Sidabrinis rutulys keramikoje • Aleksejus Yapryntsev • Mokslinis "Elementų" dienos vaizdas • Fizika

Sidabrinis rutulys keramikoje

Ši nuotrauka, nufotografuota naudojant nuskaitymo elektroninį mikroskopą ir tada dažytos, užfiksuoja sidabro mikrosferą, kurios skersmuo yra apie 10 mikronų ir kuris yra apsuptas keraminėmis dalelėmis su Bi2Sr2Co2Ox (raudonos dėmės fone) – perovskite klasės medžiagos su labai įdomių savybių, ypač aukštos temperatūros superlaidžiu. Kartu sidabras ir keramika sudaro sudėtingą medžiagą su vienodai įdomiomis savybėmis: ji atlieka elektros srovę (p-tipo puslaidininkį), tačiau taip pat labai blogai atlieka šilumą. Tai reiškia, kad šioje medžiagoje galite sukurti reikšmingą temperatūros gradientą, dėl kurio atsiras sklaidos pasiskirstymas, taigi ir elektrodų jėgos atsiradimas (efektas Seebeckas). Tokia šiluminės energijos transformacija į elektros energiją yra svarbi ir svarbi savybė, nes šiuo metu daugiau kaip pusė žmogaus pagamintos energijos prarandama šilumos forma. Ir tokios sudėtinės medžiagos pagaminti termoelektriniai įtaisai padės sumažinti šiuos nuostolius.

Norint gauti tokios sudėtingos kompozicijos keramikos, būtina tiksliai suderinti visų komponentų (bismuto, stroncio,kobaltas ir sidabras), vienodai sumaišydami jų šaltinius (tai gali būti atitinkamų oksidų milteliai ir atitinkamų druskų vandeniniai tirpalai) tarpusavyje. Tada gautas mišinys perduodamas į kietą būseną, bandant išlaikyti didelį komponentų sklaidą – šiuo atveju yra specialių metodų, pavyzdžiui, sol-gelio. Iš mišinio susidaro cilindras, kurio vienas iš galų yra lydinio lazerio spinduliuote. Tuo tikslu medžiaga lėtai ištraukiama iš lydalo zonos, o tai lemia jos kristalizaciją – paprastai ištemptų 10-200 mikronų dydžio kristalų rinkinio forma. Šis "pjedestalo" metodas (žr. "Lazeriniu būdu kaitinamas pjedestalo augimas") yra vienas iš klasikinių monokristalų auginimo būdų.

Įdomi sferinė sidabro dalelės forma yra dėl kristalizacijos iš lašelio. Skystas sidabras nešlapuoja keramikos, o išlydytoje būsenoje kompozicija yra sidabro lašelių pavidalo keramikos lydyne, kaip emulsija aliejus-vandenyje. Kadangi lydymosi temperatūra sidabro yra didesnis nei keramikos, jis pirmiausia pradės kristalizuotis iš jo lydalo lašelių, platinamų keramikos lydyme.Sidabrinių dalelių paviršiuje esančios žingsnios formos – nugarinės piliakalnės – gali būti formuojamos įvairiais būdais: jie gali būti ir realūs formuojamo kristalo kraštai, ir kinematinės atominių laiptelių suspaudimo bangos, atsirandančios dėl konvekcinių srovių aplink kristalizuojantį lašą. Iš kinematinių bangų galima atskirti tikrus makrostepius (susidariusius veideliais) lyginant etapo kontūrų apvalumą. BapieDidelis apvalumas rodo didesnį vidutinį lūžio tankį žingsnio pabaigoje, tai yra kinematinės bangos buvimas. Be to, kinematinės bangos yra nebalansiniai objektai ir linkę pereiti prie kristalo veidų. Paveiksle matome tik tokį aiškių kontūrų formavimo procesą suapvalintais žingsniais. Kitaip tariant, rutuliai ant rutulio yra kinetinės bangos, o daugiakampiai – kristalo veidai.

Nuotrauka iš straipsnio M.A. Madre ir kt., 2016. Termoelektriniai elementai. Jis buvo pateiktas žurnalo "Materials Today" viršelyje.

Taip pat žr. Aukštos temperatūros superlaidį:
Aukštos temperatūros sąsajos superlaidumo šaltinis pasirodė esantis atomo vario oksido sluoksnis, Elements, 11/13/2009.

Aleksejus Yapryntsev


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: