Способ получения неорганических стеклообразных пленок

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИтЧЕСКИХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПЛЕНОК из газовой фазы оксида фосфора в присутствии паров воды с последунмцим отделением пленок, отличающийся 7ем, что, с целью получения пленок, давеющих различные коэффициенты термического расширения ограничивающих поверхностей, процесс ведут на поверхности твердой подложки, полученной пребсованием смеси оксидов, при атмосферном давлении и температуре не менее и не более температуры спекания или плавления компонентов подложки, а отделение пленки осуществляют охлаждением со скоростью не менее 2СО С/мин.

3(ЗР С 04 В 41 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ARTOPCNOMV СВИДПВЪСтвм (21) 3320145/29-33 (22) 10.04.81 (46) 15.08.83. Бюл. В 30 (72)I О.С.Сироткин, М.Ю.Хитров и Е.В.Кузнецов (71) Казанский химико-технологический институт им. С.И.Кирова, (53) .666.295(088.8). (56) 1. Заявка Великобритании

В 1384014, кл. С 04 В 35/00, 1975.

2. Заявка Великобритании

9 1436208, кл С 03 В 18/02, 1976 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПЛЕНОК из газовой фазы оксида фосфора в присутствии паров воды с последующим отделением пленок, о т л и ч а ю щ и и c s тем, что, с целью получения пленок, имеющих различные коэффициенты термического расширения ограничивающих поверхностей, процесс ведут на поверхности твердой подпокки, полученной прессованием смеси оксидов, при атмосферном давлении и температуре не менее 300 С и не более температуры спекания или плавления компонентов подлоики, а отделение пленки осуществляют охлаждением со скоростью не менее 200 С/мин.

1035016

Изобретение относится к синтезу неорганических высокомолекулярных соединений и может найти применеиие

1 для полуумения системно- анизотропных стеклообразных пленок с различными физико-химическими характеристиками.

Известен способ получения пленки тугоплавкого материала, согласна которому пленка тугоплавкого соединения (несодержащего кислорода и почти несодержащего дефектов крис- 1() таллической структуры) образуется при осаждении этого соединения (карбиды титана, кремния, циркония, гафния, ванадия, хрома или бора, бориды и нитриды этих металлов и алюми- 15 ния или элементарные бор или кремний) на поверхность пленки пиролитичес— кого графита. Пленка графита осаждается на инертную жидкую подложку (медь, золото, платина). Пленку туго-р() плавкого соединения затем отделяют от пленки графита (1 1.

Этот способ позволяет получить осажденное из паровой фазы тугоплавкое соединение в виде пленки, но 25 предусматривает полную ее изотропность, т.е. пленка имеет постоянный состав в любой ее точке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения стеклообразных пленок путем перевода вещест

ЗО ва, образующего пленку, или компонентов этого вещества в парообразное состояние под вакуумом, конденсацию паров в твердое состояние на поверхности жидкости и отделение сконденсированной пленки от жидкости. Пленка может быть образована осаждением одного вещества и одновременным осаждением различных компонентов или последовательным осаждением ком- 0 понентов (2 J.

Недостатками этого способа являются трудности . получения пленок с непрерывным изменением состава по толщине, поскольку при взаимодействии различных компонентов в газовой фазе практически невозможно регулировать осаждение требуемых продуктов по всей длине реакционной зоны, вследствие низкой температуры жнейкой подложки диффузии и взаимодействйя компонентов в твердой фазе не происходят, в результате слоистые пленки, полученные по прототипу, имеют четко выраженные границы раздела, что при знаCÑ чительных циклических изменениях температуры приводит к их расслаиванию. Кроме того, использование вакуумной техники, т.е. малых концентраций газовых фаз, не обеспечивает вы- Я) сокой скорости роста пленок.

Пелью изобретения является получение пленок, имеющих различные коэффициенты термического расширения ограничивающих поверхностей. 65

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неорганических стеклообразных пленок из газовой фазы оксида фосфора в присутствии паров воды с последующим отделением пленок, процесс ведут на поверхности твердой подложки, полученной прессованием смеси оксидов, при атмосферном давлении и температуре не менее

300 С и не более температуры спекания или плавления компонентов под-. ложки, а отделение пленки осуществляют охлаждением со скоростью не менее 200 С/мин.

