemijskom inertnošću prema rastaljenim čelicima i troski, podupiru njegovu upotrebu u loncima, omotači termoparova, i visokotemperaturne senzorske jedinice u metalurškim i industrijskim procesnim okruženjima.
( Kalcijev heksaborid)
Štoviše, TAXICAB ₆ otkriva iznimnu otpornost na oksidaciju navedenu u nastavku 1000 °C; ipak, iznad ove granice, može doći do oksidacije površine u kalcijev borat i borni oksid, koji zahtijevaju zaštitne premaze ili operativne kontrole u oksidirajućim sredinama.
2. Putovi sinteze i mikrostrukturni dizajn
2.1 Konvencionalne i napredne tehnike izrade
Sinteza taxi šest visoke čistoće obično uključuje odgovore u čvrstom stanju između prekursora kalcija i bora na povišenim temperaturama.
Uobičajene metode uključuju smanjenje kalcijevog oksida (CaO) s bor karbidom (B ₄ C) ili važan bor pod inertnim ili vakuumskim uvjetima na temperaturnim razinama između 1200 °C i 1600 °C. ^
. Odziv bi trebao biti temeljito reguliran kako bi se izbjeglo formiranje dodatnih faza kao što su taksi četiri ili taksi dva, što može pogoršati električnu i mehaničku izvedbu.
Alternativne tehnike sastoje se od karbotermalnog smanjenja, lučno taljenje, i mehanokemijska sinteza korištenjem visokoenergetskog kugličnog mljevenja, što može smanjiti razinu temperature odziva i povećati homogenost praha.
Za guste keramičke komponente, metode sinteriranja kao što je vruće prešanje (HP) ili pokrenuti plazma sinteriranje (SPS) koriste se za postizanje gotovo teorijske gustoće uz smanjenje rasta zrna i održavanje izvrsne mikrostrukture.
SPS, posebno, omogućuje brzu konsolidaciju pri nižim temperaturama i kraćim vremenima zadržavanja, smanjenje opasnosti od isparavanja kalcija i očuvanje stehiometrije.
2.2 Doping i problematična kemija za kućnu prilagodbu
Jedan od najznačajnijih otkrića u CaB ₆ istraživačkoj studiji bila je mogućnost prilagođavanja svojih digitalnih i termoelektričnih stambenih ili poslovnih svojstava s namjernim dopingom i inženjeringom grešaka.
Zamjena kalcija lantanom (The), cerij (Ce), ili drugih elemenata rijetke zemlje uvodi dodatne davatelje naknada, značajno povećavajući električnu vodljivost i omogućujući termoelektrična djelovanja n-tipa.
Na sličan način, djelomična zamjena bora ugljikom ili dušikom može prilagoditi debljinu stanja blizu Fermijeve razine, povećanje Seebeckovog koeficijenta i ukupne vrijednosti termoelektrične vrijednosti (ZT).
Inherentni problemi, osobito poslovi s kalcijem, također igraju ključnu ulogu u određivanju vodljivosti.
Istraživačke studije pokazuju da taksi šest obično pokazuje manjak kalcija zbog isparavanja tijekom rukovanja visokom temperaturom, što dovodi do vodljivosti šupljina i djelovanja p-tipa u nekim uzorcima.
Reguliranje stehiometrije putem precizne kontrole ambijenta i enkapsulacije tijekom sinteze iz tog je razloga ključno za ponovljivu učinkovitost u digitalnim aplikacijama i aplikacijama za pretvorbu energije.
3. Praktična svojstva i fizičke fantazme u taksiju ₆
3.1 Izvanredne primjene pražnjenja elektrona i polja
CaB ₆ je poznat po svojoj niskoj funkciji– otprilike 2.5 eV– među najpristupačnijim za stabilne keramičke proizvode– što ga čini izuzetnim kandidatom za termione i površinske emitere elektrona.
Ova stambena ili poslovna nekretnina proizlazi iz mješavine visoke koncentracije elektrona i povoljnog rasporeda površinskih dipola, omogućavajući učinkovitu emisiju elektrona pri razumno nižim temperaturnim razinama u usporedbi s konvencionalnim proizvodima poput volframa (radna funkcija ~ 4.5 eV).
Zbog ovoga, Katode na bazi TAXICAB SIX koriste se u instrumentima s elektronskim snopom, uključujući skenirajuće elektronske mikroskopske leće (KOJI), zavarivači elektronskim snopom, i mikrovalne cijevi, gdje pružaju dulji životni vijek, smanjene razine radne temperature, i veću svjetlinu od konvencionalnih emitera.
Nanostrukturirani taksi šest filmova i dlaka još više pojačavaju izvedbu pražnjenja polja podizanjem otpornosti regionalnog električnog područja na oštre ideje, omogućavajući rad hladne katode u mikroelektronici usisavača i ravnim zaslonima.
3.2 Sposobnost apsorpcije neutrona i zaštite od zračenja
Dodatna ključna sposobnost CaB ₆ leži u njegovoj sposobnosti apsorpcije neutrona, uglavnom zbog visokog presjeka hvatanja toplinskih neutrona izotopa ¹⁰ B (3837 staje).
