Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония
Исследована эволюция структурной организации ксерогелей гидрооксидов циркония и иттрия и порошков стабилизированного оксида циркония. Предложена недорогая, технически доступная методика, позволяющая определять диаметры первичных частиц, агрегатов и агломератов,
 диаметры, количества и объемы...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2008
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87942 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении
 наноразмерного порошка оксида циркония / С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, А.Г. Миронова, Л.М. Литвиненко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1315-1330. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860262657649541120 |
|---|---|
| author | Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. |
| author_facet | Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. |
| citation_txt | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении
 наноразмерного порошка оксида циркония / С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, А.Г. Миронова, Л.М. Литвиненко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1315-1330. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Исследована эволюция структурной организации ксерогелей гидрооксидов циркония и иттрия и порошков стабилизированного оксида циркония. Предложена недорогая, технически доступная методика, позволяющая определять диаметры первичных частиц, агрегатов и агломератов,
диаметры, количества и объемы поровых каналов между первичными
частицами, между агрегатами и между агломератами в диапазоне размеров от 20 нм до десятков микронов. Предложен количественный критерий
определения качества размола ксерогелей и порошков по степени разрушения агломератов, определяемый как отношение объема поровых каналов между агрегатами внутри агломератов после размола к их исходному
объему до размола. Показано, что синтез стабилизированного оксида
циркония сопровождается агломерацией 11±4 агломератов ксерогеля в
один агломерат порошка оксида.
Досліджено еволюцію структурної організації ксероґелів гідрооксидів
цирконію й ітрію та порошків стабілізованого оксиду цирконію. Запропоновано недорогу, технічно доступну методику, яка дозволяє визначати
діяметри первинних частинок, аґреґатів і аґльомератів, діяметри, кількості й об’єми порових каналів між первинними частинками, між аґреґатами і між аґльомератами в діяпазоні розмірів від 20 нм до десятків мікронів. Запропоновано кількісний критерій визначення якости розмелу ксероґелів і порошків за ступенем руйнування аґльомератів, який визначено
як відношення об’єму порових каналів між аґреґатами усередині аґльомератів після розмелу до їх вихідного об’єму до розмелу. Показано, що
синтеза стабілізованого оксиду цирконію супроводжується аґльомерацією 11±4 аґльомератів ксероґелю в один аґльомерат порошку оксиду.
Structural-organization evolution of zirconium and yttrium hydrooxides xerogels
and of stabilized-zirconia powders is investigated. Cheap technicallyavailable
method, which allows determining diameters of initial particles,
aggregates and agglomerates, diameters, quantities and volumes of porechannels between initial particles, between aggregates and between agglomerates
in sizes range from 20 nm up to a few tens of microns is proposed. The
quantitative criterion of quality definition of milling of xerogels and powders
by degree of agglomerates destruction is proposed. This criterion is defined
as the ratio of pore-channels volume between aggregates inside agglomerates
after milling to their initial volume before milling. Synthesis of the
stabilized zirconia goes with agglomeration of 11±4 agglomerates of xerogel
into one agglomerate of oxide powder.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:57:28Z |
| format | Article |
| fulltext |
1315
PACS numbers: 61.43.Gt, 61.46.Df, 62.23.St, 81.07.Wx, 81.20.Ev, 81.20.Wk, 82.70.Gg
Эволюция структурной организации ксерогеля при получении
наноразмерного порошка оксида циркония
С. В. Габелков, Р. В. Тарасов, А. Г. Миронова, Л. М. Литвиненко
ННЦ «Харьковский физико-технический институт»,
ул. Академическая, 1,
61108 Харьков, Украина
Исследована эволюция структурной организации ксерогелей гидроокси-
дов циркония и иттрия и порошков стабилизированного оксида цирко-
ния. Предложена недорогая, технически доступная методика, позволяю-
щая определять диаметры первичных частиц, агрегатов и агломератов,
диаметры, количества и объемы поровых каналов между первичными
частицами, между агрегатами и между агломератами в диапазоне разме-
ров от 20 нм до десятков микронов. Предложен количественный критерий
определения качества размола ксерогелей и порошков по степени разру-
шения агломератов, определяемый как отношение объема поровых кана-
лов между агрегатами внутри агломератов после размола к их исходному
объему до размола. Показано, что синтез стабилизированного оксида
циркония сопровождается агломерацией 11±4 агломератов ксерогеля в
один агломерат порошка оксида.
