22. Как передается световой сигнал по стекловолокну.

Ответ:

23. На каком принципе основано использование стекол в линиях

задержки.

Ответ:

24. Где и почему используется кварцевое стекло.

Ответ:Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляторов (особенно для высоких температур), изделий, стойких к температурным колебаниям. Незначительное количество отрезков кварцевого стекла используется для изготовления линзы Френеля. Также применяется в производстве термостойких огнеупорных материалов.

25. Что такое фотохромные и полихромные стекла и где они

используются.

Ответ:

26. Какие стекла используются в лазерах.

Ответ: силикатные и фосфатные

27. Что такое керамика и ситалл.

Ответ:Ситаллы - стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специального состава. Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой.Керамика (др.-гр.:κέραμος — глина) — изделия из неорганических, неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, формируемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.[1]

28. Чем фотоситаллы отличаются от термоситаллов.

Ответ:Фотоситаллы получают из стекол литиевой системы с нуклеаторами – коллоидными красителями. Фотохимический процесс протекает при облучении стекла ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, при этом внешний вид стекла не изменяется. Процесс кристаллизации происходит при повторном нагревании.ермоситаллы получаются из стёкол систем MgO – Al2O3 – SiO2, CaO – Al2O3 – SiO2 и других с добавками TiO2, FeS и нуклеаторов. Кристаллическая структура ситалла создаётся только в результате повторной термообработки предварительно отформованных изделий.

29. Какие фазы присутствуют в керамических материалах.

Ответ:В керамике могут присутствовать кристаллическая, стекловидная и газовая фазы.

30. Прочитать и пояснить запись СТ 50-1.

Ответ:

31. Что такое оксидная керамика. Приведите примеры.

Ответ:Оксидная керамика характеризуется высоким удельным электрическим сопротивлением (1011-10 Ом/см2), пределом прочности на сжатие до 5 ГПа, стойкостью в окислительных средах в широком интервале температур; некоторые виды – высокотемпературной сверхпроводимостью, например иттрий-бариевая керамика, а также высокой огнеупорностью. Оксид алюминия, Титанат алюминия, диоксид циркония (ZrO2)

32. Что такое бескислородная керамика. Приведите примеры.

Ответ: Это тугоплавкие бескислородные соединения к которым относятся соединения элементов с углеродом — карбиды, с бором — бориды, с азотом — нитриды, с кремнием — силициды и с серой — сульфиды. Эти соединения отличаются высокими огнеупорностью (2500—3500°С), твердостью (иногда как у алмаза) и износостойкостью по отношению к агрессивным средам. Материалы обладают высокой хрупкостью. Сопротивление окислению при высоких температурах карбидов и боридов составляет 900—1000°С, несколько ниже оно у нитридов. Силициды могут выдерживать температуру 1300—1700°С.

нитрид алюминия, карбид кремния (SiSiC/SSiC), нитрид кремния (Si3N4)

33. Что понимают под материалом «поликор»

Ответ:Поликор это нетканый материал из непрерывного полиэфирного волокна, содержащий в своей структуре микробаллоны. Поликор используется, как наполнитель и противоскладочный слой в изделиях, изготовленных из стеклопластика, снижая содержание смолы в ламинате благодаря микробалонной технологии.

34. В чем различие и сходство между ситаллами и стеклом.

Ответ:

35. Какова технология изготовления ситаллов и для каких целей они

предназначены.

