Šiuolaikinės technologinės medžiagos

Šioje temoje aptariamos šiuolaikinės technologinės medžiagos, įskaitant superlaidininkus, keramiką, specialiuosius stiklus ir puslaidininkius. Apžvelgiami jų gamybos metodai, savybės ir pritaikymo sritys, pavyzdžiui, medicinoje, energetikoje, elektronikoje. Taip pat trumpai pristatomi Lietuvos mokslininkų pasiekimai šioje srityje.

Aukštatemperatūriai superlaidininkai
Aukštatemperatūriai superlaidininkai – tai medžiagos, kurios tampa superlaidžiomis (neturi elektrinio pasipriešinimo) santykinai aukštose temperatūrose (pvz., \(100 \text{ K}\), \(-173 \text{ }^\circ\text{C}\)). Jie dažnai gaminami iš lantanoidų, bario ir vario oksidų keramikos. Pavyzdys: \(\text{Y}_2\text{O}_3(\text{k}) + 4\text{BaCO}_3(\text{k}) + 6\text{CuO}(\text{k}) + 0,5\text{O}_2(\text{d}) \rightarrow 2\text{YBa}_2\text{Cu}_3\text{O}_7(\text{k}) + 4\text{CO}_2(\text{d})\) (\(800-900\text{ }^\circ\text{C}\)). Lietuvoje, VU, mokslininkai zolių-gelių metodu sintetina šiuos superlaidininkus, o kita grupė naudoja MOCVD metodą superlaidžioms plėvelėms nusodinti. Superlaidininkai naudojami elektromagnetuose, generatoriuose, kabeliuose, šiluminės spinduliuotės matavimo prietaisuose ir skaičiavimo mašinų elementuose. Meisnerio reiškinys demonstruoja superlaidumo savybes – magnetas levituoja virš superlaidininko.
Nestechiometrinių junginių tyrimai Lietuvoje
Lietuvoje, Vilniaus universitete (VU) ir Kauno technologijos universitete (KTU), mokslininkai tiria nestechiometrinių junginių įsiterpimą į polimerines dangas (polietileną, polipropileną, poliamidą). VU tiria \(CuS\), o KTU – įvairių metalų (\(Cu\), \(A\), \(TLA\) ir kt.) sulfidų, selenidų ir telūridų įsiterpimą. Šie junginiai sudaro laidžius elektrai sluoksnius, naudojamus optiniuose prietaisuose, radiotechnikoje ir plastikų metalizavime.
Nikolajaus Kurnakovo indėlis į chemiją
Nikolajus Kurnakovas (1860–1941) buvo rusų mokslininkas, žinomas dėl savo darbo fizikinės cheminės analizės srityje, ypač metalurgijoje. Jis sukūrė Kurnakovo pirometrą – prietaisą \(\text{terminei analizei}\) atlikti.
Puslaidininkių istorija ir pritaikymas
Puslaidininkių istorija prasidėjo 1940 m., kai Raselas Ohlis atrado elektros įtampos atsiradimą tarp skirtingai priemaišų turinčių silicio gabalų. 1947 m. Viljamo Šoklio grupė sukūrė tranzistorių, už ką gavo Nobelio premiją. Šoklio įkurta įmonė davė pradžią Silicio slėniui (JAV). „Intel“ 1969 m. sukūrė integrinę mikroschemą. Silicio puslaidininkiai naudojami optiniuose šviesolaidžių kabeliuose. Šiuo metu intensyviai ieškoma silicį pakeičiančių medžiagų, pvz., \(A_3B_5\) junginių. Puslaidininkiniai šviestukai (LED) leidžia taupyti elektros energiją. Saulės elementai, dažniausiai gaminami iš silicio, verčia šviesos energiją elektros energija. Lietuvoje „Precizika-MET SC“ gamina saulės elementus.
Šiuolaikinė keramika ir jos gamyba
Keramika – tai neorganinės, nemetalinės medžiagos. Šiuolaikinė keramika skirstoma į metalų oksidus (\(Al_2O_3\), \(ZrO_2\), \(BeO\)) ir neoksidų junginius (karbidus: \(SiC\), \(WC\), ir nitridus: \(Si_3N_4\), \(BN\)). Ji pasižymi kietumu, lengvumu, atsparumu aukštai temperatūrai, bet yra trapi. Šiuolaikinės keramikos gamyboje dažnai naudojamas zolių-gelių metodas. Zolis – koloidinė sistema, kurioje kietos dalelės (1–100 nm) pasklidusios skystyje. Gelis – kietojo kūno struktūrą turintis zolis. Pavyzdys: \(SiCl_4 + 4CH_3CH_2OH + 4NH_3 → Si(OCH_2CH_3)_4 + 4NH_4Cl\); \(Si(OCH_2CH_3)_4 + 4H_2O → (HO)_3Si-OH + 4CH_3CH_2OH\); \(n(HO)_3Si-OH + nHO-Si(OH)_3 → (HO)_3Si(-O-Si(OH)_2)_n + nH_2O\). Lietuvoje VU mokslininkai zolių-gelių metodu sintetina kalcio hidroksiapatitą ir kalsilitą, naudojamus medicinoje (pvz., dantų porcelianui).
Specialieji stiklai ir jų pritaikymas
Specialieji stiklai – tai stiklai, turintys specifines savybes, pritaikytas tam tikroms reikmėms. Chemijos pramonėje naudojami chemiškai ir termiškai atsparūs stiklai, dažnai gaminami iš \(SiO_2\) su įvairiais priedais (\(B_2O_3\), \(ZrO_2\), \(TiO_2\)). Atominėje energetikoje naudojami stiklai, atsparūs aukštai temperatūrai ir korozijai, gaminami \(PbO\), \(P_2O_5\) ir \(WO_3\) pagrindu. Fotochrominis stiklas, pvz., „Saint-Gobain“, keičia savo šviesos pralaidumą, veikiamas elektros srovės. Ugniai atspari keramika, naudojama erdvėlaivių terminei izoliacijai, gaminama iš \(TiO_2\) ir stiklo.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com