Диссертация (1097714), страница 15
Текст из файла (страница 15)
комплекс на частице (ж)типовмессбауэровских спектров в зависимости от влияния различных структурных и физических75факторов на сверхтонкие взаимодействия (рис.2.19), которая стала возможной послемессбауэровских исследований ряда простых систем по пути усложнения состава, измененияразмеров ивзаимодействия между компонентами, позволила разработать стратегиюанализа спектров сложных многокомпонентных систем с привлечением данных поаприорной информации, математической обработке диапазонов распределений и взаимныхкорреляций сверхтонких параметров спектра.Эта стратегия заключается в создании модели описания мессбауэровского спектрананокомпозитного материала припоследовательном учете возможных эффектов,обусловленных особенностями проведения синтеза, устранения неопределенностей путемполучения дополнительной информации с помощью комплекса экспериментальных методов,а также с привлечениемматематических методов обработки, сочетая модельнуюрасшифровку с анализом распределений сверхтонких параметров спектра.Итак, мессбауэровский спектр композитного материала может включать : подспектры,соответствующие различным локальным структурным состояниям в композите, которые всумме дают общее представление об интегральном фазовом составе образца, его магнитнойструктуре, степени упорядоченности, размерности составляющих элементов.Наличие уширения и анизотропии формы линий, требует проведения анализараспределений параметров спектра, их корреляций между собой и физическими причинами,вызывающими эти особенности.При появлении в спектре особенностей, характеризующих наличие распределениясврехтонких параметров – анизотропии и уширения формы линии, появления наборакомпонент с параметрами, отличными от характерных для данного состава соединений,релаксационные эффекты, анизотропные изменения интенсивностей линий, которыезатрудняют разработку модели расшифровки спектра, нами проводитсяпривлечениедополнительных методов исследования с целью получения конкретной подтверждающейинформации о возможных причинах появления этих особенностей на спектре.Например,элементныйанализможетснятьнеопределенностьвналичиидополнительных неэквивалентных положений, электронная микроскопия – эффекты формыи размерности, рентгеновская дифракция – фазовый состав, магнитные измерения – сниметнеопределенность в структуре оксида.В настоящей работе показано, что задачаформированиеэффективноинтегральныхрешенавхарактеристиккомплексномизучения вклада локальной структуры вкомпозитногоподходесматериала,привлечениемможетбытьвозможностейэкспериментальных методик структурного анализа как прямого (электронная микроскопия,76рентгеновскаядифракция),такикосвенного(термоаналитическиеметоды,ик-спектроскопия), которые в совокупности с мессбауэровскими данными позволяют сочетатьмакрохарактерстики материала с его локальной структурой, визуализируя процесс ееформирования и кинетические характеристики, влияющие на стабильность достигнутогосостояния.
Однако, роль в этих структурных исследованиях мессбауэровской спектроскопиисущественна.Рисунок.2.21. Применение метода мессбауэровской спектроскопии на этапах технологическойцепочки синтеза композитного материала.Представляемые в главах 4-5 результаты изучения формирования структурыкомпозитных материалов логически выстроены таким образом, чтобы показать рольмессбауэровских данных на этапах синтеза новых материалов от простого к сложному, отпрекурсора – к – функциональному материалу, в котором используются наноструктурныеэлементы и компоненты, обуславливающие специфические физико-химические свойства.Эти исследования важны для мониторинга изменения структуры на этапах синтеза (рисунок2.21), прогнозирования ее изменения при варьировании параметров синтеза, выявленияначальных и граничных условий для модельных расчетов.КРАТКИЕ ВЫВОДЫМетодические работы по изучению простых систем позволили систематизировать рядзакономерностей, которые дают возможность разработать стратегию анализананокомпозитныхсистемспривлечениемданныхпоаприорнойсложныхинформации,математической обработке диапазонов распределений и взаимных корреляций сверхтонкихпараметров спектра.77ГЛАВА3.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ: ИССЛЕДУЕМЫЕОБРАЗЦЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯФИЗИЧЕСКИХСВОЙСТВДЛЯПОЛУЧЕНИЯАПРИОРНОЙ СТРУКТУРНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯАНАЛИЗА МЕССБАУРОВСКИХ СПЕКТРОВ§3.1. Исследуемые образцыВсе исследованные в работе композитные порошковые материалы, были полученыметодом механохимической активации и механосинтеза влаборатории химическогоматериаловедения (рук. акад. д.х.н. Ляхов Н.З., в.н.с.
д.х.н. Григорьева Т.Ф.) Институтахимии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск.: в шаровой планетарноймельнице AГО-2 при одних и тех же энергетических условиях интенсивногомеханического воздействия на порошковые реагенты, что позволяет сравнивать ианализировать эффекты(механизмы) взаимодействия элементов разных систем. В работеиспользовались высокочистые исходные материалы, соответствующих ГОСТов истандартов, а эффекты, превносимые оборудованием минимизировались.Экспериментыпопроведениюреакцийгорения(самораспространяющегосявысокотемпературного синтеза) с отработкой режимов на разных составах проводились вОбъединенном Институте порошковой металлургии НАН Беларуси, г. Минсквлаборатории к.т.н.
