Prezentacja programu PowerPoint

Transkrypt

2013-06-12
Technologie w
Ceramicznych Materiałach Funkcjonalnych
Materiały Funkcjonalne
Czym są materiały funkcjonalne?
Właściwości elektryczne:
•nadprzewodniki,
•półprzewodniki,
•przewodniki jonowe,
•dielektryki
Właściwości magnetyczne:
•ferryty,
•multiferroiki,
Właściwości optyczne:
Biomateriały???
•materiały przeźroczyste,
•pigmenty.
•
Czy specyfika materiałów funkcjonalnych wymaga stosowania
specyficznych technologii?
•
Czy znajdują zastosowanie również klasyczne technologie ceramiczne?
•
Które z procesów technologicznych są kluczowe?
1
2013-06-12
Elektroceramika
Elektroceramika
Energia
reakcji
elektrodowych
zamieniana
jest
na
energię
elektryczną poprzez wytworzenie
różnicy potencjałów na elektrodach: V
VOC
V = VOC – η
gdzie: η jest spadkiem
związanym z polaryzacją.
h
napięcia
I – Spadek napięcia spowodowany
aktywacją procesu transportu na
granicy elektroda-elektrolit;
II – Zakres pracy – spadek napięcia
na oporze elektrolitu (prawo Ohma);
III – Zakres dyfuzji reagentów od i
do elektrody (elektroliza);
I
II
III
I
Elektroceramika
Po przyłożeniu napięcia V pomiędzy elektrodami wymuszony zostaje ruch
jonów przez objętość elektrolitu stałego. Gęstość prądu jonowego wynosi:
j 
gdzie, opór elektrolitu:
I
V σ  A

4F
4F L
R
L
σA
jest zależny od jego grubości (L) i powierzchni (A).
Aby opór był niewielki konieczna jest minimalizacja stosunku L/A przy
zachowaniu koniecznych parametrów mechanicznych. Napięcia stosowane
w rzeczywistości są większe niż napięcia pojawiające się w elektrolicie.
Przyczyną jest dodatkowa rezystancja na granicach faz: elektrolit –
elektroda.
2
2013-06-12
Elektroceramika
Punkt wyjściowy:
•surowce;
•synteza proszków;
•właściwości proszków.
Elektroceramika
MATERIAŁ
WŁAŚCIWOŚCI
ZASTOSOWANIE
ZrO2 s.s., CeO2 s.s.
przewodnik jonów tlenu
tlenowe ogniwa
paliwowe, pompy
tlenowe, czujniki tlenu
przewodnik protonowy
protonowe ogniwa
paliwowe, sensory
wodoru, pompy
wodorowe
Ba(Zr,Y)O3
Ba(Ti,Y)O3
BaCeO3
(La,Sr)(Fe,Ni,Co)O3
przewodnik mieszany
elektrody
(Pb,La)(Zr,Ti)O3
ferroelektryk,
piezoelektryk
elementy mikrofalowe,
relaksory, czujniki, …
(Ba,La)TiO3
półprzewodnik
termistor PTC
ZnO
półprzewodnik
warystor
Jeżeli nie ma konieczności wytwarzania materiału w postaci warstwy?
Jakie są inne problemy?
Elektroceramika
Jak wytworzyć cienką (<30 mm), jednorodną, gazoszczelną (!) warstwę o
powierzchni ok. 0,5 m2?
3
2013-06-12
Elektroceramika
Techniki formowania:
•
•
•
•
•
prasowanie jednoosiowe?
prasowanie izostatyczne?
prasowanie filtracyjne?
slip casting?
rapid prototyping?
Elektroceramika
Techniki zagęszczania:
•spiekanie swobodne;
•prasowanie na gorąco;
•izostatyczne prasowanie na gorąco;
•SPS;
Jak prowadzić spiekanie?
•postęp temperatury;
•ciśnienie całkowite i atmosfera;
•temperatura i czas spiekania;
•rozrost ziaren;
Magnetoceramika
4
2013-06-12
Magnetoceramika
W jaki sposób mikrostruktura wpływa na właściwości magnetyczne?
Jakie są technologiczne możliwości modyfikacji mikrostruktury?
Magnetoceramika
W jaki sposób kontrolować morfologię proszku ferromagnetycznego?
Optoceramika
5
2013-06-12
Optoceramika
Zastosowanie polikrystalicznych materiałów ceramicznych w optyce:
•materiały przeźroczyste na osłony antybalistyczne, elementy
wysokotemperaturowe, … ;
•materiały laserowe;
Optoceramika
Przeźroczyste polikryształy – wszystkie monokryształy tlenków o szerokiej
przerwie energetycznej (izolatory elektryczne – Al2O3, Y2O3, MgAl2O4, YAG,
RE2O3, ZrO2, alon) są transparentne dla promieniowania widzialnego.
Niewielkie specyficzne defekty punktowe mogą być centrami F. Polikrystaliczne
spieki będą przeźroczyste jeżeli w materiale nie będzie elementów
rozpraszających o wielkościach w zakresie długości fali światła widzialnego –
porów i granic międzyziarnowych. Spieki muszą być: idealnie gęste i z
ziarnami znacznie poniżej 400 nm lub znacznie powyżej 800 nm.
(1)
(2)
(3)
(4)
– rozpraszanie na powierzchni,
- pory,
- wtrącenia obcej fazy,
- obca faza w granicach,
Optoceramika
Dwójłomność – zdolność ośrodków optycznych do podwójnego
załamywania światła wynikająca z anizotropii strukturalnej.
Jak pozbyć się zbyt małych ziaren i resztkowej porowatości? –
spiekanie w próżni, HIP
6
2013-06-12
Optoceramika
Pigmenty – proszki ceramiczne nadające barwę wyrobom,
Pigmenty Y(Al,Cr)O3 o
strukturze perowskitu
Bioceramika
Bioceramika
Formy wyrobów bioceramicznych:
• proszki, granule – wypełnienia ubytków kostnych, stomatologia –
gips, bioszkła, hydroksyapatyt, fosforany wapnia – technologie
proszkowe;
7
2013-06-12
Bioceramika
proszkowe;
• włókna – nici chirurgiczne – węgiel - technologie włókien;
Bioceramika
proszkowe;
• włókna – nici chirurgiczne – węgiel - technologie włókien
• kształtki porowate – wypełnienia ubytków kostnych, nośniki leków,
podłoża do hodowli komórek – hydroksyapatyt, fosforany wapnia –
technologie spieków porowatych;
Bioceramika
proszkowe;
• włókna – nici chirurgiczne – węgiel - technologie włókien
• kształtki porowate – wypełnienia ubytków kostnych, nośniki leków,
podłoża do hodowli komórek – hydroksyapatyt, fosforany wapnia –
technologie spieków porowatych;
• gęste spieki – główki protezy stawu biodrowego, uzupełnienia
stomatologiczne – ZrO2, Al2O3;
8

Prezentacja programu PowerPoint

Transkrypt

Podobne dokumenty

mp2_funk.

enova365 i funkcjonalne rozszerzenie ENOKO budżet KOMAKO.asp

Informacje REACH na temat tlenku chromu(VI)

Zależności służbowe ifunkcjonalne w modelu ordynatorskim

ZARZĄDZANIE STRATEGICZNE

Uczelniane Centrum Badawcze "Materiały Funkcjonalne"