Досліджено еволюцію структурної організації ксероґелів гідрооксидів
цирконію й ітрію та порошків стабілізованого оксиду цирконію. Запропо-
новано недорогу, технічно доступну методику, яка дозволяє визначати
діяметри первинних частинок, аґреґатів і аґльомератів, діяметри, кілько-
сті й об’єми порових каналів між первинними частинками, між аґреґата-
ми і між аґльомератами в діяпазоні розмірів від 20 нм до десятків мікро-
нів. Запропоновано кількісний критерій визначення якости розмелу ксе-
роґелів і порошків за ступенем руйнування аґльомератів, який визначено
як відношення об’єму порових каналів між аґреґатами усередині аґльо-
мератів після розмелу до їх вихідного об’єму до розмелу. Показано, що
синтеза стабілізованого оксиду цирконію супроводжується аґльомераці-
єю 11±4 аґльомератів ксероґелю в один аґльомерат порошку оксиду.
Structural-organization evolution of zirconium and yttrium hydrooxides xe-
rogels and of stabilized-zirconia powders is investigated. Cheap technically-
available method, which allows determining diameters of initial particles,
aggregates and agglomerates, diameters, quantities and volumes of pore
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2008, т. 6, № 4, сс. 1315—1330
© 2008 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
1316 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
channels between initial particles, between aggregates and between agglom-
erates in sizes range from 20 nm up to a few tens of microns is proposed. The
quantitative criterion of quality definition of milling of xerogels and pow-
ders by degree of agglomerates destruction is proposed. This criterion is de-
fined as the ratio of pore-channels volume between aggregates inside agglom-
erates after milling to their initial volume before milling. Synthesis of the
stabilized zirconia goes with agglomeration of 11±4 agglomerates of xerogel
into one agglomerate of oxide powder.
Ключевые слова: структурная организация, ксерогель, наноразмерный
порошок, поровый канал, первичная частица, агрегат, агломерат.
(Получено 23 ноября 2007 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Потребность промышленности в высокопрочных, термо-, трещино-,
коррозионно- и радиационностойких изделиях обеспечила оксидной
керамике на основе стабилизированного оксида циркония широкое
применение в различных отраслях экономики в качестве термобарь-
ерных, буферных, конструкционных, оптических материалов, топ-
ливных ячеек, катализаторов и основ для них и т.д. [1—8]. Создание
на основе оксида циркония матриц для изоляции радиоактивных
отходов [9, 10], матричного топлива [11] и мишеней для трансмута-
ции актиноидов [12] направлено на решение экологических проблем
ядерной энергетики. Успешное решение этих задач наиболее полно
может быть обеспечено при использовании наноразмерных оксид-
ных порошков.
Многие авторы, исходя из различных точек зрения на формиро-
вание пористой структуры порошкового компаунда, приходят к
выводу, что возможности улучшения качества керамических мате-
риалов за счет применения наноразмерных порошков реализуются
далеко не полностью из-за образования агломератов, склонность к
появлению которых возрастает с уменьшением размера индивиду-
альных частиц. «Мягкие» и особенно «жесткие» агломераты явля-
ется причиной структурных неоднородностей в порошковых ком-
паундах, выражающихся в колебании плотности в различных сече-
ниях изделия. Наличие межагломератной пористости существенно
снижает скорость уплотнения при спекании [3]. В свою очередь
структурная организация наноразмерных порошков (форма, раз-
меры и прочность агломератов, агрегатов и первичных частиц, по-
ровых каналов между ними) определяется условиями совместного
осаждения, термического разложения труднорастворимых соеди-
нений и последующего синтеза стабилизированного оксида цирко-
ния, т.е. всей предысторией получения порошков [1—8].
Структурная организация порошков, полученных методом сооса-
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КСЕРОГЕЛЯ 1317
ждения, исследована многими авторами [1, 4—8, 13]. Большинство
исследователей сходятся во мнении, что порошки оксида циркония,
стабилизированного оксидом иттрия, имеют три уровня организа-
ции: первичная частица → агрегат → агломерат. Первичные части-
цы (первичные кристаллиты) объединены в агрегаты чаще всего ок-
руглой или неправильной формы. Агрегаты образуют агломераты
сферической или эллипсоидальной формы. Между первичными час-
тицами, агрегатами и агломератами имеются поровые каналы [4].