А.В.Лецко, под руководством д.т.н. Талако Т.Л.Синтез метало-полимерных композитов осуществлялся в химической лабораториикафедрыфункциональныхнаноматериаловНИТУМИСИСк.ф.м.н.Кузнецов Д.В. с участием инженера Ильиных И.А.)и(зав.кафедройн.с. лабораториирентгеновских методов анализа ТИСНУМ Жолудева С.И.).§3.2. Комплекс оборудования для мессбауэровских исследованийспектроскопияМессбауэровские спектры всех исследованных образцов были получены влаборатории кафедры физики твердого тела физического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова с использованием спектрометра МС 1101 Em (производства Ростовскогофедеральногоуниверситета,Россия),оснащенногомессбауэровскойнизкотемпературным криостатом и детектором конверсионных электронов.печью,Рядисследований был проведен на автоматизированном спектрометре Мессбауэровскаялаборатория (Венгрия) с использованием разработанного в лаборатории КФТТ [203]многофункциональногодетектораконверсионныхэлектроновиконверсионного78резонансного рентгеновского излучения.
Источником гамма-излучения служил Co57(Rh),активностью 50 мCi. Аналитическая обработка проводилась с использованием программUnivem MS (Брюггеман, РФУ) [128 ], MSTools(Русаков, МГУ) [127 ].§3.3.Дополняющие методы исследования структуры и ее визуализации.В работе был использован арсенал современного экспериментального оборудования,оснащенного программным обеспечением: программами управления, накопления ианалитической обработки экспериментальных данных.3.3.1. Рентгендифракционный анализ (РД) и экспериментыпо визуализации структуры методом 3D компьютерной рентгеновскойтомографии (КРТ)Экспериментальные данные были получены на рентгеновском дифрактометреEmpyrean Panalytical (Голландия) на кафедре физики твердого тела ФФ МГУ.
РядэкспериментовпроводилсянарентгеновскомдифрактометреRigakuD/Maxсвращающимся анодом (ФФ МГУ). Съемка порошковых дифрактограмм осуществлялась вгеометрии Брэгга-Брентано, на CuKa излучении, с Ni –фильтром на дифрагированномпучке. Аналитическая обработка дифрактограмм проводилась c помощью программыHighScore(Panalytical)спроведениемполнопрофильногоанализа[225].Дляидентификации фазового состава использовалась база данных ICDD PDF [225].Количественный фазовый анализ проводился методом Ритвельда [226 ]. Оценка размеровобластей когерентного рассеяния (размеров зерен) и микронапряжений в решеткепроводилась методом Вильямсона-Холла [231 ] по ставшей уже стандартной методике длянаноструктурных композитных порошковых образцов [232-233 ]Длявизуализациитрехмернойвнутреннейструктурыметаллополимерныхкомпозитов использовалась техника получения изображения методом рентгеновскойтомографии [ 234-235].
В нашей работе такая схема была реализована на рентгеновскомдифрактометре Empyrean Panalytical, в котором были использованы: маска ослабленияпервичного пучка, томографический модуль (включающий в себя автоматизированнуювращающуюся гониометрическую головку), высокочувствительный двухкоординатныйдетектор PIXel3D. Получаемые данные анализировались при помощи пакета программArea Director и VG Studio Max 2.1, в которых трехмерное изображение формировалосьсшивкой двухмерных изображений [236].79 3.3.2.
Методы электронной микроскопииИзображения частиц, анализ их размеров и морфологии проводился методамиПросвечивающей Электронной Микроскопии (ПЭМ) [237] на микроскопе LEO 912 ABOMEGA (ЦКП ФФ МГУ) (при ускоряющем напряжении 120 кВ, режим просвечивающейэлектронной микроскопии с разрешением 0,34 нм и диапазоном увеличений от 80 до500000) и Сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) [238] на микроскопе Quanta3D FEG FEI (ЦКП ФФ МГУ).
Анализ изображений проводился с помощью программыIMAJEI [239]. 3.3.3. Оптическая спектроскопияВ данной работе были использованы результаты, полученные на ИК-спектрометрахVector 22, Bruker и Specord 75 IR в области спектра 4000÷400 см-1; на спектрометрах JFS66 и Bruker – в области спектра 500÷100см-1, ряд исследований был проведен наспектрометре RamanFlex 400 Perkin Elmer в областях спектра 3000-200 см-1 (( ЦКП ИХТТи МХ СО РАН)/ Образцы готовили в виде таблеток с прокаленным бромистым калием длясъемки спектров в области 4000÷400 см-1 и с полиэтиленом – в области 500÷100 см-1.Весовое соотношение связующее: образец для съемки в KBr 400÷100:1, в полиэтилене –9:1.Анализспектровпроводилсяпоимеющимсяданнымпоспектральнымхарактеристикам соединений [240-242].§3.4.
Методы исследования физических свойствДля исследования химических реакций, фазовых и других физико-химическихпревращений, происходящих под влиянием тепла в химических соединениях, или (вслучаемногокомпонентныхиспользованысистем)термоаналитическиемеждуметодыотдельнымисоединениями,(дифференциальнаябылисканирующаякалориметрия, термомагнитный анализ, динамический механический анализ). 3.4.1. Термоаналитические методыТермоаналитические методы [243- 247] относятся к группе экспериментальныхметодов изучения свойств веществ, на результаты которого оказывают влияния условияпроведения эксперимента, этосвязаноглавным образом с динамической природойрассматриваемых методов. Кроме того, эти методы являются разрушающими структурувещества. Измеряемый сигнал зависит от степени протекания и скорости происходящегопроцесса.Эти факторы в случае наноразмерного состояния могут оказатьсякритическими при выявлении эффектов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
