1. Таксидің негізгі химиясы және кристаллографиялық дизайны SIX
1.1 Борға бай жақтау және электронды жолақ шеңбері
(Кальций гексбориді)
Кальций гексбориді (ТАКСИ ₆) сирек-жер және сілтілі-жер гексаборидтерінің ағымынан шығатын стехиометриялық металл борид., иондардың бірегей қоспасымен ерекшеленеді, ковалентті, және металдық байланыстыру қасиеттері.
Оның кристалдық құрылымы текше CsCl типті торды қабылдайды (ғарыш тобы Pm-3m), онда кальций атомдары текше шеттерін және бор октаэдрлерінің күрделі үш өлшемді қаңқасын мекендейді. (B ₆ құрылғылар) дене мекемесінде қалады.
Әрбір бор октаэдры жоғары симметриялы орналасуда ковалентті түрде жабысқан алты бор атомынан тұрады., қаттылықты құру, электропозитивті кальций атомынан шығындарды тасымалдау арқылы қолдау көрсетілетін электронды тапшылық желі.
Бұл шығындарды тасымалдау ішінара жүктелген тасымалдау жолағына әкеледі, такси алтыға керамикалық бұйым үшін әдеттен тыс жоғары электр өткізгіштікпен қамтамасыз ету– тапсырысы бойынша 10 ⁵ С/м бөлме температурасы деңгейінде– шамамен 1,0 үлкен жолақ аралығына қарамастан– 1.3 eV оптикалық абсорбция және фотоэмиссиялық зерттеулермен анықталған.
Бұл жұмбақтың басы– айтарлықтай жолақ аралығымен қатар орналасқан жоғары өткізгіштік– жан-жақты зерттеу нысанына айналды, ішкі ақаулық күйлердің көрінуін болжайтын тұжырымдамалармен, беттік өткізгіштік, немесе локализацияланған электронды-фононды біріктіруді қоса алғанда, полярикалық өткізгіш механизмдер.
Соңғы бірінші қағидаттардың есептеулері беру жолағы минимумы негізінен Ca 5d орбитальдарынан алынатын дизайнды қолдайды., ал валенттілік жолағында B 2p күйлері басым, жіңішке шығарады, электрон қозғалысына ықпал ететін дисперсиялық жолақ.
1.2 Төтенше мәселелердегі жылу және механикалық қауіпсіздік
Отқа төзімді керамика ретінде, TAXICAB ₆ ерекше термиялық тұрақтылықты көрсетеді, асатын балқу температурасымен 2200 ° C және инертті немесе шаңсорғыш параметрлерінде шамалы салмақ жоғалту 1800 ° C.
Оның жоғары ыдырау температурасы және төмендетілген бу қысымы оны термиялық алаңдаушылық кезінде материалдық адалдық маңызды болатын жоғары температуралы сәулеттік және практикалық қолданбаларға сәйкес етеді..
Механикалық түрде, CaB ₆ шамамен 25 Викерс беріктігіне ие– 30 GPa, оны ең қатты белгілі боридтердің қатарына жатқызып, В. төзімділігін көрсетеді– B октаэдрлік шеңбердегі коваленттік байланыс.
Материал сонымен қатар жылу кеңеюінің төмен коэффициентін көрсетеді (~ 6.5 × 10 ⁻⁶/ Қ), тамаша термиялық соққыға төзімділікке ықпал етеді– жылдам қыздыру және салқындату циклдарына негізделген бөлшектер үшін маңызды сапа.
Бұл тұрғын үйлер, балқытылған болаттар мен шлактарға қатысты химиялық инерттілігімен үйлеседі, оның тигельдерде қолданылуын негіздейді, термопарлы қабықтар, және металлургиялық және өнеркәсіптік өңдеу орталарында жоғары температураны өлшеу қондырғылары.
( Кальций гексбориді)
Оның үстіне, TAXICAB ₆ төменде көрсетілген тотығуға ерекше төзімділікті көрсетеді 1000 ° C; дегенмен, осы шектен жоғары, бетінің кальций боратына және бор оксидіне дейін тотығуы мүмкін, тотықтырғыш орталарда қорғанысты өңдеуді немесе операциялық басқаруды қажет етеді.
2. Синтез жолдары және микроқұрылымдық дизайн
2.1 Кәдімгі және жетілдірілген өндіру әдістері
Жоғары тазалықтағы такси алты синтезі әдетте жоғары температурада кальций мен бор прекурсорлары арасындағы қатты күйдегі реакцияларды қамтиды..
Әдеттегі әдістерге кальций оксидінің төмендеуі жатады (CaO) бор карбидімен (B ₄ C) арасындағы температура деңгейінде инертті немесе вакуумдық жағдайларда маңызды бор 1200 ° C және 1600 ° C. ^
. Төрт такси немесе 2 такси сияқты қосымша фазалардың пайда болуын болдырмау үшін жауап мұқият реттелуі керек., электрлік және механикалық өнімділікті нашарлатуы мүмкін.
