Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά)

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά) Ύαλοι Οξειδίων Διδάσκοντες: Αναπλ. Καθ. Σ. Αγαθόπουλος, Καθ. Δ. Γουρνής, Καθ. Μ. Καρακασίδης

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 ΑΣΚΗΣΗ-4: ΥΑΛΟΙ ΟΞΕΙΔΙΩΝ (Παρασκευή και δομική μελέτη βορικών υάλων αλκαλίων)

4 Διάγραμμα Όγκου-θερμοκρασίας για τρεις καταστάσεις της ύλης: τήγμα, κρύσταλλος και ύαλος. T m :θερμοκρασία τήξης, και Τ g θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης

5 Μέθοδοι ψύξης για παρασκευή υάλων Air-cooling, fiber production Splat cooling Roller quenching Ταχύτητα: ~1.5 K/sec, 300 K/sec ~10 3 K/sec ~ K/sec

6 Πίνακας Ι Κατάταξη οξειδίων ανάλογα με την ικανότητα σχηματισμού ύαλων Υαλοσχηματιστές SiΟ 2, B 2 O 3, P 2 O 5,GeO 2 Υαλοσχηματιστές υπό συνθήκες InO 3, PbO 2, SeO 2,Tl 2 O 3,As 2 Ο 3 SnO 2,Sb 2 Ο 5,Al 2 O 3. TeO 2,SeO 2,As 2 O 5, Bi 2 Ο 3, WO 3,MoO 3, SO 3, V 2 O 5, Ga 2 O 3 Υαλοτροποποιητές Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O, BaO, SrO, CaO, CdO, PbO, HgO Και πολλά οξείδια μετάλλων μεταπτώσεως

7 Σχηματική απεικόνιση των σταδίων κρυστάλλωσης με πυρηνοποίηση + ΔG r * επιφανειακή ενέργεια 4πr 2 γ συνολική ελεύθερη ενέργεια ΔG r ΔG r* ακτίνα του σωματιδίου ΔGr=4/3πr 3 ΔGυ+4πr 2 γ - ελεύθερη ενέργεια όγκου 4/3πr 3 ΔG υ Μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας ΔG συναρτήσει της ακτίνας r του εμβρύου ή πυρήνα που δημιουργείται με την στερεοποίηση ενός υγρού.

8 Τροποποίηση του πυριτικού δικτυώματος της υάλου SiO 2 (glass-former) από το οξείδιο Na 2 O(glass-modifier) 2SiO 2 +Na 2 Ο 2SiØ 3 O +2Na +

9 Τροποποίηση του βορικού δικτυώματος της υάλου B 2 O 3 (glass-former) από το οξείδιο Na 2 O (glass-modifier) B 2 O 3 Na 2 Ο + + Δημιουργία γεφυρωμένων οξυγόνων (BOs) Bridging Oxygen's..Sodium

10 Τροποποίηση του βορικού δικτυώματος της υάλου B 2 O 3 (glass-former) από το οξείδιο Na 2 O (glass-modifier) B 2 O 3 Na 2 Ο Δημιουργία αγεφύρωτων οξυγόνων (NBOs) Non-Bridging Oxygen's

11

12 Κατανομή δομικών μονάδων σε βορικές υάλους συναρτήσει του % περιεχομένου σε οξείδιο αλκαλίου (R 2 O)

13 Φυσικές ιδιότητες βορικών υάλων αλκαλίων σε συνάρτηση με το %περιεχόμενο σε αλκάλιο Συντελεστής θερμικής διαστολής, α Πυκνότητα (ρ) και μοριακός όγκος (Vm) Journal of Non-Crystalline solids, 354, , Pages

14 Θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg) βορικών υάλων αλκαλίων και αλκαλικών γαιών σε συνάρτηση με το %περιεχόμενο σε οξείδιο mol- modifier Journal of Non-Crystalline solids, , 2001, Pages

15 Ν 4 = x 1-x Κλάσμα των ατόμων βορίου σε τετραεδρική συμμετρία (Ν 4 ) για τα βορικά γυαλιά αλκαλίων

16 Φάσματα υπερύθρου βορικών υάλων μαγνησίου

17 ΣΚΟΠΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Στόχος της άσκησης είναι να κατανοηθεί η κλασσικός τρόπος παρασκευής υάλων. Για τον σκοπό αυτό θα παρασκευαστούν βορικοί ύαλοι νατρίου από τήγματα υψηλών θερμοκρασιών χρησιμοποιώντας διάφορες ταχύτητες και μεθόδους ψύξης. Επίσης στόχος της άσκησης είναι η κατανόηση του τρόπου συσχετισμού δομής και ιδιοτήτων των υλικών. Για τον σκοπό αυτό θα μετρηθούν φάσματα υπερύθρου των υάλων που θα παρασκευαστούν και θα υπολογιστούν οι πειραματικές τιμές του Ν 4 για κάθε ύαλο

18 Τέλος Ενότητας

19 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

20 Σημειώματα

21 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

22 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες: Αναπλ. Καθ. Σ. Αγαθόπουλος, Καθ. Δ. Γουρνής, Καθ. Μ. Καρακασίδης. «Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά). Ύαλοι Οξειδίων». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

23 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]