Методы синтеза твердых растворов на основе системы PbTiO3 –pbZrO3 МОДУЛЬ 4. <...> Влияние давления на уплотнение пористого тела при высоких температурах (горячее прессование) . <...> Главная цель настоящего учебника состоит в последовательном изложении термодинамических основ физико-химических процессов (модуль 1), описании кинетики роста кристаллов (модуль 2), методов синтеза поликристаллических материалов (модуль 3) и их спекания (модуль 4). <...> 7 МОДУЛЬ 1 ТЕРМОДИНАМИКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Комплексная цель модуля состоит в термодинамическом описании систем, которое используется при рассмотрении кинетических процессов, происходящих при росте кристаллов, синтезе поликристаллических материалов, спекании керамики и приготовлении наноструктурированных материалов. <...> Термодинамика физико-химических процессов средой, то величина w отрицательна; величина ΔU отрицательна, если этот процесс протекает адиабатически. <...> Термодинамика физико-химических процессов ми веществами A1 записать следующим образом: 1 1 Энтальпия образования. <...> Термодинамика физико-химических процессов в изолированной системе приводит к увеличению энтропии системы. <...> Таким образом, в необратимом процессе при постоянных Т и P, когда совершается только работа расширения, свободная энергия Гиббса (изобарный потенциал) уменьшается. <...> Поскольку изобарный потенциал уменьшается в необратимом процессе при постоянных Т и P, он становится минимальным в конечном равновесном состоянии, где dG = 0 для любого бесконечно малого изменения. <...> Так, для смеси 1 моля углерода и 1 моля кислорода при 1 атм и 25 °с изобарный потенциал больше, чем для 1 моля двуокиси углерода при 1 атм и 25 °C. следовательно, имеется возможность образования двуокиси углерода из углерода и кислорода при постоянных температуре и давлении. <...> Оно показывает, что изобарный потенциал системы является суммой вкладов разных компонентов. <...> Таким образом, изменение химического потенциала компонента 2 <...>
Физико-химические_основы_создания_активных_материалов.pdf
УДК 541.12:536.75
ББК 54.5
К92
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Южного федерального университета
Авторы:
М. Ф. Куприянов
Ю. В. Кабиров
А. Г. Рудская
Н. Б. Кофанова
А. Г. Разумная
Рецензенты:
профессор, доктор физико-математических наук А. В. Турик;
профессор, доктор физико-математических наук В. И. Снежков
Учебник подготовлен и издан в рамках национального проекта
«Образование» по «Программе развития федерального государственного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
“Южный федеральный университет” на 2007–2010 гг.»
К92
Физико-химические основы создания активных материалов :
учебник / М. Ф. Куприянов [и др.] ; Южный федеральный университет.
– Ростов-на-Дону : Издательство Южного федерального университета,
2011. – 278 с.
ISBN 978-5-9275-0847-1
В учебнике изложены базовые физико-химических принципы создания
активных материалов в виде монокристаллов, поликристаллических
образцов, керамики, тонких пленок и других видов нанокристаллических
материалов.
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальностям,
связанным с физико-химическим материаловедением, а также может
быть использован аспирантами и сотрудниками научных и производственных
лабораторий.
УДК 541.12:536.75
ББК 54.5
ISBN 978-5-9275-0847-1
© Южный федеральный университет, 2011
© Куприянов М.Ф., 2011
© Оформление. Макет. Издательство
Южного федерального университета, 2011
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
МОДУЛЬ 1. ТЕРМОДИНАМИКА
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ..............................8
1.1. Первый закон термодинамики...................................................8
1.2. Второй и третий законы термодинамики...............................1
1.3. Однокомпонентные системы...................................................25
1.4. Фазовые равновесия................................................................. 7
1.5. Химические равновесия...........................................................42
1.6. Химическая кинетика...............................................................48
1.7. Теория элементарного акта химического .
взаимодействия................................................................................66
1.7.1. Элементарный химический акт.......................................66
1.7.2. Теория активных соударений...........................................70
МОДУЛЬ 2. РОСТ КРИСТАЛЛОВ..........................................75
2.1. Кинетика кристаллизации.......................................................75
2.1.1. Зародышеобразование из газовой фазы..........................75
2.1.2. Гетерогенное образование зародышей............................8
2.1.3. Нормальный и послойный рост.......................................86
2.1.4. Послойный рост в различных фазах...............................87
2.1.5. Выращивание из растворов
в высокотемпературных расплавах (раствор в расплаве)........89
2.2. Методы роста кристаллов........................................................9
2.3. Реакционная способность твердых тел................................104
2.3.1. Природа твердофазных реакций....................................105
2.3.2. Реакции, включающие только одну твердую фазу.......106
2.3.3. Реакции твердое тело–газ............................................... 111
2.3.4. Реакции твердое–твердое...............................................117
2.3.5. Реакции твердое–жидкость............................................121
2.3.6. Химия интеркаляции......................................................122
Стр.3
МОДУЛЬ 3. СИНТЕЗ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ..............................................................................126
3.1. Твердофазный синтез...........................................................126
3.2. Химические методы синтеза соединений...........................1
3.3. Комбинированные методы синтеза.....................................1 7
3.4. Активация и кинетика твердофазного синтеза..................142
3.5. Методы синтеза твердых растворов на основе
системы pbtio –pbzro (цТс)....................................................147
МОДУЛЬ 4. СПЕКАНИЕ КЕРАМИКИ................................165
4.1. Взаимное припекание одноименных твердых тел...............170
4.2. спекание однокомпонентных порошковых прессовок.......196
4.3. Влияние давления на уплотнение пористого
тела при высоких температурах (горячее прессование)............212
МОДУЛЬ 5. НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ................................................................................222
5.1. Эффекты нанокристалличности материалов.......................222
5.2. Электронная структура поверхностей кристаллов..............227
5.3. Основные способы получения наноматериалов..................256
5.4. Методы исследования нанокристаллических
материалов......................................................................................269
5.5. Применение наноматериалов................................................270
Литература..........................................................................................276
4
Стр.4