|
1. Исследование взаимосвязи "состав - структура - свойства" материалов
Кристаллы - это преобразователи одного вида энергии в другой, созданные самой природой. Если механически сжать пьезокристалл, на его поверхности появится электрический заряд. Если воздействовать на такой кристалл переменным электрическим полем, кристалл начнет вибрировать, генерируя ультразвук определенной частоты. Освещенный лампой накачки лазерный кристалл становится источником когерентного лазерного луча. Кристаллические материалы с ионной проводимостью лежат в основе миниатюрных источников тока. А если к этому добавить полупроводники, сегнетоэлектрики, магнитные и другие кристаллические материалы с особыми физическими свойствами, то роль, которую играют кристаллы в нашей жизни, станет очевидной. Развиваясь, техника выдвигает новые, все более жесткие требования к их физическим свойствам.
Кристалл - периодическая трехмерная структура. Современная структурная кристаллография позволяет определять симметрию кристалла (принадлежность его к одной из 230 федоровских групп), размеры и форму его элементарной ячейки, координаты базисных атомов структуры и параметры теплового движения атомов с учетом анизотропии и ангармонизма тепловых колебаний. Установить закономерности в ряду состав-структура-свойства можно на основе синтеза, структурных и физических исследований серий кристаллов, отличающихся химическим составом, но кристаллизующихся в одном структурном типе. Изучение таких рядов соединений с изоморфными замещениями позволяет выявить структурную обусловленность интересующих исследователя физических свойств .
Существует и иной путь решения задачи. Если в исследуемом кристалле при вариации температуры или наложении гидростатического давления происходят фазовые переходы, то фактически до и после перехода мы имеем кристаллы одного состава, но разного строения с отличающимися физическими свойствами. Сопоставление изменений структурных параметров и физических свойств дает возможность надежно устанавливать соответствующие корреляции.
Понимание связей состав-структура-свойства открывает путь управления физическими характеристиками кристаллов с помощью изоморфных замещений. Области возможного изменения свойств всегда ограничены, но такие вариации могут перекрывать интервалы в несколько порядков величины.
В основе атомной структуры кристаллов с высокой ионной проводимостью обычно лежит прочный и ажурный трехмерный каркас, пронизываемый каналами различной формы и сечения. В таких каналах статистически локализуются ионы, которые под действием электрического поля приходят в движение и транспортируют заряды. В свое время в Институте кристаллографии были синтезированы суперионные соединения с проводимостью по литию но
|
На уровень вверх
Купить