Баламалы әдістер карботермиялық төмендеуден тұрады, доғалық балқу, және жоғары энергиялы шарикті фрезерлеуді қолдану арқылы механикалық-химиялық синтез, бұл жауап температурасының деңгейін төмендетуі және ұнтақ біртектілігін арттыруы мүмкін.
Тығыз керамикалық компоненттерге арналған, ыстық престеу сияқты агломерациялау әдістері (HP) немесе плазмалық агломерацияны іске қосыңыз (SPS) дәннің өсуін төмендете отырып және үлкен микроқұрылымдарды сақтай отырып, теориялық тығыздықты қамтамасыз ету үшін қолданылады..
SPS, арнайы, төмен температурада және қысқа тұру уақытында жылдам біріктіруге мүмкіндік береді, кальцийдің ұшпалану қаупін азайту және стехиометрияны сақтау.
2.2 Үйде реттеуге арналған допинг және шығарылатын химия
CaB ₆ зерттеуіндегі ең маңызды жетістіктердің бірі оның цифрлық және термоэлектрлік тұрғын үй немесе коммерциялық қасиеттерін әдейі допингпен және ақаулы инженериямен бейімдеу мүмкіндігі болды..
Кальцийді лантанмен алмастыру (The), церий (Ce), немесе басқа сирек кездесетін элементтер қосымша ақы провайдерлерін енгізеді, электр өткізгіштігін айтарлықтай арттырады және n-типті термоэлектрлік әрекеттерге мүмкіндік береді.
Сол сияқты, борды көміртегімен немесе азотпен ішінара ауыстыру Ферми деңгейіне жақын күйлердің қалыңдығын реттей алады., Зеебек коэффициентін және жалпы термоэлектрлік мәнді жоғарылату (ЗТ).
Ішкі мәселелер, әсіресе кальций жұмысы, өткізгіштігін анықтауда да маңызды қызмет атқарады.
Зерттеулер көрсеткендей, такси алты жоғары температурада жұмыс істеу кезінде ұшпалыққа байланысты кальций тапшылығын көрсетеді., кейбір үлгілерде саңылау өткізгіштікке және p-түріндегі әрекеттерге әкеледі.
Синтез кезінде қоршаған ортаны дәл бақылау және инкапсуляция арқылы стехиометрияны реттеу цифрлық және қуатты түрлендіру қолданбаларында қайталанатын тиімділік үшін өте маңызды..
3. Таксидегі практикалық қасиеттер мен физикалық фантастика ₆
3.1 Ерекше электронды разряд және өріс разряды қолданбалары
CaB ₆ төмен жұмыс функциясымен танымал– шамамен 2.5 eV– тұрақты керамикалық бұйымдар үшін ең қолжетімді өнімдердің бірі– оны термиондық және аймақтық электронды эмитенттерге ерекше үміткер етеді.
Бұл тұрғын немесе коммерциялық мүлік жоғары электрондар концентрациясы мен пайдалы беттік диполь орналасуының қоспасынан пайда болады., вольфрам сияқты кәдімгі өнімдерге қарағанда, салыстырмалы түрде төмендетілген температура деңгейінде тиімді электронды эмиссияны қамтамасыз ету (жұмыс функциясы ~ 4.5 eV).
Бұл үшін, TAXICAB SIX негізіндегі катодтар электронды сәулелік аспаптарда қолданылады, сканерлеуші электронды микроскопиялық линзаны қоса алғанда (ҚАЙСЫ), электронды сәулелік дәнекерлеушілер, және микротолқынды түтіктер, онда олар ұзақ өмір сүруді қамтамасыз етеді, жұмыс температурасының төмендеуі, және кәдімгі эмитенттерге қарағанда жоғары жарықтық.
Наноқұрылымдық такси алты фильмі мен шаштары өткір идеялармен аймақтық электрлік аймақтың қаттылығын арттыру арқылы өріс разрядының өнімділігін одан да арттырады, шаңсорғыш микроэлектроника мен жалпақ панельді дисплей экрандарында салқын катодты жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
3.2 Нейтрондарды сіңіру және радиациядан қорғау мүмкіндіктері
CaB ₆ қосымша маңызды мүмкіндігі оның нейтрондарды сіңіру қабілетінде жатыр, негізінен ¹⁰ B изотопының жоғары термиялық нейтронды ұстау қимасына байланысты (3837 қоралар).
Табиғи бор мыналардан тұрады 20% ¹⁰ Б, және үлкен ¹⁰ B материалы бар байытылған CaB алты нейтронды қорғаудың тиімділігін арттыру үшін бейімделуі мүмкін.
Нейтрон ¹⁰ B ядросымен жазылған кезде, ол ядролық реакцияны бастайды ¹⁰ B(n, а)⁷ Ли, материалдың ішінде ыңғайлы тоқтатылатын альфа бөлшектері мен литий иондарын шығару, нейтрондық сәулеленуді тікелей зиянсыз зарядталған фрагменттерге айналдыру.
Бұл таксиді ₆ атом электр станцияларындағы нейтронды сіңіретін компоненттер үшін тартымды материал етеді., инвестицияланған газ қоймасы, және радиацияны анықтау жүйелері.
