Технологія структурних модифікацій деградаційно-релаксаційних перетворень в функціональних матеріалах на основі стекол та кераміки для сенсорів електронної техніки
Електронний науковий архів Науково-технічної бібліотеки Національного університету "Львівська політехніка"
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Технологія структурних модифікацій деградаційно-релаксаційних перетворень в функціональних матеріалах на основі стекол та кераміки для сенсорів електронної техніки
Технология структурных модификаций деградационно-релаксационных превращений в функциональных материалах на основе стекол и керамики для сенсоров электронной техники Structure modification technology of degradation-relaxation transformations in functional materials based on glasses and ceramics for electronics sensors |
|
| Creator |
Ваків, Микола Михайлович
|
|
| Subject |
degradation-relaxation transformations
spinel ceramics oxymanganites aluminates chalcogenide vitreous semiconductors thick films structural modification technology , thermistors humidity sensors temperature sensors dosimeters деградационно-релаксационные преобразования шпинельная керамика оксиманганиты алюминаты халькогенидные стеклообразные полупроводники сенсоры влажности сенсоры температуры дозиметры деградаційно-релаксаційні перетворення шпінельна кераміка оксиманганіти алюмінати товсті плівки технологія структурної модифікації терморезистори сенсори вологості сенсори температури дозиметри |
|
| Description |
Дисертація присвячена проблемі створення функціональних матеріалів сенсорної техніки на основі кераміки та стекол з наперед заданими та стабільними експлуатаційними властивостями шляхом модифікації характерних для них деградаційно-релаксаційних перетворень. На прикладі модельних об’єктів – термочутливої шпінельної кераміки системи NiMn2O4-CuMn2O4-MnCo2O4 та вологочутливої алюмомагнієвої шпінельної кераміки MgAl2O4, товстих плівок на їхній основі та багатошарових товстоплівкових структур, а також сіткових стекол бінарних та потрійних систем As(Sb)-Ge-S(Se), які охоплюють макро-, мезо-, мікро- та нанорівні структурної невпорядкованості фазового складу, зеренно-пористої будови та сіткової топології, – розкрито методологічні особливості технологій структурних модифікацій, що включають процеси забезпечення їх макроструктурної однорідності, структурно-фазової досконалості, цільового виділення стабілізуючих «буферних» фаз, формування мультимодальної пористості та зовнішньо-індукованої примусової (термо- та радіаційно-стимульованої) релаксації. Дисcертация посвящена проблеме создания функциональных материалов сенсорной техники на основе керамики и стекол с наперёд заданными и стабильными эксплуатационными свойствами путем модификации характерных для них деградационно-релаксационных превращений. На примере модельных объектов – термочувствительной шпинельной керамики системы NiMn2O4-CuMn2O4-MnCo2O4 и влагочувствительной алюмомагниевой шпинельной кераміки MgAl2O4, толстых пленок на их основе и многослойных толстопленочных структур, а также сеточных стекол бинарных и тройных систем As(Sb)-Ge-S(Se), охватывающих макро-, мезо-, микро- и наноуровни структурной неупорядоченности фазового состава, зеренно-пористого строения и сеточной топологии, – раскрыто методологические особенности технологий структурных модификаций, которые включают процессы, обеспечивающие их макроструктурную однородность, структурно-фазовое совершенство, целенаправленное выделение стабилизирующих «буферных» фаз, формирование мультимодальной пористости и индуцированную внешними воздействиями принудительную (термо- и радиационно-стимулированную) релаксацию.This thesis is devoted to the problem of high-reliable and beforehand predicted functional materials based on glasses and ceramics for sensing application owing to modification of character degradation-relaxation transformations. Methodological features of the developed structural-modification technologies involved enshuring the macrostructural uniformity, structural-phase perfectness, purposeful extraction of stabilizing “blocking” phases, multimodal porosity formation and externally-induced relaxation (thermally- and radiation-stimulated) are studied at the example of typical model objects – the thermosensitive manganite NiMn2O4-CuMn2O4-MnCo2O4 and humidity-sensitive aluminate MgAl2O4 spinel-type bulk ceramics and multilayer thick-film structures, as well as network glasses of binary and ternary As(Sb)-Ge-S(Se) systems. These objects cover all levels of macro-, meso-, mikro- and nanoscale structural disordering of solids observed in their phase composition, grain-pore distribution and glass-forming network topology. It is established the amount of additional rack-salt NiO phase in Cu0.1Ni0.8Co0.2Mn1.9O4 ceramics, which was not externally introduced at the initial stages of ceramics processing, but only extracted during sintering route occurs a decisive role to inhibit the parasitic degradation caused by thermal storage at the elevated temperatures. This effect is well revealed only in ceramics having a character fine-grain microstructure obtained due to injection of small amount of thermally-transferred energy, while structural monolithization caused by great value of thermally-transferred energy into ceramics bulk reveals an opposite influence. This technological treatment allows manufacturing of mixed oxymanganospinel ceramics for possible application as high-precise temperature sensors and NTC thermistors. Phase composition and pore structure topology are shown to be the most decisive parameters in sensing functionality for humidity-sensitive dielectric MgAl2O4 ceramics, the more perfect structure being determined by time-temperature regime of sintering. The formation of main MgAl2O4 spinel is substantially intensified with increase in sintering temperature and duration. It is established that trimodal pore size distribution including open macro- and mesopores with sizes from tem to hundreds nm, and nanopores until to a few nm is needed to provide a high level of humidity-sensitivity in the region of 25…95 % in these ceramics. The temperature sensitive thick films based on spinel-type NiMn2O4-CuMn2O4-MnCo2O4 manganites with p- and p+-types of electrical conductivity and their multilayer structures are studied in details. These thick-film elements possess good electrophysical characteristics before and after long-term ageing test at 170оС. It is shown that degradation processes connected with diffusion of metallic Ag into film grain boundaries occur in one-layer p-and p+- conductive films. Because of structural uniformity, the prepared mixed p+-p structures are of high functional stability, the relative electrical drift being no more than 1 %. The separate temperature and humidity sensitive thick-film elements based on spinel-type semiconducting manganites and dielectric magnesium aluminate MgAl2O4 are prepared using ecological glass constituents. These thick films can be used to produce multifunctional high-reliable integrated temperature/humidity sensors for effective environment control and monitoring. Externally-induced modification processes caused by high-energy γ-irradiation and thermal-gradient influences are the most suitable ones to ensure functional reliability in disordered solids at nanoscale topological level. This conclusision is derived from comprehensive and systematic study of binary vitreous arsenic selenides in wide glass-forming region. In contrast, these processes attain an opposite parasitic trend in sulphur-based network glasses, producing additional metastability due to specific coordination topological defects. So the stretched-exponential relaxation kinetics tending towards bimolecular one should be taken into account in high-precise dosimetric systems based on these glasses. Phenomenological description of externally-induced modification processes are proposed to be developed at the basis of modified potential energy landscape model. |
|
| Date |
2011-01-14T13:35:15Z
2011-01-14T13:35:15Z 2010 |
|
| Type |
Autoreferat
|
|
| Identifier |
Ваків, М. М. Технологія структурних модифікацій деградаційно-релаксаційних перетворень в функціональних матеріалах на основі стекол та кераміки для сенсорів електронної техніки : автореферат дисертації доктора технічних наук : 05.27.06 / М. М. Ваків ; Національний університет "Львівська політехніка". - Львів, 2010. - 36 с.
http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/7034 |
|
| Language |
ua
|
|
| Publisher |
Національний університет "Львівська політехніка"
|
|