Молодой учёный

More documents

Recommendations

Info

58 Технические науки «<strong>Молодой</strong> <strong>учёный</strong>» . № 5 (40) . Май, 2012 г. а) б) в) Рис. 1. Фрактальные продукты коагуляции а) – фрактальный агрегат Виттена-Сендера; б) – морфология плёнки SiO 2-SnO 2; в) – увеличенный участок кластера где – – скорость уменьшения концентрации в рас- творе; , где k B – постоянная Больцмана; Т – температура коагуляции; h – вязкость раствора; ξ – эффективная вероятность соударения; с 0 – начальная концентрация полимера в золе. решением данного уравнения в предположении, что c0 n = – среднее число мономеров в составе полимера, c является линейная функция времени: Получаемый полимер образуется в результате хаотического соударения частиц-мономеров, обусловленного броуновским движением. Известно, что траектория броуновской частицы – фрактал с размерность D = 2. разумно предположить, что собираемый полимер также представляет собой фрактально организованный агрегат. Один из примеров таких образований – кластер Виттена-Сендера. Ввиду сложности математического описания таких объектов предположим, что продукт коагуляции системы представляет собой фрактал Жульена – рисунок 1, довольно хорошо аппроксимирующий истинные продукты сборки [8]. Диаметр фрактала Жульена в зависимости от числа звеньев n в нём определяется [9]: (1) , (2) где a – диаметр одного звена. Объёмная плотность данного фрактала определится как [9]: . (3) Тогда с учётом (1) выражение для диаметра агрегата, полученного при нуклеофильном росте, будет иметь вид: , (4) где γ – коэффициент, учитывающий переход из массового 3D фрактала в поверхностный 2D, в первом приближении равный 1 (нет «схлопывания» агрегатов). Используя данное соотношения, можно найти как объёмную плотность агрегата (3), так и его пористость. Для подтверждения полученных моделей был проведён эксперимент, на основе которого были исследованы размеры кластеров, полученных при различных условиях. Данные представлены на рисунке 2. Рис. 2. Зависимость диаметра агрегата от вязкости спирта Как видно из рисунка, при эмпирическом определении общего для растворов параметра эффективной вероят
“Young Scientist” . #5 (40) . May 2012 ности соударения, равной ξ ~ 2∙10 –9 , погрешность определения размеров составляет не более 20%. Полученные результаты хорошо согласуются при нуклеофильном росте кластеров, когда система находится на фазовой диаграмме в области метастабильных фаз – между линиями спинодали и бинодали [10]. Но для применения золь-гель-технологии для создания газочувствительных элементов широко используется область лабильных фаз, результатом распада в которой является перколяционная сетка полимера. Применение АСМ-методики показывает, что ветви не являются сплошными, а иерархически организованы. Эксперимент показал, что средний диаметр ветви довольно точно можно определить, используя (4) – рисунок 3. Литература: Рис. 3. Перколяционные ветви полимера Technical Sciences 59 Полученные зависимости позволяют спрогнозировать электрофизические свойства диоксида олова, полученного с помощью золь-гель-технологии [11]. разработанная методика синтеза является более простой и дешёвой по сравнению с другими методами синтеза, например, магнетронным распылением [12, 13]. Таким образом, полученные теоретические модели позволяют спрогнозировать основные параметры тонких плёнок, полученных с помощью золь-гель-технологии: пористость, диаметр нуклеофильных кластеров, размеры перколяционных ветвей. Данные модели могут быть использованы в диапазоне менее 10 нм, где стандартные методы АСМ-диагностики неприменимы. 1. Гамарц А.Е., Лебедев В.М., Мошников В.А., Чеснокова Д.Б. Определение профиля диффузии кислорода в поликристаллических слоях селенида свинца методами ядерного микроанализа // Физика и техника полупроводников. – 2004. – Т. 38. – № 10. – С. 1195. 2. Смирнова И.В., Шилова О.А., Мошников В.А., Панов М.Ф., Шевченко В.В., Клименко Н.С. Исследование физико-химических свойств, структуры и состава наноразмерных боросиликатных плёнок, полученных зольгель-методом // Физика и химия стекла. – 2006. – Т. 32. – № 4. – С. 632–646. 3. Аверин И.А., Никулин А.С., Мошников В.А., Печерская р.М., Пронин И.А. Чувствительный элемент газового сенсора с наноструктурированным поверхностным рельефом // Датчики и системы. – 2011. – №2. – 24–27. 4. Аверин И.А., Никулин А.С., Печерская р.М., Пронин И.А. Чувствительные элементы газовых сенсоров на основе пористых нанопленок // Труды Международного симпозиума: Надежность и качество, Пенза, 22–31 мая 2010. – Т.2. – С. 101–103. 5. Tomaev V.V., Moshnikov V.A., Miroshkin V.P., Gar’kin L.N., Zhivago A.Yu. Impedance spectroscopy of metal-oxide nanocomposites // Физика и химия стекла. – 2004. – Т. 30. – № 5. – С. 624. 6. Аверин И.А., Карпова С.С., Никулин А.С., Мошников В.А., Печерская р.М., Пронин И.А. Управляемый синтез тонких стекловидных пленок // Нано- и микросистемная техника. – 2011.– №1. – с. 23–25. 7. Томаев В.В., Гарькин Л.Н., Мирошкин В.П., Мошников В.А. Исследование газочувствительности в наноструктурированных плёнках на основе диоксида олова методом импедансной спектроскопии // Физика и химия стекла. – 2005. – Т. 31. – № 2. С. – 331–339. 8. Аверин И.А., Печерская р.М., Пронин И.А. Особенности низкотемпературной самоорганизации золей на основе двухкомпонентных систем на основе SiO2 – SnO2 // Журнал «Нано- и микросистемная техника», № 11, 2011 год, с. 27–30.
Page 1 and 2:
Молодой учёный № 5 (
Page 3 and 4:
“Young Scientist” . #5 (40) . M
Page 5 and 6:
Page 7 and 8:
Page 9 and 10:
Page 11 and 12: “Young Scientist” . #5 (40) . M
Page 61: “Young Scientist” . #5 (40) . M
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118:
Page 119 and 120:
Page 121 and 122:
Page 123 and 124:
Page 125 and 126:
Page 127 and 128:
Page 129 and 130:
Page 131 and 132:
Page 133 and 134:
Page 135 and 136:
Page 137 and 138:
Page 139 and 140:
Page 141 and 142:
Page 143 and 144:
show all

Молодой учёный

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?