Способ определения концентрационного положения порога перколяции

Изобретение относится к области материаловедения, а именно к определению критической концентрации одной из фаз в многофазной системе. Способ определения концентрационного положения порога перколяции в наногранулированных композитных материалах с системой фаз металл-диэлектрик включает определение концентрации металлической фазы и определение электрического сопротивления композитных материалов до и после термообработки. Термообработку проводят в виде 30-минутных вакуумных изотермических отжигов при температурах 400°C, 450°C и 500°C. За концентрационное положение порога перколяции принимают такую концентрацию металлической фазы, при которой сопротивление композитного материала после проведения указанных термообработок не изменяется. Обеспечивается надежное определение порога перколяции в наногранулированных материалах с системой фаз металл-диэлектрик. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам определения критической концентрации одной из фаз в многофазной системе.

Нанокомпозиты металл-диэлектрик представляют собой твердотельные среды, содержащие две фазы, радикально отличающиеся друг от друга по своим свойствам: одной фазой нанокомпозитов является металл или металлический сплав, другой фазой - диэлектрик. Размеры отдельного фазового включения обычно находятся в интервале 1-8 нм. Сплошной фазой композита - матрицей - может быть диэлектрик, в этом случае металлическая фаза имеет вид наноразмерных гранул, или металл - в этом случае нанодисперсной фазой будет диэлеткрик. В этой связи важной характеристикой, определяющей свойства композитов, является значение концентрации металлической фазы, при которой происходит формирование сплошного металлического канала из контактирующих друг с другом гранул - образование перколяционного кластера. Такая концентрация обычно ассоциируется с понятием порога перколяции. Важность определения положения порога перколяции обусловлена тем, что в его окрестности происходит радикальное изменение всех физических свойств нанокомпозита.

В настоящее время в случае экспериментальной работы с наногранулированными композитами за порог перколяции принимается состав, являющийся пограничным между композитами с положительным и отрицательным знаком температурного коэффициента электросопротивления (ТКС). Это действительно простой и эффективный метод, поскольку положительный знак ТКС свидетельствует о металлической проводимости в композите и отражает, следовательно, факт наличия перколяционных кластеров и проводящих цепочек в материале. До порога перколяции проводимость не металлическая и ТКС соответственно отрицательный (Положение порога перколяции нанокомпозитов аморфных сплавов Co41Fe39B20, Co84Nb14Ta2 и Fe45Co45Zr10 в матрице из SiO2 и Al2O3: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. к.ф.-м.н.: Спец. 01.04.07 / Ситников А.В. [Воронеж, гос. техн. ун-т]. - Воронеж, 2002. - Прототип).

Недостатком метода является то, что данный метод неосуществим в наногранулированных композитах с аморфной структурой, поскольку в аморфных металлических сплавах знак ТКС может быть как положительным, так и отрицательным. Поэтому даже за порогом перколяции электросопротивление аморфного композита может убывать с увеличением температуры, несмотря на металлическую проводимость.

Задачей изобретения является создание простого и надежного способа определения порога перколяции в нанокомпозиционных материалах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном способе определения концентрационного положения порога перколяции в наногранулированных композитных материалах с системой фаз металл-диэлектрик, включающем определение концентрации металлической фазы и определение электрического сопротивления композитных материалов до и после термообработки, согласно изобретению термообработку проводят в виде 30-минутных вакуумных изотермических отжигов при температурах 400°C, 450°C и 500°C, при этом за концентрационное положение порога перколяции принимают такую концентрацию металлической фазы, при которой сопротивление композитного материала после проведения указанных термообработок не изменяется.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где показана концентрационная зависимость удельного электрического сопротивления композитов (Co41Fe39B20)x(Al2O3)100-x в исходном состоянии и после 30-минутных отжигов при 673; 723 и 773 К.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Для определения концентрационного положения порога перколяции исследуемые материалы подвергают вакуумному изотермическому отжигу при температурах 400°C, 450°C и 500°C в течение 30 минут, после чего определяют электрическое сопротивление отожженного материала. За концентрацию порога перколяции принимают такую концентрацию металлической фазы, при которой сопротивление композитного образца не изменяется после проведенной термообработки.

