Результаты исследования полученных частиц мссо.

Изучение геометрических форм дискретных силоксановых частиц, рельефа и морфологии их поверхности осуществляли на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) Vega II XMU-Tescan (фирма «Tescan», Чехия) при увеличении ×10000.

	Рисунок . Изображение частиц МССО структурного типа «а».				Рисунок . Изображение частиц МССО структурного типа «б».

Изображения англомерированных частиц из первичных структурных типов «а» и «б», полученные с помощью СЭМ при ×10000, приведены на рисунках . Агломераты дискретных частиц из первичных «а» существенно отличаются от дискретных частиц из первичных «б» не только составом, но и строением. Дискретные частицы типа «а» в процессе синтеза и при выделении из продуктов реакции агломерируют из первичных образований частиц размером 10-15 нм в сферические формы диаметром 2-3 мкм (рисунок ). Первичные октаэдрические структуры типа «б» в результате синтеза и при выделении из продуктов реакции агломирируют в кристаллические формы «кубиков» (рисунок ) с широким разбросом по размеру (5-20 мкм). При этом первичные образования наноразмерных частиц формируют рельеф и морфологию сферических поверхностей и определяют систему поверхностных пор.

Для сравнения геометрических форм, морфологии и рельефа поверхности был сделан анализ ближайших аналогов частиц МССО – аэросила (марка R-972), полученного пирогенным гидролизом ЧХК при 1100^оС (рисунок) и и щелочного силикозоля фирмы «Rodel» (США) , полученного на основе коллоидного водно-органического раствора кремниевой кислоты (рисунок ).

Рисунок . Изображение частиц пирогенного аэросила марки R-972.		Рисунок . Изображение колонии силикозольных частиц, выделенных из щелочного водно-органического раствора.

Из изображений, сделанных с помощью СЭМ, видно, что первичные структурные образования частиц аэросила в виде коралловых цепочек составлены из конгломерированных первичных частиц 65-70 нм округлой формы, связанных между собой. При этом морфология первичных частиц со значительными рельефными выступами имеет гладкую поверхность не содержащую пор. Частицы аэросила благодаря плотной структуре обладают значительной абразивной способностью.

Из щелочного (рН 11,0-11,5) силикозоля поликремневой кислоты при выделении наночастицы агломерируют в сферические дискретные образования размером 50-70 нм. По природе данные частицы обладают пористостью и имеют развитую поверхность. Частицы силикозоля проявляют устойчивость в щелочных средах и сохраняют при этом однородный состав.

2. Пиролизный отжиг полиэдрических частиц ОССО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ

пиролизного отжига органосилсесквиоксанов

1. Белый порошок органосилсесквиоксана засыпать в кварцевую ампулу-контейнер ~ на 3/4 объёма и прикрыть неплотной крышкой ;

2. Загрузить ампулу-контейнер с порошком в реактор печи и закрепить в средней части для обеспечения равномерного температурного градиента по всему объёму ампулы-контейнера;

3. Включить вакуумный насос и с медленным натеканием произвести первую вакуумную откачку реактора при ~ 10^-2 ÷ 10^-3 мм.рт.ст. в течение 0,5 часа;

4. Нагреть печь реактора с загруженной ампулой-контейнером до температуры 250-300 ^оС и произвести выдержку в течение ~0,5 часа ;

5. Отключить вакуумный насос;

6. Нагревать печь реактора с ампулой – контейнером до температуры 1100 ^оС в динамическом протоке аргона 1.5 часа (избыточное давление аргона держать на уровне 0,1 атм.)

7. После доведения температуры в реакторе печи до ~1100±50 ^оС произвести выдержку в течение 0,5 часа. Кран на барботёр при этом остаётся в открытом состоянии;

8. Затем отключить нагрев печи и оставить её в режиме самопроизвольного охлаждения, вплоть до комнатной температуры. По мере охлаждения печи до ~ 600÷700^оC кран барботёра перекрывается и в реактор подаётся избыток (~ 0,5 мм.рт.ст.) аргона для компенсации давления в реакторе при его охлаждении;

9. По окончании процесса ампула-контейнер извлекается из реактора и отожженный черный порошок углеродсилсесквиоксана (а-SiO_1,5:C) помещается в герметичный сосуд с плотно закрывающейся крышкой для хранения.

3. Синтез твёрдых растворов халькогенидов заданного состава сплавлением исходных компонентов

4. Компактирование методом искрового плазменного спекания (SPS)

-

5. Структурные и тэрмоэлектрические исследования образцов

6. Исследование и обсуждение результатов

2. Экономическая часть

   1. Технико-экономическое обоснование НИР

В настоящее время основной областью применения термоэлектрических преобразователей энергии является термоэлектрическое охлаждение. Сфера применения термоэлектрического охлаждения очень обширна: холодильники бытового назначения, холодильные системы для электроники и телекоммуникаций, приборы медико-биологического назначения, холодильные системы для транспорта, лабораторное и научное оборудование с использованием термоэлектрических охладителей и др.

Основной характеристикой термоэлектрического материала, определяющей функциональную пригодность и эффективность изготавливаемых на его основе преобразователей энергии, является его добротность Z.

Наибольшей эффективностью при температурах от минус 150 С до 300С обладают термоэлектрические материалы на основе твердых растворов халькогенидов висмута и сурьмы. Ключевой проблемой термоэлектрического материаловедения является повышение добротности (термоэлектрической эффективности) материала.

В последнее десятилетие резко возрос интерес к наноструктурным термоэлектрическим материалам, с которыми связываются возможности существенного повышения термоэлектрической добротности. Это базируется как на теоретических представлениях, так и полученных экспериментальных результатах. В настоящее время в литературе установилось точка зрения, что увеличение термоэлектрической эффективности в наноструктурированных термоэлектриках в основном связано с уменьшением решеточной теплопроводности в результате возрастания рассеяния фононов на границах нанозерен и структурных дефектах внутри зерен.

Данная работа направлена на разработку и исследование метода получения наноструктурированных композитов на основе твёрдых растворов халькогенидов висмута-сурьмы с полиэдрическими углеродсилоксановыми наночастицами типа «ядро-оболочка».

Для модификации композитных термоэлектриков на основе твёрдых растворов халькогенидов (Bi; Sb; Te; Se) с целью фононного рассеяния в матрице и повышения их термоэлектрической эффективности предлагаются углеродсилоксановые наночастицы типа «ядро-оболочка», получаемые пиролизным отжигом (~1000^оС; Аr) полиэдрических органосилсесквиоксанов (ОССО).

2. Расчёт сметы затрат на выполнение НИР