Пример 1. В качестве твердой подложки используют таблетку размером 30-10 1 мм, отпрессованную при 650 МПа из порошка оксида кальция. Таблетку обрабатывают в течение 1 ч при 800 С газообразным оксио дом фосфора в присутствии паров воды после чего, не производя охлаждения, таблетку извлекают из высокотемпературной зоны {Т„„ СаО 2580 С). При остывании таблетки со скоростью

300 С/мин происходит отслоение обрао зовавшейся на поверхности стеклообразной пленки полифосфата кальция. Послойный анализ пленки на время-пролетном лазерном масс-спектрометре показывает следующее распределение элементов то толщине пленки: соотношение P/Ñà меняется от величины, близкой к со у одной поверхности пленки,практически до 0 у другой, Вследствие различного химического состава поверхностных слоев они имеют различные коэффициенты термического расширения.

Температура текучести этой пленки

560 С.

Пример 2. В качестве твердой подложки используют таблетку размером

30 10 1 мм, отпрессованную из порошка оксида магния (Т М О 2800 С) . Таблетку обрабатывают в,течение двух часов при 300 С, Охлаждение осуществляют со скоростью 200 С/мин, Пленка в процессе охлаждения отделяется от подложки без повреждений и имеет различные коэффициенты термического расширения ограничивающих ее поверхностей.

Пример 3. В качестве материала твердой подложки используют порошок из оксида кальция.

Процесс получения пленки ведут в системе парогазовая фаза Р4 О„ -Н20 при 1000 С в течение 40 мин.

В результате взаимодействия масса пленки, синтезированная на 1 см подложки, составляет 10 мг: а) охлаждение образца осуществляют со скоростью 200ОC/ìèí продувкой воздуха через реакционную зону (однородная прозрачная стеклообразная

1035016

Составитель P.Ìàëüêîâà

Редактор A.Ãóëüêî Техред М.Надь КорректорС.Шекмар

Заказ 5749/20 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП Патент, r..jjæãîðîä, ул.Проектная,4 пленка отделяется от подложки без повреждений); б) охлаждение образца осуществляют перемещением его в специальном зажиме непосредственно из реакцион.ной зоны (1000 С) на воздух (25 С) (скорость остывания около 800 С/мин, пленка отделяется без повреждений) .

Пленки, получаемые данными спосо=, бами, имеют различные коэффициенты термического расширения ограничивающих их поверхностей.

Пример 4. В качестве материала для подложки можно использовать смеси любых совместимых тугоплавких .оксидов, Так для получения трехкомпонентных пленок при однокомпонентной газовой фазе (Р+О„ в присутствии паров воды, но вода играет роль катализатора) подложку изготавливают прессованием смеси двух оксидов

6 02 и М О в соотношении 1:2 Т„„

5iOg 1600 С) .

Подложку, содержащую оксиды магния и кремния, обрабатывают P+Ozz—

Н20 при 1100 С в течение 1 ч. Охлаждение ведут со скоростью 500 С/мин

Получаемая пленка отделяется без повреждений и имеет различные коэффициенты термического расширения, ограничивающих ее поверхностей.

Различие коэффициентов термического расширения поверхностей пленки. оценивают по величине изгиба последней при нагревании. Для этого один конец пленки стандартной длины закрепляют, производят нагрев и фиксируют перемещение свободного конца.

Чем оно больше, тем больше различие

КТР поверхностей.

Пленки, получаемые предлагаемым 0 способом, способны к обратимому изгибу под действием нагревания-охлаждения, что позволяет использовать их в качестве объектов, способных совершить механическую работу под дей)5 ствием температуры. Эта их способность может быть использована, например, в термочувствительных датчиках.

Другой областью применения стеклообразных пленок, имеющих различные

-@ коэффициенты термического расширения поверхностей, является их использоваwe в качестве стеклоприпоя для соединения разнородных материалов, также имеющих различные КТР, например, керамики и металла, при этом обеспечивается стойкость соединения. к термоциклированию.

Стеклообразные пленки, имеющие переменный по толщине состав, обладают также переменной оптической плотнос- тью, что дает возможность применять их при фотометрических измерениях.