Վանդունց, Տիգրան Վալերիկի

Технология

Աշխատությունը նվիրված է բարիում-ստրոնցիումի տիտանատի, մագնետիտի և մագնեզիում-ցինկային ֆերիտների ստացման տեխնոլոգիայի մշակմանը՝ ինքնատարածվող բարձր ջերմաստիճանային սինթեզի մեթոդի կիրառմամբ։ Ուսումնասիրության հիմքում ընկած է ժամանակակից նյութագիտության կարևոր խնդիրներից մեկը՝ ստանալ պահանջվող կառուցվածքով և կանխատեսելի ֆիզիկաքիմիական ու ֆունկցիոնալ հատկություններով անօրգանական նյութեր՝ հնարավորինս արդյունավետ, էներգախնայող և տեխնոլոգիապես կառավարելի եղանակով։ Ինքնատարածվող բարձր ջերմաստիճանային սինթեզը առանձնանում է նրանով, որ ռեակցիայի սկզբնական ակտիվացումից հետո ջերմությունը հիմնականում առաջանում է հենց ընթացող քիմիական փոխազդեցության արդյունքում, ինչի շնորհիվ հնարավոր է նվազեցնել արտաքին տաքացման անհրաժեշտությունը և կրճատել նյութի սինթեզի տևողությունը։ Աշխատության կարևոր ուղղություններից է նշված նյութերի ստացման համար ելանյութերի ընտրության և դրանց փոխազդեցության օրինաչափությունների ուսումնասիրությունը։ Սինթեզի ընթացքում ելանյութերի քիմիական բաղադրությունը, հարաբերակցությունը, մասնիկների չափը, խառնման աստիճանը և նախնական մշակման պայմանները կարող են էականորեն ազդել ռեակցիայի ընթացքի, առաջացող ջերմային ռեժիմի և վերջնական նյութի կառուցվածքի վրա։ Հետևաբար տեխնոլոգիայի մշակման համար անհրաժեշտ է որոշել այնպիսի բաղադրական և գործընթացային պայմաններ, որոնք կապահովեն նպատակային փուլերի ձևավորումը և նվազագույնի կհասցնեն կողմնակի միացությունների առաջացումը։ Բարիում-ստրոնցիումի տիտանատը դիտարկվում է որպես ֆունկցիոնալ կերամիկական նյութ, որի հատկությունները պայմանավորված են բյուրեղային կառուցվածքով և բաղադրության մեջ առկա բաղադրիչների հարաբերակցությամբ։ Դրա ստացման տեխնոլոգիայի ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տալիս բացահայտել բաղադրության և սինթեզի պայմանների ազդեցությունը նյութի կառուցվածքային ու ֆիզիկական բնութագրերի վրա։ Այսպիսի նյութերը կարող են հետաքրքրություն ներկայացնել դիէլեկտրիկ, էլեկտրական և այլ ֆունկցիոնալ հատկություններ պահանջող տեխնիկական կիրառությունների համար։ Մագնետիտի ուսումնասիրության դեպքում կարևոր նշանակություն ունի երկաթի օքսիդային համակարգի ձևավորումը և ստացված նյութի փուլային ու մագնիսական բնութագրերի վերահսկումը։ Մագնետիտը բնորոշվում է մագնիսական հատկություններով, ուստի դրա ստացման տեխնոլոգիական պայմանները պետք է ընտրվեն այնպես, որ հնարավոր լինի ստանալ անհրաժեշտ փուլային կազմով և բավարար կայունությամբ նյութ։ Սինթեզի ջերմաստիճանը, գործընթացի տևողությունը, ելանյութերի հարաբերակցությունը և միջավայրի պայմանները կարող են ազդել վերջնական արտադրանքի կառուցվածքի և հատկությունների վրա։ Մագնեզիում-ցինկային ֆերիտների ստացման ուսումնասիրությունը ևս կապված է բազմաբաղադրիչ օքսիդային համակարգերի ձևավորման և դրանց կառուցվածքային առանձնահատկությունների վերահսկման հետ։ Ֆերիտները կարևոր մագնիսական կերամիկական նյութեր են, որոնց հատկությունները կախված են քիմիական բաղադրությունից, բյուրեղային կառուցվածքից, մասնիկների չափից և սինթեզի պայմաններից։ Մագնեզիումի և ցինկի հարաբերակցության փոփոխությունը կարող է հանգեցնել նյութի մագնիսական և էլեկտրական հատկությունների փոփոխության, ուստի տեխնոլոգիայի մշակման ժամանակ կարևոր է որոշել օպտիմալ բաղադրությունը։ Աշխատության առանցքային խնդիրներից է ինքնատարածվող սինթեզի գործընթացի ջերմային և կինետիկ առանձնահատկությունների ուսումնասիրությունը։ Ռեակցիայի տարածման արագությունը, առավելագույն ջերմաստիճանը, այրման ալիքի կայունությունը և ռեակցիայի ամբողջականությունը կարևոր պարամետրեր են ստացվող նյութի որակի համար։ Այս ցուցանիշների վերահսկումը հնարավորություն է տալիս կարգավորել սինթեզի պայմանները և ստանալ կանխատեսելի հատկություններով արտադրանք։ Հետազոտության ընթացքում կարող են ուսումնասիրվել նաև նախնական խառնուրդի խտությունը և ձևավորման պայմանները, քանի որ դրանք կարող են ազդել ռեակցիայի տարածման և վերջնական նյութի ծակոտկենության վրա։ Ստացված նյութերի բնութագրման համար կարևոր են ֆիզիկաքիմիական և կառուցվածքային հետազոտության մեթոդները։ Դրանց միջոցով հնարավոր է որոշել բյուրեղային փուլերի կազմը, մասնիկների ձևն ու չափերը, նյութի միկրոկառուցվածքը, քիմիական բաղադրությունը և այլ հատկություններ։ Ռենտգենակառուցվածքային վերլուծությունը կարող է օգտագործվել ձևավորված բյուրեղային փուլերի նույնականացման և դրանց հարաբերակցության գնահատման համար, իսկ մանրադիտակային ուսումնասիրությունները հնարավորություն են տալիս գնահատել մասնիկների և ծակոտիների կառուցվածքը։ Կախված նյութի տեսակից՝ կարող են ուսումնասիրվել նաև մագնիսական, էլեկտրական, դիէլեկտրական և ջերմային հատկությունները։ Աշխատության տեխնոլոգիական նշանակությունը պայմանավորված է տարբեր նյութերի ստացման միասնական և համեմատաբար արդյունավետ մեթոդի մշակման հնարավորությամբ։ Ինքնատարածվող բարձր ջերմաստիճանային սինթեզը կարող է ունենալ մի շարք առավելություններ՝ էներգիայի համեմատաբար ցածր ծախս, գործընթացի կարճ տևողություն, տեխնոլոգիական փուլերի պարզեցման հնարավորություն և բարձր ջերմաստիճանային ռեժիմի ինքնուրույն ձևավորում։ Միաժամանակ մեթոդի կիրառումը պահանջում է ռեակցիայի պայմանների մանրակրկիտ վերահսկում, քանի որ չափազանց արագ կամ անհավասար ընթացող գործընթացը կարող է հանգեցնել ոչ ցանկալի փուլերի առաջացման կամ նյութի անհամասեռ կառուցվածքի ձևավորման։ Ուսումնասիրության կարևոր խնդիր է նաև ստացված նյութերի հատկությունների և տեխնոլոգիական պարամետրերի միջև փոխկապակցվածության բացահայտումը։ Սինթեզի պայմանների փոփոխության միջոցով հնարավոր է նպատակային կերպով կարգավորել նյութերի կառուցվածքը և, հետևաբար, դրանց ֆունկցիոնալ բնութագրերը։ Այս մոտեցումը հնարավորություն է տալիս տեխնոլոգիան հարմարեցնել տարբեր կիրառությունների պահանջներին և ընտրել յուրաքանչյուր նյութի համար առավել արդյունավետ ռեժիմներ։ Աշխատանքի արդյունքները կարող են նշանակություն ունենալ էլեկտրոնային և էլեկտրատեխնիկական նյութերի, մագնիսական կերամիկաների, ֆունկցիոնալ ծածկույթների և այլ հատուկ նշանակության անօրգանական նյութերի ստացման համար։ Ստացված նյութերի հատկությունների նպատակային կարգավորումը կարող է ընդլայնել դրանց կիրառման հնարավորությունները և հիմք ստեղծել տեխնոլոգիական գործընթացների հետագա կատարելագործման համար։ Ընդհանուր առմամբ, ուսումնասիրությունը համադրում է անօրգանական քիմիայի, նյութագիտության, պինդմարմնային քիմիայի և բարձր ջերմաստիճանային տեխնոլոգիաների մոտեցումները՝ նպատակ ունենալով մշակել բարիում-ստրոնցիումի տիտանատի, մագնետիտի և մագնեզիում-ցինկային ֆերիտների ստացման արդյունավետ տեխնոլոգիական պայմաններ։ Աշխատանքը հնարավորություն է տալիս բացահայտելու ինքնատարածվող սինթեզի ընթացքում ընթացող գործընթացների առանձնահատկությունները, գնահատելու դրանց ազդեցությունը ստացվող նյութերի կառուցվածքի և հատկությունների վրա և ձևավորելու տվյալ նյութերի ստացման համար առավել նպատակահարմար տեխնոլոգիական մոտեցումներ։