Исследование структурной организации порошков и спеченных
порошковых компаундов проводились в основном с использованием
электронной микроскопии, малоуглового рассеяния рентгеновских
лучей, адсорбционной и ртутной порометрии. Метод электронной
микроскопии [1, 5—7] позволяет достаточно точно определить разме-
ры и форму агломератов, агрегатов и первичных частиц наноразмер-
ного порошка при их значениях от нескольких десятков нанометров
до десятков—сотен микрон. Однако для определения достоверных
значений средних размеров элементов структурной организации не-
обходимо подготовить и изучить значительное количество образцов.
Метод малоуглового рассеяния рентгеновских лучей позволяет из-
мерять объекты структурной организации порошков в интервале
размеров от 2 нм до 380 нм [5, 7]. Метод адсорбционной порометрии
позволяет уверенно исследовать наноразмерные порошки с размера-
ми объектов структурной организации от 3 нм до 120 нм [3, 8]. Ртут-
ная порометрия позволяет определить в спеченных порошковых
компаундах размеры поровых каналов в интервале от 120 нм до 14
мкм [8]. Однако для исследования порошков и «сырых» порошковых
компаундов ртутная порометрия не пригодна, т.к. в процессе прове-
дения измерений происходит разрушение элементов структурной
организации исследуемых объектов.
Применение ранее перечисленных методов исследований струк-
турной организации ксерогелей, порошков и порошковых компа-
ундов позволило установить, что первичные частицы имеют разме-
ры от 3,5—11 нм [3, 4] до 28—30 нм [1], а поровые каналы между ни-
ми от 6 нм [4], 15 нм [3] до 20—30 нм [8]. Первичные частицы орга-
низованы в агрегаты с размерами от 15 нм [3, 7] до 30—300 нм [1, 5].
В свою очередь, агрегаты объединены в агломераты с диаметрами в
широком диапазоне размеров от 310 нм до 240 мкм [1, 3, 5, 8].
Целью данной работы было исследование эволюции структурной
организации ксерогеля смеси гидрооксидов циркония и иттрия при
преобразовании в оксид в результате размола и термообработки,
т.е. на основных стадиях получения наноразмерных порошков ок-
сида циркония стабилизированного оксидом иттрия.
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Методом совместного осаждения из смеси водных растворов азот-
1318 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
нокислого циркония и иттрия получали гель смеси гидрооксидов
циркония и иттрия. Ксерогель гидрооксидов сформировался при
сушке геля в течение 25—30 часов при температуре 30—40°С. Термо-
обработку ксерогеля проводили при температуре 600°С в течение
0,5 часа для получения оксида циркония, стабилизированного ок-
сидом иттрия [1]. Азотнокислый иттрий брали в количестве доста-
точном для обеспечения содержания 3,6 масс.% оксида иттрия в
стабилизированном оксиде циркония.
Размол ксерогеля гидрооксидов и оксида циркония вели в шаро-
вой мельнице стальными шарами в течение 10 часов при отношении
массы материала к массе шаров равном 1:20.
Объем поровых каналов ксерогеля гидрооксидов и порошка ок-
сида циркония до и после размола определяли по удалению воды из
пористых материалов при её испарении согласно методике [14].
Методом водной пикнометрии определяли плотности ксерогеля
гидрооксидов и порошка оксида циркония для последующего рас-
чета их закрытой пористости.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
При проведении исследований изучались немолотый (НК Zr—Y—
(OH)x) и молотый (МК Zr—Y—(OH)x) ксерогель смеси гидрооксидов
циркония и иттрия, а также немолотый (НП Zr(Y)O2) и молотый (МП
Zr(Y)O2) порошок оксида циркония, стабилизированный оксидом
иттрия. Немолотый порошок оксида циркония был получен термо-
обработкой молотого ксерогеля смеси гидрооксидов циркония и ит-
трия (МК Zr—Y—(OH)x). Молотый порошок (МП Zr(Y)O2) оксида цир-
кония, стабилизированный оксидом иттрия, получен размолом не-
молотого порошка (НП Zr(Y)O2).