Таким образом, метод определения порога перколяции на основе анализа изменений концентрационной зависимости удельного электросопротивления наногранулированных композитов является более универсальным и быстрым. Технически достаточно провести разовый отжиг всех композитов и измерить величину ρ для определения положения порога перколяции.

Использование технического решения позволит создать простой и надежный способ определения порога перколяции в нанокомпозиционных материалах.

Способ определения концентрационного положения порога перколяции в наногранулированных композитных материалах с системой фаз металл-диэлектрик, включающий определение концентрации металлической фазы и определение электрического сопротивления композитных материалов до и после термообработки, отличающийся тем, что термообработку проводят в виде 30-минутных вакуумных изотермических отжигов при температурах 400°C, 450°C и 500°C, при этом за концентрационное положение порога перколяции принимают такую концентрацию металлической фазы, при которой сопротивление композитного материала после проведения указанных термообработок не изменяется.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к производству платины или платинородиевых сплавов, упрочненных дисперсными оксидными частицами, и может быть использовано при изготовлении стеклоплавильных аппаратов (СПА) и фильерных питателей (ФП), эксплуатируемых в агрессивных средах в условиях высоких температур.
Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения композиционного материала на основе никеля включает перемешивание порошков для приготовления матрицы материала и дисперсного порошка оксида металла, механическое легирование полученной смеси, компактирование и прокатку полученного сплава.

Изобретение относится к получению литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава для изготовления деталей сложной формы. Расплавляют основу, вводят в нее композицию, включающую армирующие частицы Аl2О3, на поверхности которых механической активацией предварительно сформирован слой Аl, и разливают в форму.
Изобретение относится к получению композиционных порошков для защитных износостойких покрытий. Готовят смесь неметаллической керамической компоненты и металлического порошка при массовом соотношении 1:(1-4).

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению литых композиционных сплавов для отливок ответственного назначения. .
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий литьем, в частности к модифицированию заэвтектических силуминов.
Изобретение относится к области энергетики и экологии и может быть использовано для генерирования водорода. .

Изобретение относится к композиции металлических сплавов, а именно к износо-, эрозионно- и химически стойкому материалу на основе вольфрама, легированному углеродом, причем углерод в пересчете на полный вес материала составляет от 0.01 вес.% до 0.97 вес.%.
Изобретение относится к продуктам из конструкционных металлических материалов, армированных карбидами. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционного материала, который можно использовать, например, в полупроводниковых приборах.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к керметным композициям для изготовления деталей, подвергающихся воздействию эрозии и коррозии при высокой температуре.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Порошки оксидных литий-вольфрамовых бронз получают при нагреве исходного состава, включающего оксид вольфрама (VI) и вольфрамат лития, до температур 570-600°C, выдерживании в течение 30 минут с последующим подъемом температуры до 650-700°C и выдерживании в течение 1 часа.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Изобретение относится к тонкодисперсным структурам, содержащим вентильный металл или субоксид вентильных металлов, и может быть использовано, в частности, в качестве материалов для катализаторов, мембран, фильтров, анодов конденсаторов.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ изготовления наноразмерного твердого сплава включает приготовление смеси из наноразмерных порошков карбида вольфрама и кобальта, прессование ее в стальной пресс-форме и спекание в вакууме.

Изобретение относится к области материаловедения, а именно к определению критической концентрации одной из фаз в многофазной системе. Способ определения концентрационного положения порога перколяции в наногранулированных композитных материалах с системой фаз металл-диэлектрик включает определение концентрации металлической фазы и определение электрического сопротивления композитных материалов до и после термообработки. Термообработку проводят в виде 30-минутных вакуумных изотермических отжигов при температурах 400°C, 450°C и 500°C. За концентрационное положение порога перколяции принимают такую концентрацию металлической фазы, при которой сопротивление композитного материала после проведения указанных термообработок не изменяется. Обеспечивается надежное определение порога перколяции в наногранулированных материалах с системой фаз металл-диэлектрик. 1 ил., 1 пр.

Наверх