Бор карбидінен айырмашылығы (B ₄ C), гелийдің жиналуына байланысты нейтрондық сәулелену кезінде ісінуі мүмкін, CaB ₆ жоғары өлшемді қауіпсіздікті және радиациялық зақымға төзімділікті көрсетеді, әсіресе жоғары температурада.
Оның жоғары балқу коэффициенті және химиялық төзімділігі ядролық ортада ұзақ мерзімді орналастыру үшін оның өміршеңдігін қосымша жақсартады..
4. Жетілдірілген технологиялардағы пайда болатын және өнеркәсіптік қолданбалар
4.1 Термоэлектрлік энергияны түрлендіру және қалдық жылуды қалпына келтіру
Жоғары электрөткізгіштік комбинациясы, орташа Зеебек коэффициенті, және жылу өткізгіштігінің төмендеуі (нысан бор қаңқасы арқылы фононның таралуына байланысты) параметрлері CaB ₆ құрал үшін перспективті термоэлектрлік материал ретінде- жоғары температурада энергия жинауға.
Допингтік нұсқалар, әсіресе ла-допты такси ALTI, шын мәнінде асып түсетін ZT құнын көрсетті 0.5 сағ 1000 Қ, наноқұрылымдау және астық шекті дизайны арқылы жақсарту мүмкіндігі бар.
Бұл өнімдер термоэлектрлік генераторларда қолдану үшін ашылды (TEGs) қауіпті қалдықтарды жылытуға айналдыратын– болат жылыту жүйелерінен, шығару жүйелері, немесе электр станциялары– пайдалы электр қуатына айналдырады.
Олардың ауадағы қауіпсіздігі және жоғары температура деңгейінде тотығуға төзімділігі PbTe немесе SiGe сияқты дәстүрлі термоэлектриктерге қарағанда айтарлықтай артықшылық береді., қорғаныс атмосферасын қажет етеді.
4.2 Жетілдірілген жабындар, Композиттер, және кванттық материал платформалары
Бұрынғы жаппай қолданбалар, TAXICAB ₆ беріктікті арттыру үшін композициялық материалдар мен пайдалы қабаттарға біріктірілуде, тозуға төзімділік, және электронды разрядтық сипаттамалары.
Мысалы, TAXI SIX күшейтілген жеңіл салмақты алюминий немесе мыс матрицалық қосылыстар аэроғарыштық және электрлік контактілі қолданбалар үшін жақсы төзімділік пен жылу қауіпсіздігін көрсетеді..
Шашырату немесе импульстік лазерлік тұндыру арқылы тасымалданатын алты таксидің жұқа фильмдері қатты жабындарда қолданылады., диффузиялық кедергілер, және вакуумдық цифрлық құралдардағы эмиссиялық қабаттар.
Соңғы уақытта қосымша, Такси алтысының монокристалдары мен эпитаксиалды фильмдері күтпеген магниттік мінез-құлық жазбаларына байланысты конденсацияланған физикаға қызығушылық танытты., қоспаланған үлгілердегі бөлме температурасындағы ферромагнетизм туралы мәлімдемелерден тұрады– бірақ бұл күмәнді болып қала береді және ішкі ұзақ мерзімді тәртіптің орнына ақаудан туындаған магнетизммен байланысты болуы мүмкін.
Маңызды емес, CaB ₆ электронды байланыс нәтижелерін зерттеуге арналған үлгілік жүйе ретінде қызмет етеді, топологиялық цифрлық күйлер, және күрделі боридті торлардағы кванттық тасымалдау.
Қысқаша, кальций гексабориді күрделі керамикадағы архитектуралық беріктік пен практикалық ыңғайлылықтың бірігуін көрсетеді..
Оның жоғары электр өткізгіштігінің бірегей қоспасы, термиялық тұрақтылық, нейтронды сіңіру, және электронды эмиссиялық тұрғын үй немесе коммерциялық сипаттар энергия бойынша қолданбаларға мүмкіндік береді, ядролық, электронды, және өнімдер туралы ғылым домен атаулары.
Синтездеу және допинг стратегиялары ілгерілеуді жалғастыруда, CaB ₆ ауыр жағдайларда көп функциялы тиімділікті қажет ететін келесі ұрпақ технологияларында маңызды рөл атқаратындай етіп орналастырылған..
5. Жеткізуші
TRUNNANO - сфералық вольфрам ұнтағының жеткізушісі 12 нано-құрылыс энергиясын үнемдеу және нанотехнологияларды дамытудағы көп жылдық тәжірибе. Несие картасы арқылы төлемді қабылдайды, Т/Т, West Union және Paypal. Trunnano тауарларды FedEx арқылы шетелдегі тұтынушыларға жеткізеді, DHL, әуе арқылы, немесе теңіз арқылы. Сфералық вольфрам ұнтағы туралы көбірек білгіңіз келсе, бізбен байланысып, сұрау жіберіңіз([email protected]).
Тегтер:
Барлық мақалалар мен суреттер Интернеттен алынған. Авторлық құқық мәселелері болса, жою үшін уақытында бізге хабарласыңыз.
Бізден сұраңыз