Согласно методике [14] образцы ксерогелей и порошков помеща-
ли в лоток, откачивали на вакуум и пропитывали дистиллирован-
ной водой. Зависимости масс систем «ксерогель смеси гидроокси-
дов—вода» и «порошок оксида циркония—вода» от времени получе-
ны во время их сушки при постоянной температуре. Зависимость
массы системы «немолотый ксерогель гидрооксидов циркония и
иттрия—вода» от времени приведена на рис. 1. Как видно из рисун-
ка, масса системы с течением времени убывает и через определен-
ный промежуток достигает постоянной величины. Зависимость
имеет четыре линейных участка. Прямые, продолжающие линей-
ные участки до пересечения с осью ординат, отсекают на последней
величины масс, разности которых (m0 − m1), (m1 − m2) и (m2 − m3)
численно равны объемам поровых каналов между агломератами,
между агрегатами и между первичными частицами соответственно.
Абсциссы точек пересечения этих прямых друг с другом дают зна-
чения продолжительностей стадий испарения воды из каждой со-
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КСЕРОГЕЛЯ 1319
вокупности поровых каналов близких диаметров. Объемы поровых
каналов для остальных систем были определены с использованием
аналогичных зависимостей масс этих систем от времени.
Для удобства анализа полученных результатов рассмотрим обра-
зец объемом 1 см
3
немолотого ксерогеля гидрооксидов циркония и
иттрия. Этот объем представляет собой сумму объемов всех сово-
купностей поровых каналов и твердой фазы. В результате размола
объем твердой фазы не меняется, т.к. масса ксерогеля остается по-
стоянной, хотя изменяются объемы поровых каналов и суммарный
объем молотого ксерогеля. Для возможности сравнения суммарных
объемов немолотого и молотого осадков и объемов, имеющихся в
них совокупностей поровых каналов, рассматриваем такую же мас-
су молотого осадка, как и немолотого для обеспечения равенства
объемов твердых фаз. В результате термической обработки молото-
го ксерогеля объем твердой фазы уменьшается за счет уменьшения
массы гидрооксидов при их разложении с учетом большей плотно-
сти синтезированного оксида циркония по сравнению с гидроокси-
дами циркония и иттрия. Ориентируясь по объему твердой фазы,
мы получаем возможность провести сравнение как суммарных объ-
емов немолотых и молотых ксерогелей и порошков, так и, что более
важно, объемов имеющихся в них совокупностей поровых каналов
и закрытых пор. Значения объемов поровых каналов, закрытых
пор, твердой фазы и суммарные объемы наноразмерных ксерогелей
Zr—Y—(OH)x и порошков Zr(Y)O2 приведены на рис. 2. Пикнометри-
Рис. 1. Зависимость массы системы «немолотый ксерогель—вода» от вре-
мени сушки при температуре 35±5°С; m0 – начальная масса системы;
(m0 − m1), (m1 − m2) и (m2 − m3) – разности масс, численно равные объемам
поровых каналов между агломератами, между агрегатами и между пер-
вичными частицами; I, II, III и IV – первый, второй, третий и четвертый
участки соответственно.
1320 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
ческая плотность ксерогеля гидрооксидов и порошка оксида цир-
кония, стабилизированного оксидом иттрия, составила 3,26 г/см
3
и
5,07 г/см
3
соответственно. Ксерогель не имеет закрытой пористо-
сти. Закрытая пористость порошка оксида циркония равна 5,4%.
Немолотый ксерогель гидрооксидов циркония и иттрия (рис. 2,
НК Zr—Y—(OH)x) в 1 см
3
содержит 0,342 см
3
твердой фазы и 0,658 см
3
порового пространства. Поровое пространство состоит из 0,372 см
3
поровых каналов между агломератами, 0,261 см
3
– между агрега-
тами внутри агломератов и 0,025 см
3
– между первичными части-
цами внутри агрегатов. Закрытая пористость отсутствует. Эти дан-
ные позволяют рассчитать кажущуюся плотность и пористость
структурных элементов ксерогеля. С учетом пикнометрической
плотности ксерогеля гидрооксидов кажущаяся плотность первич-
ных частиц, агрегатов и агломератов составляет 3,26 г/см
3, 3,04
г/см3
и 1,78 г/см
3, а пористость – 0%, 6,75% и 65,8% соответст-
венно. Самую низкую плотность и самую высокую пористость име-
ют агломераты.
В результате размола суммарный объем молотого ксерогеля (рис.