Ответ:Технология получения ситаллов состоит из нескольких операций. Сначала получают изделия из стекломассы теми же способами, что и обычные стекла. Затем его подвергают чаще всего двухступенчатой термической обработке при температурах 500—700°С и 900—1100°С. На первой ступени происходит образование зародышей кристаллизации, на второй – развитие кристаллических фаз. Для обеспечения равномерной тонкокристаллической кристаллизации по всему объему были разработаны два подхода: гомогенное и гетерогенное ядрообразование. Если образование центров кристаллизации при зарождении новой фазы вещества внутри другой его фазы происходит в отсутствие посторонних частиц, то такой процесс определяется как гомогенная кристаллизация. В противном случае — это катализированная или гетерогенная кристаллизация. При помощи гомогенной кристаллизации получают рубиновые, опаловые и некоторые светочувствительные стекла, а по второй технологии — стеклокристаллические материалы. Содержание кристаллических фаз к окончанию технологического процесса достигает порядка 95%, размеры оптимально развитых кристаллов составляют 0,05—1 мкм. Изменение размеров при кристаллизации не превышает 1—2%.В качестве катализаторов и центров кристаллизации, обуславливающих выделение в материале при последующей термообработке огромного числа центров кристаллизации и создающих тем самым условия для образования тонкокристаллической структуры материала, используют катализаторы двух видов. К первому относятся металлические Au, Ag, Cu, Pt, Pd в количествах от сотых до десятых долей %. При варке они растворяются в стекломассе, а при дальнейшей термической обработке выделяются в виде микрокристаллов, вокруг которых формируется конечная структура ситалла. Второй вид катализаторов — оксиды и соли различных металлов: TiO2, P2O5, Cr2O3, ZrO2, ZnO; фторидные Na3AlF6, Na2SiF6, CaF2 и др. (обязательно совместно с Al2O3), сера или сульфаты с добавкой кокса, сульфиды. С такими катализаторами стекла не получались однородными, а разделялись на различные по составу фазы. Одна из них образовывала в стекле капли, равномерно распределенные в другой фазе. В состав фотоситаллов вводят в качестве светочувствительных добавок Au, Ag, Cu в сочетании с сенсибилизаторами. Применение элементов платиновой группы (Pt, Re, Pd, Os, Ir) не требует присутствия сенсибилизаторов. Меняя режим термообработки, можно регулировать размеры и состав выделяющихся кристаллов и соответственно свойства материалов. Все стеклокристаллические материалы состоят из стекла и мелких (не более 1—2 мкм) равномерно распределенных кристаллов, причем содержание кристаллической фазы в зависимости от технологии получения колебались от 30—50 до 90% и более.

С целью удешевления производства и комплексного использования сырья для изготовления ситаллов привлечены: доменный шлак вместе с кварцевым песком — для получения шлакоситаллов; магматические горные породы основного состава (базальты (см. БАЗАЛЬТ), габбро (см. ГАББРО), траппы (см. ТРАППЫ)), метаморфические породы (тремолитовые и тальковые сланцы), осадочные породы (лессовые суглинки, известковая глина), нефелиновый концентрат — для получения петроситаллов.

Для получения фотоситаллов изделия после отжига облучают ультрафиолетовыми, рентгеновскими или гамма-лучами. Проявление скрытого изображения происходит при нагревании стекол в интервале между температурой размягчения и отжига в течение 8 — 60 мин. Если облучать не всю поверхность изделия, а лишь определенные участки фотоситалла, то можно вызвать локальную кристаллизацию в заданном объеме. В ситаллах, изготовленных из светочувствительных стекол, получают непрозрачные белые или цветные трехмерные изображения. Различная растворимость кристаллической и прозрачной стекловидной фаз открывает возможности получения выпуклого изображения и производства из фотоситаллов технических изделий с сеткой прецизионно выполненных отверстий любого сечения. Закристаллизованные участки значительно легче растворяются в плавиковой кислоте, чем примыкающие к ним стеклообразные области.

Жаропрочность, электропроводность, механическая прочность зависят не только от свойств фаз, но в большей степени от структуры и потому не являются аддитивными. Плотная микростуктура обеспечивает высокую твердость и сопротивление абразивному износу. Повышение степени закристаллизованности увеличивает модуль упругости. Улучшению механических, термических, электроизоляционных свойQҠматериала и химической стойкости способствует низкое содержание стекловидной фазы. Контроль фазового состава и структуры в связи с тонкозернистостью ситаллов осуществляется в основном методами рентгенофазового анализа и электронной микроскопии.Применение

Так как синтез ситаллов может быть осуществлен с учетом заранее заданных требований, ситаллы могут отличаться каким-либо одним главным свойством, например, механической или термической прочностью, химической устойчивостью, износостойкостью, прозрачностью и др., или обладать комплексом необходимых свойств. Это предопределило широкий спектр использования этих кристаллических материалов.

Высокие эксплуатационные характеристики ситалловых изделий (прочность и износостойкость, химическая стойкость, способность выдерживать высокие температурные перепады) обеспечивают этому классу материалов возможность широкого применения в строительстве в качестве облицовочного материала, элементов слоистых панелей в конструкциях промышленных зданий. Шлакоситалл хорошо зарекомендовал себя в качестве материала для настила полов промышленных и гражданских зданий, для облицовки наружных и внутренних стен, для футеровки (см. ФУТЕРОВКА) строительных конструкций, подверженных химическим воздействиям и абразивному износу. Для расширения цветовой гаммы шлакоситалла его поверхность можно декорировать силикатными эмалями.

Ситалл обладает высокой прочностью, твердостью, химической и термической стойкость, низким температурным коэффициент расширения, поэтому на предприятиях химической, коксохимической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности используют изделия из ситалла (панели, трубы, электроизоляторы и др.). Их получают методом стекольной или керамической технологии. Ситаллы применяют также для герметизации электровакуумных приборов, в оптике и т. д.

