Спінодаль - лінія або поверхня на фазовій діаграмі, яка відділяє область метастабільних станів (фаз) від лабільних, тобто абсолютно нестійких. Нестійка фаза мимовільно розпадається на стійкі. Це - незворотний процес, який визначається локальними флуктуаціями концентрацій компонентів суміші.
Спінодальний розпад відрізняється від розпаду метастабільних фаз тим, що останній пов'язаний з утворенням зародків, а перший відбувається рівномірно по всьому матеріалу.
Спінодальний розпад відбувається в різних матеріалах: сплавах, стеклах, гелях, кераміках, рідких розчинах і розчинах полімерів. Приклад - освіту неоднорідною суміші, що має дрібнозернисту структуру, при різкому охолодженні деяких твердих розчинів. [1]
Нижче наведені деякі приклади використання спінодального розпаду для отримання матеріалів з різними функціональними свойчтвамі.
В роботі [3] спінодальний розпад епітаксійних твердих розчинів Alx Ga1-x As і Gax In1-x P відбувається з освітою періодичного розподілу виділяються фаз, а також, як наслідок, упорядкування нано- та мікрорельєфу на поверхні твердого розчину, що покращує напівпровідникові властивості.
В роботі [4] розглядається отримання термоелектричних матеріалів, зокрема на основі сплаву складу Pb0,36 Ge0,64. Для отримання ефективного двухфазного термоелектричного матеріалу, вкрай важливо зменшити коефіцієнт дифузії (зменшення точкових нанодеффектов і
граничних розсіюють ефектів). Завдяки ефекту спінодального розпаду, час старіння (при 500 # 730; С) в процесі формування матеріалаудается скоротити до 1-2 хвилин. При цьому мінімум коефіцієнта дифузії досягається при старінні тривалістю 1 хв (рис.1.).
Явище термоелектричної провідності пов'язано з перетворенням електрики в температурний градієнт. Більш того, цей підхід використовується для охолодження і виробництва електрики при нагріванні. Ефективність подібних матеріалів залежить від поєднання різних властивостей входять до його складу матеріалів і виражається коефіцієнтом ZT. Комерційне застосування можливе при ZT близько 0,8. І лише кілька відомих матеріалів володіють ZT перевищує одиницю.
Також, отримання наноструктурованих термоелектричних матеріалів з дуже низькою термічної провідність розглядається в роботі [5]. Системи (PbTe) 1-x (PbS) x (Pb0,95 Sr0,05 Te) 1-x (PbS) x не є твердими розчинами. Вони складаються з областей насичених PbTe і PbS. Але, завдяки процесу спінодального розпаду, розміри цих областей настільки малі, що за своїми характеристиками отриманий матеріал відповідає нормальному твердому розчину. Для цих систем при х = 0,08 ZT≈1,5. (Проявляється суміш ефектів: нуклеація і спінодальний розпад). Що набагато вище, ніж в випадках не-наноструктурованих матеріалів того ж складу при всіх температурах. Спінодальний розпад дозволяє зробити метастабільний одноофазний твердий розчин, що складається з двох об'ємних фракцій, термодинамічно більш стабільним. На рис.2 схематично представлено відмінність результатів спінодального розпаду (stripes) і нуклеации і зростання (dot).
Принцип спінодального руйнування лежить також в основі механізму утворення полісульфонова мембран для очищення води [6]. Гіпотетична модель цього процесу представлена на рис.3.
Також спінодальний розпад в присутності нано- і мікропор може використовуватися для синтезу нанотрубок і наностержней. [7]
ПодготовіліЩукін А.Є. Силич К.А. Погосова М.А. (Хімічний факультет МГУ)
Середній бал: 10.0 (голосів 1)
Досвід навчання в області нанотехнологічного технопідприємництво
У цьому опитуванні ми просимо поділитися досвідом і Вашим ставленням до нанотехнологічної технопідприємництво і суміжних галузей. Заранее спасибо за Вашу небайдужість!
Проектна робота
Сьогодні стає все більш популярною так звана проектна робота школярів, однак на цей рахунок є дуже різні думки. Ми були б вдячні, якби Ви висловили коротко свою думку з цього приводу шляхом голосування. Заздалегідь вдячні!