2, МК Zr—Y—(OH)x) стал несколько меньше (0,978 см
3), чем немоло-
того. Объем твердой фазы не изменился. Хотя объем порового про-
Рис. 2. Объемы поровых каналов, закрытых пор и твердой фазы нанораз-
мерных ксерогелей Zr—Y—(OH)x и порошков Zr(Y)O2, где НК и МК – немо-
лотый и молотый ксерогель, НП и МП – немолотый и молотый порошок,
соответственно. ЗП – закрытые поры. Суммарный объем – объем твердой
фазы, всех поровых каналов и закрытых пор.
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КСЕРОГЕЛЯ 1321
странства уменьшился незначительно (до 0,636 см
3), объем поро-
вых каналов между агломератами увеличился до 0,453 см
3, а между
агрегатами уменьшился до 0,162 см
3. Объем поровых каналов меж-
ду первичными частицами практически не изменился (0,021 см
3).
После термообработки ксерогеля суммарный объем немолотого
порошка стабилизированного оксида циркония (рис. 2, НП Zr(Y)O2)
уменьшился практически вдвое (до 0,518 см
3). При этом значитель-
но уменьшился объем порового пространства (до 0,376 см
3). Объем
твердой фазы уменьшился до 0,142 см
3. Объем поровых каналов
между агломератами уменьшился в 2,66 раза (до 0,17 см
3), а меду
агрегатами увеличился до 0,178 см
3. Отсутствуют поровые каналы
между первичными частицами, при этом появились закрытые по-
ры, объем которых составил 0,028 см
3. С учетом данных по рентге-
новской плотности [1] и пикнометрической плотности порошка НП
Zr(Y)O2 кажущаяся плотность первичных частиц, агрегатов и агло-
мератов составляет 6,07 г/см
3, 5,07 г/см
3
и 2,48 г/см
3, а пористость
– 0%, 16,5% и 59,2% соответственно.
В результате размола объем твердой фазы остался неизменным,
суммарный объем молотого порошка стабилизированного оксида
циркония (рис. 2, МП Zr(Y)O2) уменьшился незначительно (0,491 см
3).
Объем порового пространства также уменьшился не существенно (до
0,349 см
3). Если объем поровых каналов между агломератами незна-
чительно увеличился (до 0,195 см
3), то между агрегатами существенно
уменьшился (0,126 см
3). Поровые каналы между первичными части-
цами отсутствуют. Объем закрытых пор не изменился (0,028 см
3). По-
грешность измерений объемов поровых каналов, закрытых пор и
твердой фазы составила 0,005—0,01 см
3.
Значения скоростей испарения воды из различных совокупно-
стей поровых каналов с 1 см
2
открытой поверхности лотков, в кото-
рых находились навески, пропитанных водой немолотых и моло-
тых наноразмерных ксерогелей Zr—Y—(OH)x и порошков Zr(Y)O2,
представлены на рис. 3. Скорость испарения воды из поровых кана-
лов между агрегатами у немолотого ксерогеля гидрооксидов цирко-
ния и иттрия (НК Zr—Y—(OH)x) в 1,85 раза, а из поровых каналов
между первичными частицами в 26,5 раза меньше, чем из поровых
каналов между агломератами. В результате размола у молотого
ксерогеля гидрооксидов (МК Zr—Y—(OH)x) скорость испарения воды
из поровых каналов между агломератами увеличилась до 0,03
г/(см2⋅ч), а между агрегатами и первичными частицами значитель-
но уменьшилась до 0,008 г/(см
2⋅ч) и до 0,0005 г/(см
2⋅ч) соответст-
венно. После термообработки у немолотого порошка стабилизиро-
ванного оксида циркония (НП Zr(Y)O2 ) скорость испарения воды из
поровых каналов между агломератами уменьшилась до 0,023
г/(см2⋅ч), а между агрегатами увеличилась до такой же величины. В
результате размола у молотого порошка стабилизированного окси-
да циркония (МП Zr(Y)O2) скорость испарения воды из поровых ка-
1322 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
налов между агломератами увеличилась до 0,028 г/(см
2⋅ч), а между
агрегатами – уменьшилась до 0,014 г/(см
2⋅ч). Погрешность изме-
рений скорости испарения воды из поровых каналов составляла
±0,0006 г/(см
2⋅ч).
