ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ керамического материала варьированием его атомного состава может придать ему уникальные электрические свойства. В обычном состоянии оксид цинка ИО — полупроводник, однако внедрение в его кристаллическую структуру определенных примесей (называемых допантами) превращает его в проводник. Материал, в котором соответствующим образом допированные зерна ИО заключены в керамическую матрицу-изолятор, может служить варистором (переменным резистором). Изолирующие слои матрицы между кристаллическими зернами ИО не пропускают ток, если напряжение достаточно низкое. При высоких напряжениях электроны обладают достаточной энергией для преодоления барьера проводимости между зернами и получают возможность свободного движения по варистору. Напряжение, при котором происходит переключение варистора из соетояния с низкой проводимостью в состояние с высокой проводимостью, можно изменять, меняя размер и глубину допирования зерен ИО и толщину изолирующего слоя между ними.
НАУКИ-1986/№
ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО МЕЛКИЕ ЗЕРНА могут образовываться при кристаллизации в стеклокерамике. На электронных микрофотографиях, полученных фирмой Corning Glass Works, видны различия структур некристаллического алюмосиликатного стекла (слева) и того же материала после термообработки, способствующей образованию кристаллических зерен (справа). Увеличение приблизительно в 70 000 раз. Чем мельче и однороднее по форме и размеру полученные таким образом зерна, тем совершеннее керамический материал.
шинство керамических материалов с улучшенными качествами обычно получают в многостадийных процессах, что существенно усложняет регулирование их состава и микроструктуры.
Процесс изготовления керамики с улучшенными свойствами в принципе аналогичен процессу, применяемому сейчас для изготовления традиционных глиняных керамических изделий. Для массового производства изделий из обожженной глины исходные природные минералы сначала размалывают и перемешивают; при этом образуется тонкий глиняный порошок. Чтобы масса стала пластичной, к порошку добавляют воду. Массе придают нужную форму обычными способами, такими, как литье под давлением (при котором массу под давлением заливают в закрытую форму), экструзия (массу продавливают через экструзионную головку, которая задает определенную форму сечения изделия) или литье (при котором глиняную суспензию в воде заливают в пористую форму, поглощающую избыток воды). Перед обжигом в печи формованное изделие сушат на воздухе. В печи изделие обжигают при температуре намного ниже той, при которой керамика полностью расплавляется. Этот процесс называют спеканием. При спекании частицы глины агломерируют друг с другом и поры между ними уничтожаются, вследствие чего происходит усадка изделия. Аналогичные стадии включает и процесс изготовления изделий из новых керамических материалов с улучШеННЫМИ свойствами. Единственное отличие состоит в том, что вместо воды для превращения исходного тонкого порошка в вязкую массу используют органические полимерные связующие вещества. В процессе спекания связующее вещество выгорает. Иногда в массу добавляют другие органические реагенты, называемые дефлокулянтами, препятствующие агломерации порошка в комки, образование которых приводит к неравномерному спеканию и появлению пустот в материале. Иногда перед или во время спекания материал подвергается давлению, которое способствует его уплотнению, «выжимая» пустоты из вязкой массы, а также снижает неравномерную усадку и растрескивание.
ХИЛЛЕСОВОй пятой при использовании керамических материалов является их склонность к хрупкому разрушению, поэтому сейчас усилия ученых направлены на устранение таких микроскопических дефектов, как поры, агломераты и химические примеси, которые становятся источниками зарождения трещин: Один из способов достижения этого состоит в тщательной очистке и очень тонком размоле исходного порошка и плотной его упаковке перед спеканием.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.