ВИПУСКНАКВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА ІНЖЕНЕРА
(Дипломнаробота)
Тема:Діелектричні композити на основі модифікованого субмікронного титанатубарію і ціанові ефіру ПВС
Зміст
ВСТУП
1. АНАЛІТИЧНИЙОГЛЯД
1.1 Органо-неорганічні композиційні матеріали
1.2 Діелектричні матеріали
1.2.1Основние види діелектричних матеріалів
1.2.2 Основні типи і особливості сегнетоелектриків
1.2.3 Найважливіші характеристики діелектриків
1.2.4 Фактори, що впливають на властивості діелектричнихматеріалів
1.3 Матеріали з високою діелектричною проникністю
1.3.1 Діелектричні полімерні матеріали
1.3.2 Неорганічні діелектричні матеріали
1.3.3 титанат барію - сегнетоелектрик з надвисокою діелектричноюпроникністю
1.3.3.1 Структурні особливості кристалів BaTiO 3
1.3.3.2 Залежність діелектричних властивостей BaTiO 3 від температури
1.3.3.3 Вплив домішок на діелектричні властивості BaTiO 3
1.3.4 Органо-неорганічні діелектричні композити
2. МЕТА І ЗАВДАННЯРОБОТИ
3.ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
3.1 Об'єкти та методи дослідження
3.1.1 Хімічні реактиви
3.2 Методи синтезу
3.2.1 Модифікуваннятитанату барію введенням оксидних добавок золь-гель методом
3.2.2 Виготовлення композитів складу ЦЕПС-BaTiO 3
3.3 Методи дослідження
3.3.1 Адсорбція кислотно-основних індикаторів
3.3.2 Електронна спектроскопія дифузного відбиття
3.3.3 Атомно-силова мікроскопія
3.3.4 Вимірювання питомої поверхні
3.3.5 Вимірювання діелектричних властивостей
4. РЕЗУЛЬТАТИ ІОБГОВОРЕННЯ
4.1 Зміна діелектричної проникності композитівЦЕПС-BaTiO 3 вВнаслідок модифікування титанату барію
4.2 Зміна функціонального складу поверхні зразківBaTiO 3 в результаті модифікування
4.3 Зміна фазового складу поверхневого шару BaTiO3 вВнаслідок модифікування
4.4 Вплив модифікування на питому поверхню BaTiO 3
4.5 Вплив модифікування BaTiO 3 оксидними добавками на структуру поверхневого шару композитів
5. ВИСНОВОК ІВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА
ДОДАТОК А
ДОДАТОК Б
ДОДАТОК В
ВСТУП
Полірозмірно-неорганічні композити знаходять широке застосуванняв різних областях техніки завдяки поєднанню властивостей полімеру іфункціонального наповнювача, що дозволяє отримувати матеріали з регульованимихарактеристиками в залежності від відношення компонентів, розміру частинокнаповнювача та умов синтезу. Застосування композитів дозволяє поєднуватигідності полімерної матриці (гнучкість, стійкість до механічнихвпливів) і високі електрофізичні властивості твердотільних функціональнихнаповнювачів, створювати гнучкі технології і знижувати собівартість виробівелектронної техніки. Оскільки властивості композитів визначаються структуроюміжфазного шару, то вони в значній мірі залежать від величини поверхні наповнювачаі змісту функціональних груп.
У зв'язку з цим модифікування і оптимізація функціональногоскладу поверхні наповнювачів є ефективним підходом до отриманнякомпозитів із заданими характеристиками, що обумовлює актуальність і практичнузначущість роботи.
Композити на основі матриці з ціанетілового ефіруполівінілового спирту (ЦЕПС) з диспергованих у ній титанату барію (BaTiO 3 ) застосовують в якості захисного діелектричного шарув електролюмінесцентних джерелах світла. Однією з найважливіших характеристик цихматеріалів є висока діелектрична проникність ( e ). В даній роботі дослідженаможливість підвищення діелектричної проникності розглянутих композитівшляхом модифікування поверхні субмікрочастіц BaTiO 3 оксидними наноструктурами.