Продолжительности испарения воды из поровых каналов ксеро-
гелей и порошков, нормированные на толщину слоя ксерогеля или
порошка в лотке, приведены в табл. 1. У всех ксерогелей и порош-
ков нормированные продолжительности испарения воды увеличи-
ваются в ряду поровых каналов между агломератами, между агре-
гатами и между первичными частицами. Это указывает на то, что в
Рис. 3. Скорость испарения воды из поровых каналов наноразмерных ксеро-
гелей Zr—Y—(OH)x и порошков Zr(Y)O2, где НК и МК – немолотый и молотый
ксерогель; НП и МП – немолотый и молотый порошок, соответственно.
ТАБЛИЦА 1. Нормированная на толщину ксерогеля/порошка продол-
жительность испарения воды из поровых каналов.
Нормированная на толщину
продолжительность испарения воды tн , ч/см Ксерогель/
/порошок между
агломератами
между
агрегатами
между первичными
частицами
НК Zr—Y—(OH)x 14,6 17,7 36,5
МК Zr—Y—(OH)x 15,2 17,3 37,3
НП Zr(Y)O2 12,6 17,5 –
МП Zr(Y)O2 14,8 17,4 –
*Δtн/tн, % ±3,5 ±3,0 ±6,0
Примечание : * – относительная погрешность нормированной продолжитель-
ности; НК и МК – немолотый и молотый ксерогель; НП и МП – немолотый и
молотый порошок.
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КСЕРОГЕЛЯ 1323
этом ряду диаметры каналов уменьшаются. Нормированные про-
должительности испарения воды из поровых каналов между агре-
гатами для всех ксерогелей и порошков с точностью измерения
равны. Для поровых каналов между первичными частицами немо-
лотого и молотого ксерогелей тоже наблюдается равенство норми-
рованных продолжительностей. Нормированная на толщину про-
должительность испарения воды из поровых каналов между агло-
мератами в ряду немолотый и молотый ксерогель, немолотый и мо-
лотый оксид циркония, для первых двух равна с точностью измере-
ний (14,6±0,5 ч/см и 15,2±0,5 ч/см), затем уменьшается до 12,6
ч/см и у последнего в ряду увеличивается до 14,8 ч/см.
4. ОБСУЖДЕНИЕ
Объем поровых каналов между агломератами немолотого ксерогеля
НК Zr—Y—(OH)x составил 0,372 см
3
(рис. 2), а объем агломератов ра-
вен разности суммарного объема и объем поровых каналов между
агломератами 1—0,372 см
3 = 0,628 см
3, т.е. 62,8% суммарного объе-
ма. Это соответствует укладке гранул близких диаметров с замет-
ной несферичностью [15]. В результате размола объем поровых ка-
налов между агломератами у молотого ксерогеля МК Zr—Y—(OH)x
увеличился до 0,453 см
3
за счет того, что между агломератами на-
ходятся их разрушенные фрагменты. Объем агломератов равен
0,978 − 0,453 см
3 = 0,525 см
3
и составляет 53,7% суммарного объема
молотого ксерогеля. Объем каналов между агрегатами внутри аг-
ломератов уменьшился до 0,162 см
3. Для ксерогеля отношение объ-
ема поровых каналов между агрегатами внутри агломератов после
размола к таковым до размола составляет 0,162/0,261 = 0,62, т.е.
62% объема поровых каналов между агрегатами внутри агломера-
тов уцелело в результате размола.
При термообработке ксерогеля Zr—Y—(OH)x происходит разложе-
ние гидрооксида, синтез стабилизированного оксида циркония
Zr(Y)O2 [1] и изменение объемов поровых каналов. Объем поровых
каналов между агломератами уменьшился до 0,17 см
3
(рис. 2). А объ-
ем агломератов равен 0,518 − 0,17 = 0,348 см
3. Величина этого объе-
ма составляет 67,2% от суммарного объема, что существенно боль-
ше, чем у молотого ксерогеля (53,7%) и характерно укладке гранул
близких диаметров [15]. Это однозначно указывает на то, что при
термообработке прошла агломерация порошка оксида циркония.
В результате размола порошка стабилизированного оксида цирко-
ния объем каналов между агломератами увеличился до 0,195 см
3
(39,7% суммарного объема молотого порошка) за счет размещения
фрагментов разрушенных агломератов между целыми (рис. 2). Объ-
ем агломератов составил 100% − 39,7% = 60,3% суммарного объема
молотого порошка, что меньше, чем у немолотого порошка. Объем
1324 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
каналов между агрегатами внутри агломератов уменьшился с 0,178
см3
до 0,126 см
3, что составляет (0,126/0,178)⋅100 = 71% от объема
поровых каналов внутри агломератов до размола.
