Текст № 10. Екологія та нові матеріали а.Е. Забєліна, ю.С. Прилитого Донецький національний технічний університет

Людина є невід'ємною частиною екології. Одним із найважливіших завдань екології є розробка приладів, що забезпечують створення безпечних умов праці людини.

Сучасні заводи - це великі підприємства, що оснащені високоточним устаткуванням, яке загалом працює від електричного струму, що є джерелом підвищеної небезпеки. Робота присвячена вивченню та розробці манганіт- лантанових систем для створення нових високочутливих магніторезистивних датчиків для таких важливих галузей сучасної техніки, як аварійне вимкнення струму у випадку коротких замикань і для захисту людини від поразки струмом та електродвигунів від пошкодження Пристрої, що раніше застосовувалися, не придатні через їх інертність і, як наслідок, недостатньо швидке відключення струму.

Найбільш перспективними для створення датчиків є Sr-вмістовні манганіт лантанові перовскіти, при чому, як було показано у деяких роботах, з надстехіометричним марганцем, який знаходиться у вигляді наноструктурних кластерів у твердому розчині.

Зараз перовскітоподібні матеріали складу АхВ1-xМпОз (А - рілкоземельний метал, В - луго-земельний метал) представляють великий теоретичний і практичний інтерес. Ці сполуки сімейства манганітів, що мають ефект гігантського магнітоопору, широко затребувані в прикладній науці, завдяки своїм унікальним фізичним і хімічним властивостям.

Численні дослідження манганіт-лантанових систем стосувалися переважно фізичних аспектів. Технології виготовлення порошків і виробів з них, а також кінетичним дослідженням по синтезу практично не приділено уваги, за деякими винятками.

Склад La_0.7Sr_0.3МnОз був обраний як об'єкт дослідження, виходячи з наступних міркувань: були перевірені ~25 складів, але на сьогоднішній день найбільш оптимальні властивості виходять на манганіт лантанових системах, що містять стронцій.

Вихідна шихта була отримана різними методами: керамічним методом з оксидів та карбонатів і хімічними - сумісним осадженням та розпилюванням.

Враховуючи ті обставини, що найбільш експресним методом синтезу складних оксидних систем є керамічний, то більшість досліджень, проводилася саме цим методом. Результати досліджень порівнювались з даними по порошках, отриманих за хімічною технологією.

Для одержання зразків для синтезу в якості сировинних компонентів використовувались: Lа20з марки LаО - 1, SrС03 ("Ч.Д.А.") і Мn3О4 (виробництво ФРГ). Маси компонентів зважувалися на електронних вагах з точністю до шостого знака після коми. Потім протягом 1,5 годин проводилося змішування і перетирання компонентів у агатовій ступці для гомогенізації складу і підвищення активності порошків під час синтезу. Отриману шихту поміщали в алундові тиглі. Потім піддавали випалу в печі при температурах - 1100 °С, 1000 °С, 900 °С, 800 °С с витримкою протягом - 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6 і 7 годин при кожній температурі. Вміст тиглів зважували до і після випалу. Витягали при температурі випалу, тобто здійснювали повітряне загартування.

З метою пошуку оптимального режиму синтезу La_0.7Sr_0.3МnОз зі структурою перовскіту була визначена залежність відносної зміни маси від температури та часу витримки, а також склад фаз при даних режимах.

Н а підставі досліджень будували графік залежності m/m= f(r), який наведений на рисунку.

0.06

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

Рисунок - Кінетика синтезу манганіту лантана La_0.7Sr_0.3МnОз

Для порівняння на графіку приведені криві випалу порошків, отриманих окрім керамічного метода, а також хімічними (сумісне осадження, розпилювальний гідроліз). Експеримент проводили за тією ж методикою, що і для порошків, отриманих керамічним методом.

Наявність мінімумів на кривих може бути викликана різними модифікаціями марганцю, а також неповнотою формування структури перовскіту при даних термінах витримки.

Як видно з графіка, під час отримання манганітів лантану за хімічного технологією (сумісним осадженням при 1=900 °С і розпилювальним гідролізом при (=800 °С) спостерігається незначна зміна маси вже при термінах витримки 5;6 і 7 годин. Таким чином, був обраний температурно-часовий режим, що забезпечує отримання надійного перовскіту.

А за керамічною технологією (1=900,1000, 1100 °С) такого ефекту доки не спостерігається, через вельми малу активність шихти, що потребує більш тривалих термінів витримки.

Отримані результати будуть уточнюватися і підтверджуватися іншими методами, зокрема РФА, передбачається вивчити зміни електропровідності зразків і тільки лише при досягненні кореляції між вказаними параметрами можна буде однозначно говорити про конкретні параметри синтезу La_0.7Sr_0.3 зМnОз, зі структурою перовскіту.