1. АНАЛІТИЧНИЙОГЛЯД
1.1Органо-неорганічні композиційні матеріали
Композиційніматеріали (композити) - багатокомпонентніматеріали, як правило, складаються з пластичної основи (матриці), армованоїнаповнювачами (дисперсними, волокнистими, хлопьевідний і т.д.), що володіютьспецифічними властивостями (наприклад, високою міцністю, жорсткістю і т.д.)[1]. Поєднання різнорідних речовин призводить до створення нового матеріалу,властивості якого кількісно і якісно відрізняються від властивостей кожного зйого складових. Варіювання складу матриці і наповнювача, їх співвідношення, атакож ступеня дисперсності та інших характеристик наповнювача дозволяєотримувати широкий спектр матеріалів з необхідним набором властивостей. У порівнянні зрядом інших класів матеріалів композити відрізняються легкістю в поєднанні зполіпшеними механічними властивостями [2-4]. Використання композитів зазвичайдозволяє зменшити масу конструкції при збереженні або поліпшенні їїмеханічних характеристик.
Підбір оптимальногоспіввідношення між компонентами і регулювання їх фізико-хімічниххарактеристик забезпечує одержання композиційних матеріалів з необхіднимизначеннями міцності, жароміцності, модуля пружності, абразивної стійкості, а такожстворення композицій з необхідними магнітними, діелектричними,радіопоглинаючі та іншими спеціальними властивостями.
Виділяютьдва основних види полімерних сполучних (матриць) - на основі термореактивних ітермопластичних полімерів. В останні роки в якості сполучних все ширшезастосовують також суміші на основі обох типів полімерів, а також різні типимодифікованих в'яжучих [5].
Порядзі сполучною, найважливішим елементом структури полімерних композиційнихматеріалів є наповнювачі. Функції наповнювача в полімернихкомпозиційних матеріалах вельми різноманітні - від формування комплексумеханічних властивостей до додання матеріалу різноманітних специфічних властивостей[5]. Наповнювач визначає міцність, жорсткість і деформованість матеріалу, аматриця забезпечує його монолітність, передачу напруги в наповнювачі тастійкість до різних зовнішніх впливів. В залежності від типу наповнювачакомпозиційні матеріали з полімерною матрицею діляться на склопластики,углепластики, органопластікі, текстоліти, композити з порошковими наповнювачамиі т.д. [6]. Використання наповнювачів дозволяє змінювати механічні,електромагнітні, фізико-хімічні характеристики вихідного полімеру, а, вряді випадків, і знижувати вартість кінцевого композиту в порівнянні зівартістю полімеру за рахунок використання більш дешевого, ніж полімер,наповнювача.
Полімерні композиційні матеріалиназивають також гібридними матеріалами , отриманими за рахунок взаємодії хімічнорізних складових (компонентів), які формують певну структуру,відмінну від структур вихідних реагентів, але часто успадковується певнімотиви і функції вихідних структур [7].
Основніметоди отримання гібридних матеріалів - інтеркаляційних, темплатного синтезу,золь-гель процес, гідротермальний синтез. Для природних композитів розмір неорганічних часток лежить вмежах від декількох мікрон до декількох міліметрів, внаслідок чогоматеріал стає неоднорідним, що іноді можна помітити навіть неозброєнимоком. Якщо зменшувати розмір неорганічних часток такого матеріалу до розмірумолекул органічної частини (декількох нанометрів), то можна підвищитиоднорідність композиту і отримати поліпшені або навіть абсолютно нові властивостіматеріалу. Такі композити часто називають гібридними наноматеріалів [7]. Неорганічними будівельними блоками таких матеріалів можуть бутинаночастинки, макромолекули, нанотрубки, шаруваті речовини (включаючи глини, шаруваті подвійні гідроксиди,деякі ксерогелі).
Застосуваннякомпозиційних матеріалів забезпечує новий якісний стрибок у збільшенніпотужності двигунів, енергетичних і транспортних установок, зменшенні масимашин і приладів.
...