Prirodni bor sastoji se od glede 20% ¹⁰ B, i obogaćeni CaB šest s više ¹⁰ B materijala može se prilagoditi za poboljšanu učinkovitost zaštite od neutrona.
Kada neutron zabilježi jezgra ¹⁰ B, pokreće nuklearnu reakciju ¹⁰ B(n, a)⁷ Li, oslobađajući alfa čestice i ione litija koji se prikladno zaustavljaju unutar materijala, pretvarajući neutronsko zračenje u bezopasne nabijene fragmente.
To čini taxi ₆ atraktivnim materijalom za komponente koje apsorbiraju neutrone u atomskim elektranama, uloženo skladište plina, i sustavi za otkrivanje zračenja.
Za razliku od bor karbida (B ₄ C), koji može nabubriti pod neutronskim zračenjem zbog nakupljanja helija, CaB ₆ pokazuje vrhunsku dimenzijsku sigurnost i otpornost na oštećenja od zračenja, posebno na povišenim temperaturama.
Njegov visoki faktor taljenja i kemijska postojanost dodatno poboljšavaju njegovu održivost za dugoročnu primjenu u nuklearnim okruženjima.
4. Nastanak i industrijske primjene u naprednim tehnologijama
4.1 Termoelektrična pretvorba energije i povrat otpadne topline
Kombinacija visoke električne vodljivosti, umjereni Seebeckov koeficijent, i smanjena toplinska vodljivost (zbog širenja fonona okvirom bora) postavke CaB ₆ kao obećavajući termoelektrični materijal za alat- prikupljanju energije na visokim temperaturama.
Dopirane varijante, posebno La-dopirani taksi SIX, su zapravo pokazali da ZT vrijedi nadmašiti 0.5 na 1000 K, s kapacitetom za više poboljšanja putem nanostrukturiranja i dizajna ograničenja zrnatosti.
Ovi proizvodi se otkrivaju za upotrebu u termoelektričnim generatorima (TEG-ovi) koji opasni otpad pretvaraju u topli– od čeličnih sustava grijanja, ispušni sustavi, odnosno elektrane– u korisnu električnu energiju.
Njihova sigurnost u zraku i otpornost na oksidaciju pri povišenim temperaturnim razinama nude značajnu prednost u odnosu na tradicionalne termoelektrike poput PbTe ili SiGe, koji zahtijevaju zaštitnu atmosferu.
4.2 Napredni premazi, Kompoziti, i kvantne materijalne platforme
Prošle skupne prijave, TAXICAB ₆ integriran je izravno u kompozitne materijale i korisne slojeve za povećanje čvrstoće, otpornost na trošenje, i karakteristike elektronskog pražnjenja.
Na primjer, Lagani aluminijski ili bakreni matrični spojevi poboljšani TAXI SIX-om pokazuju bolju izdržljivost i toplinsku sigurnost za aplikacije u zrakoplovstvu i električnim kontaktima.
Tanki filmovi taksi šest preneseni raspršivanjem ili pulsnim laserskim taloženjem koriste se u čvrstim premazima, difuzijske prepreke, i emisioni slojevi u vakuumskim digitalnim alatima.
Ekstra u zadnje vrijeme, pojedinačni kristali i epitaksijalni filmovi taksija šest zapravo su pobudili zanimanje za fiziku kondenziranog izdanja zbog zapisa o nepredviđenom magnetskom ponašanju, koji se sastoji od tvrdnji o feromagnetizmu na sobnoj temperaturi u dopiranim uzorcima– iako je to i dalje upitno i vjerojatno povezano s magnetizmom induciranim kvarom umjesto s intrinzičnim dalekometnim redom.
nema veze, CaB ₆ služi kao modelni sustav za proučavanje rezultata spajanja elektrona, topološka digitalna stanja, i kvantni transport u kompleksnim boridnim rešetkama.
Ukratko, kalcijev heksaborid primjer je spajanja arhitektonske čvrstoće i praktične pogodnosti u sofisticiranoj keramici.
Njegova jedinstvena mješavina visoke električne vodljivosti, toplinska stabilnost, apsorpcija neutrona, i emisija elektrona u stambenim ili poslovnim objektima omogućuje primjenu u različitim energetskim područjima, nuklearni, elektronski, i imena domena znanosti o proizvodima.
Kako strategije sinteze i dopinga nastavljaju napredovati, CaB ₆ je pozicioniran da igra značajno vitalnu funkciju u tehnologijama sljedeće generacije kojima je potrebna multifunkcionalna učinkovitost u teškim uvjetima.
5. Dobavljač
TRUNNANO je dobavljač sferičnog volframovog praha s preko 12 godine iskustva u očuvanju energije u nanogradnjama i razvoju nanotehnologije. Prihvaća plaćanje putem kreditne kartice, T/T, West Union i Paypal. Trunnano će slati robu kupcima u inozemstvu putem FedExa, DHL, zračnim putem, ili morem. Ako želite saznati više o sferičnom prahu od volframa, slobodno nas kontaktirajte i pošaljite upit([email protected]).
oznake:
Svi članci i slike su s interneta. Ako postoje problemi s autorskim pravima, kontaktirajte nas na vrijeme za brisanje.
Upitajte nas