Физика, астрономия и информатика

Люблю читать книги по физике, астрономии, математике и информатике. Они меня сильно увлекают и я могу читать часами! Я написал диссертацию и могу кое что опубликовать из её.

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Кремнезём – диоксид кремния, входит в число важнейших неорганических соединений и занимает более 27% массы Земли, востребованные свойства, которого определяют научно – технический прогресс во всех отраслях экономики. Одно из применений диоксида кремния – силикатные стёкла, которые обладают рядом уникальных свойств. Одни из них – изотропия физических свойств и высокая упругость, что делает его незаменимым материалом для производства высокодобротных механических резонаторов в гироскопических системах автопилотов различных летательных аппаратов, системах автоматики, оптики и оптоволоконной связи.

Огромную роль в силикатных стёклах играет силоксановая связь, основу которой составляют особенности соединения кремния и кислорода. При нанесении плёнок кремния на пинакоид корунда или его производных рубина и сапфира методом электронно - лучевой эпитаксии, получаем подложки микросхем для наноэлектроники, так как кремний является хорошим компонентом для p - n перехода, а корунд относится к изоляторам, плохо проводит тепло, устойчив к радиоактивному излучению, воздействию кислот и многих щелочей, обладает большой твёрдостью, уступая только алмазу.

Силикатные стёкла получают несколькими способами: электротермическим, вакуум - компрессорным, газопламенным и синтезом из газовой фазы. Метод получения выбирается из технических требований, предъявляемых к стеклу.

Кварц и кварцевые стёкла состоят из тетраэдров, зная, как они себя поведут в кристаллах кварца, то можно предсказать их поведение в стёклах, что обусловлено природой кремния.

Ранее наукой были установлены фазовые переходы кварцевого стекла и температурный диапазон стеклования.

Нами был определён температурный диапазон образования силоксановой поверхности, технология образования и её состав. Установили взаимосвязь между размером глобул и физическими характеристиками образцов отожжённых при различных температурах. Разработана конструкция печи, обеспечивающая необходимые условия отжига. Определили влияние дислокации на качество кварцевого стекла.

Создание теории стекла принадлежит Д.И. Менделееву, который впервые сформулировал научное представление о химическом строении силикатов и стёкол. Согласно взглядам Д.И. Менделеева, стекло – неопределённое химическое соединение, в котором составляющие его оксиды соединяются в любых соотношениях, и представляют собой некристаллический аморфный сплав, образующийся в результате охлаждения расплава.

Наибольших успехов в данном направлений, при разработке механических резонаторов достиг Б.С. Лунин. Диапазон температур отжига 870 – 920 ^оС, приходящийся на процесс дегидратации, он принял за упрочнение поверхности стекла, что привело к браку. Согласно НПО «Медикон», из партии 50 резонаторов, только 2 отвечали требованиям по добротности.

Тема разработана полностью, а результаты экспериментов проведённых в лаборатории университета и на производстве совпали и показали хорошие результаты. Восемь механических резонаторов, отожённых в лаборатории ЧГГПУ показали хороший результат в лаборатории НПО «Медикон».

Работа выполнена по заказу НПО «Медикон» находящейся в г. Миасс Челябинской области.

Целью диссертационной работы является исследование механизма образования структуры стёкол, с целью упрочнения изделий на каждой стадии технологического процесса.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи исследований:

1. Используя метод комбинационного рассеяния света, определить состав структурных тетраэдров и энергию мостиковых связей.
2. Разработать технологию образования силоксановой связи.
3. Разработать схему печи, обеспечивающей необходимые условия обжига.
4. Установить взаимосвязь влияния размера глобул на механические характеристики: упругость, пластичность и хрупкость стекла КУ-1. Используя методы Виккерса с алмазным индентором, с углом при вершине конуса равным 136^о, фрактальной геометрии, лежачей капли на дистиллированной воде и глицерине, изучить физические характеристики полученных изделий.
5. Определить влияние дислокаций на качество кварцевого стекла.
6. Произвести математическую обработку экспериментальных результатов согласно математическим моделям.

Научная новизна.

1. 1. 1. 1. Исследованы факторы, влияющие на качество кремниевой плёнки на сапфировой подложке.
         2. Разработана схема фазовых переходов в диапазоне температур 950 – 1080 ^оС – область дегидратации с поверхности изделия и область образования силоксановой связи, упрочняющая поверхность.
         3. Исследована роль нано - и микротрещин влияющих на качество поверхности изделии из кварцевого стекла.
         4. Разработана технология получения прочной поверхности изделий из кварцевого стекла на каждой стадии.
         5. Разработана схема печи сопротивления, обеспечивающая оптимальные условия отжига изделия.
         6. Исследованы факторы, влияющие на рост и формирование глобул.