Дополнительные ссылки

Top.Mail.Ru

 

Новый подход к созданию материалов для теплозащитных и термоэлектрических покрытий
 
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН предложили новый способ получения керамического материала на основе оксида индия, галлия и цинка (IGZO) для создания теплозащитных и термоэлектрических покрытий. Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 20-73-00241) и опубликована в Journal of the European Ceramic Society.
 
Материалы на основе полупроводниковых прозрачных оксидов индия, галлия и цинка обладают уникальными электрофизическими характеристиками и в настоящее время широко применяются для получения прозрачной гибкой электроники – ЖК-дисплеев и сенсорных емкостных панелей высокого разрешения, а также дисплеев мобильных телефонов. Кроме того, они термостабильны и ввиду низкой теплопроводности являются перспективными материалами для разработки эффективных теплозащитных и термоэлектрических покрытий.
 
Совершенствование технологии получения таких материалов и повышения их эксплуатационных характеристик является важной задачей для авиации и космической электроники.
 
Традиционный способ получения IGZO основан на длительном (более 100 часов), высокотемпературном отжиге (до 1500°С) смеси оксидов индия, галлия и цинка. В связи с этим возникает необходимость создания более экспрессного и энергосберегающего способа получения этого уникального материала.
 
Такую задачу поставили перед собой химики из ИОНХ РАН. Они впервые применили метод сжигания геля для получения порошков IGZO, что позволило снизить температуру их получения сразу на 500°С – до 1000°С, и сократить время синтеза практически в 20 раз по сравнению с традиционным способом. Полученная IGZO-керамика имеет необычную слоистую микроструктуру, образованной множеством уплотненных тонких пластинок.
 
«Нами была разработана методика, в основе которой лежит реакция горения органо-неорганического геля, образованного поливиниловым спиртом и нитратами индия, галлия и цинка. Такой способ не только позволил добиться поставленной цели, но и привел к получению тонкодисперсных порошков с очень необычной формой частиц. Оказалось, что керамика, полученная с использованием этого порошка, также обладает уникальной слоистой структурой и имеет теплопроводность на треть ниже по сравнению с аналогичными материалами. Это очень интересный результат, который позволяет по-новому взглянуть на данный класс соединений и предположить, что на их основе могут быть созданы функциональные покрытия с повышенными теплозащитными функциями», - комментирует работу Ольга Кондратьева, первый автор статьи, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории термического анализа и калориметрии ИОНХ РАН.

Благодаря простоте и эффективности синтез IGZO легко масштабируется. Это позволило детально изучить теплофизические свойства IGZO. Достаточно часто теплоемкость исследуемого материала рассчитывают теоретически, исходя из известных характеристик для составляющих его простых оксидов. Такой подход зачастую искажает величины теплоемкости и теплопроводности в большую или меньшую сторону. Полученные в ИОНХ РАН экспериментальные результаты будут востребованы специалистами, занимающимися IGZO во всем мире. В дальнейшем авторы планируют изучить физико-механические свойства керамики и функциональных покрытий IGZO.
 
 
Схема получения керамического материала на основе оксида индия, галлия и цинка.
 
 
Источник: Olga N. Kondrat'eva, Maria N. Smirnova, Galina E. Nikiforova, Mikhail I. Razumov, Andrei V. Khoroshilov. Layered ceramics based on InGaO3(ZnO)2: Preparation and experimental investigation of high-temperature heat capacity and thermal conductivity. Journal of the European Ceramic Society. 2021. V.41. № 13. P.6559-6566. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2021.05.063
 
 
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Рассылка новостей