Зразок роботи
ВСТУП
Робота виконана в ДВНЗ «Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника».
Актуальність теми. Вперше на Землі карбід кремнію виявлений у 1893 році, як компонент метеориту з Арізони доктором Анрі Муассаном у вигляді пилу навколо багатих на вуглець зірок. Сучасні технології одержання SiC базуються на карботермічному методі Ачесона (Acheson), в якому кремнезем (SiO2) та вуглець (С) спікаються за температури 1600-2500ºС впродовж 8-30 годин:
SiO2 + С → SiC + 2СО
Світові виробничі потужності з випуску SiC оцінюються в 1,5 млн. т. на рік,41 % яких знаходиться в Китаї. Найбільшою сферою використання карбіду в світі є металургія (близько 45% світового попиту), застосовують карбіди у виробництві металокерамічних і вилитих твердих сплавів для металообробки, буріння гірських порід тощо.
У залежності від домішкового складу технічний карборунд за кольором може бути чорний, білий, сірий, жовтий і зелений. За твердістю SiC поступається лише алмазу і синтетичному борозону.
На основі хімічного осадження пароподібних сполук існує спосіб напилення жароміцного покриття у вигляді тонкої плівки карбіду кремнію на робочі поверхні ядерних реакторів, ракетних сопел і так далі. Застосуванням цього способу забезпечується більш висока жароміцність матеріалів, а також їх стійкість до окислення і стирання.
Карбідкремнієва продукція перспективна для виготовлення високотемпературних матеріалів. Останнім часом винайшли неперервні карбід кремнієві волокна, очікується їх подальше вивчення. Він застосовується в різних областях людської діяльності: в астрономії, автомобільної та металургійної промисловості, в електроніці і електротехніці, в пірометрії (вимірювання температури газів), в якості елементів ядерного палива і у виготовленні ювелірних виробів.
Існує великий інтерес у використанні даної речовини в якості напівпровідникового матеріалу в електроніці, де висока теплопровідність, висока електрична напруга пробою і висока щільність електричного струму роблять його перспективним матеріалом для високопотужних пристроїв, в тому числі при створенні надпотужних світлодіодів.
Карбід кремнію має дуже велике значення для світової промисловості. Використання високочистого карбіду значно зменшує електричні і теплопровідні затрати, збільшує термін дії обладнання, оскільки електроніка на його базі може працювати при температурах до 500ºС, при дії агресивного середовища, при підвищених тисках. Хоч ринки збуту SiC, пов’язані з виробництвом високотехнологічної кераміки та з електронною промисловістю є маломасштабними з фізичного обсягу, але вони мають високу вартісну оцінку. Тому дуже важливим є отримання чистого карбіду кремнію без домішок.
Для отримання карбідів як в промисловій, так і в дослідницькій практиці застосовують метод прямого синтезу з елементів. При цьому залежно від характеристики вихідних матеріалів і варіанта здійснення синтезу можна одержати продукт високого ступеня чистоти. Удосконалення цього метода може значно здешевити одержання карбіду кремнію.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наказами, рішеннями. Тема дипломної роботи затверджена на засіданні кафедри теоретичної та прикладної хімії (протокол №2 від 3 жовтня 2017 р.) та на засіданні Вченої ради Факультету природничих наук (протокол №2 від 30жовтня 2017 р.).
Об’єкт дослідження: карбід кремнію.
Предмет дослідження: матричний синтез карбіду кремнію.
Мета роботи: визначити оптимальні умови одержання карбіду кремнію матричним синтезом з використанням мікрочастинок кремнію.
Цій меті підпорядковані такі завдання: провести синтез карбіду кремнію при різних умовах та проаналізувати продукт.
Методи дослідження: у експериментальних дослідженнях використовувались методи хімічного та фізико-хімічного аналізу (елементний аналіз, рентгенівський мікроаналіз, скануюча електронна мікроскопія).
Особистий внесок здобувача полягає у аналізі та систематизації літературних джерел по синтезу карбіду кремнію, проведення експерименту по синтезу, а також формулюванні висновків і оформленні тексту рукопису.
Обґрунтованість, точність і ступінь достовірності результатів досліджень та висновків роботи підтверджуються великим об’ємом літературних, теоретичних та експериментальних даних.
Наукова новизна одержаних результатів. Синтезовано карбід кремнію за допомогою принципово нового методу.
Практичне значення одержаних результатів. Методика синтезу карбіду кремнію може використовуватись для його одержання в промисловості.
Магістр