Фотоситаллы находят широкое применение в микроэлектронике, ракетной технике, космосе, оптике, полиграфии и бытовых приборах: из фотоситалла изготавливают перфорированные диски, применяемые в катодно-лучевых трубках и т.д.

Очень большое распространение в химическом машиностроении получили стеклокристаллические покрытия, наносимые на поверхность различных металлов для защиты их от коррозии, окисления и износа при обычных и повышенных температурах. Все шире области применения ситаллов в электронной промышленности. Их используют в качестве диэлектрической изоляции микросхем и межслойной изоляции печатных схем на керамических и других подложках. Ситаллы на основе горных пород (перлита и доломита) рекомендуются для изготовления высоковольтных стержневых и штыревых электроизоляторов.

В быту из ситаллов изготавливают жаропрочную хозяйственную посуду — кастрюли, жаровни, сотейники.

36. В чем преимущества керамического производства. Назовите

основные технологические этапы этого производства.

Ответ:

37. Приведите примеры установочных высокочастотных

керамических диэлектриков. Назовите наиболее характерные области их

применения.

Ответ:Специальными материалами для высокочастотных конденсаторов являются титанатовые керамические диэлектрики (тиконды). Среди них можно выделить керамику на основе рутила (ТЮ2), перовскита (СаТЮ3), титаната стронция (SrTiO3). Керамика с большим содержанием рутила, или титанатов кальция и стронция, характеризуется пониженной электрической прочностью (8–12 МВ/м). Кроме того, титанатовая керамика подвержена электрохимическому старению при длительной выдержке под постоянным напряжением. Вследствие высокого отрицательного значения: αε (от –1500 · 10–6 до –3000 · 10–6 К–1) эти материалы используются для изготовления лишь таких конденсаторов, к которым не предъявляются требования температурной стабильности емкости.

38. На каких принципах основано создание термостабильной

конденсаторной керамики.

Ответ:

39. В чем преимущества керамических подложек для микросхем

перед стеклянными и ситалловыми.

Ответ:Существенным преимуществом керамических подложек по сравнению со стеклянными и ситалловыми является их высокая теплопроводность. Это позволяет увеличить допустимую мощность рассеиваемую пленочными элементами. Среди неметаллических материалов наиболее высокой теплопроводностью обладает керамика на основе окиси бериллия (BeO) - брокерит. Теплопроводность ее в 200-250 раз превышает теплопроводность стекол и в 200 раз ситаллов при высоких значениях электрических параметров (r = 1016 Ом×м, tg d £ 3× 10-4). Берилливая керамика используется для подложек интегральных микросхем, в особо мощных приборах СВЧ и т.д. Недостатком этого материала является токсичность образующейся пыли, трудность механической обработки и высокая стоимость (в 15 раз дороже ситалла).

40. Что такое тиконды и основные области их применения.

Ответ: ТИКОНД

- изоляционный материал из двуокиси титана в смеси с глиной, используется для получения конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом емкости.

Для подготовки к экзамену рекомендуется следующая литература

1. Пасынков, В. В. Материалы электронной техники: учеб. / В. В.

Пасынков, В. С. Сорокин. - 5-е изд., стереотип. - СПб.; М.; Краснодар: Лань,

2003. - 367 c.

2. Материаловедение: учеб. для вузов / Б. Н. Арзамасов [и др.]; ред.:

Б. Н. Арзамасов. - 7-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана,

2005. - 646 с.

3. Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных

материалов: Учеб. для вузов/С.Н.Колесов, И.С. Колесов.–М.; Высш.шк.,

2004.– 519с.

4. Конструкционные материалы / Б.Н.Арзамасов, В.А.Брострем, Н.А.

Буше и др.– М.:Машиностроение, 1990.– 687 с.

5. Андриевский, Р. А. Наноструктурные материалы: учеб. пособие для вузов / Р. А. Андриевский, А. В. Рагуля. - М.: Академия, 2005. - 187 с.

6. Брандон, Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля: учеб. пособие: пер с англ. / Д. Брандон, У. Каплан. - М.: Техносфера, 2004. - 377 с.

7. Гусев, А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А. И. Гусев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 411 с.

8. Юзова В.А., Семенова О.В., Митин А.А., Угрюмов А.В. / Методические указания по применению технологии изготовления алмазных и алмазографитовых полировочных паст: Препринт № 823Ф, - Красноярск: Институт физики СО РАН, 2003.- 42с.

9. Соросовский образовательный журнал

10. Материалы электронной техники

11. Нано- и микросистемная техника

12. Заводская лаборатория. Диагностика материалов

13. Физика металлов и металловедение

14. Перспективные материалы

15. Материаловедение

16. Известия вузов. Материалы электронной техники

17. Металловедение и термическая обработка

18. Микроэлектроника

19. Технология металлов