Эти рассуждения иллюстрируются данными на рис. 3, где приве-
дены значения скоростей испарения воды из различных совокупно-
стей поровых каналов наноразмерных ксерогелей Zr—Y—(OH)x и по-
рошков Zr(Y)O2. Скорость испарения воды из поровых каналов меж-
ду агломератами молотого ксерогеля увеличивается до 0,03 г/(см
2⋅ч)
по сравнению со скоростью испарения из немолотого (0,026
г/(см2⋅ч)). Это обусловлено увеличением суммарного сечения поро-
вых каналов между агломератами за счет появления фрагментов
разрушенных агломератов между целыми.
Скорость испарения воды из поровых каналов между агрегатами
внутри агломератов молотого ксерогеля уменьшается до 0,008 г/(см
2⋅ч)
по сравнению со скоростью испарения из немолотого (0,014 г/(см
2⋅ч)).
Это объясняется уменьшением суммарного сечения поровых каналов
внутри агломератов за счет их частичного разрушения. Из рисунка 3
видно, что эти же рассуждения верны и для скоростей испарения воды
из поровых каналов немолотого (НП Zr(Y)O2) и молотого (МП Zr(Y)O2)
порошка стабилизированного оксида циркония.
Скорость испарения воды из поровых каналов между агломерата-
ми порошка немолотого оксида уменьшается до 0,023 г/(см
2⋅ч) по
сравнению со скоростью испарения (0,03 г/(см
2⋅ч)) из молотого ксе-
рогеля. Это указывает на уменьшение суммарного сечения поровых
каналов между агломератами, что вызвано объединением агломера-
тов (агломерацией) порошка оксида циркония во время термообра-
ботки. И соответственно, скорость испарения воды из поровых кана-
лов между агрегатами внутри агломератов немолотого оксида увели-
чивается до 0,023 г/(см
2⋅ч) по сравнению со скоростью испарения из
молотого ксерогеля (0,008 г/(см
2⋅ч)). Это объясняется увеличением
суммарного сечения поровых каналов между агрегатами внутри аг-
ломератов, которое происходит за счет увеличения пористости агло-
мератов. Повышение пористости агломератов вызвано уменьшением
объема твердой фазы во время термического разложения гидроокси-
да до оксида циркония.
В ряду поровых каналов между агломератами, между агрегатами
и между первичными частицами диаметр каналов обратно пропор-
ционален нормированной продолжительности испарения воды из
них (табл. 1). В работе [1] методами электронной микроскопии ус-
тановлено, что этот же порошок стабилизированного оксида цирко-
ния имеет три уровня организации, и средний диаметр агломератов
составляет 1,75 мкм. А размеры поровых каналов между агломера-
тами равны 0,375—0,735 мкм, при среднем (эффективном) значении
0,56 мкм. Первичные частицы организованы в агрегаты непра-
вильной и округлой формы с размерами 30—60 нм. Поровые каналы
между агрегатами имеют такие же размеры. Если использовать эф-
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КСЕРОГЕЛЯ 1325
фективные диаметры поровых каналов между агломератами и ме-
жду агрегатами в порошке оксида циркония, определенные мето-
дом электронной микроскопии, и нормированные продолжитель-
ности испарения воды, можно оценить диаметры поровых каналов
между и внутри агломератов и агрегатов для немолотых и молотых
ксерогелей и порошков, исследуемых в этой работе.
При испарении воды из поровых каналов могут реализоваться
два механизма переноса водяного пара через пористое тело [16]:
пуазейлевкий (вязкостный) при r >> λ и кнудсеновский (молеку-
лярный) при r << λ, где λ – длина свободного пробега молекул, r –
радиус канала. Длина свободного пробега молекул водяного пара
при температуре сушки составляет 45 нм [17]. Расход V/t паров во-
ды в поровых каналах ксерогелей или порошков при вязком тече-
нии определяется формулой Пуазейля [16]:
4
8
V r P
t l
π Δ=
η
, (1)
где ΔP – перепад давления; η – вязкость газа; l – длина канала.
В силу того, что масса системы «ксерогель/порошок—вода» (рис.
1) имеет линейные участки, расход паров воды при испарении по-
стоянен для каждой совокупности поровых каналов. Поэтому
ΔP/l = const. Учитывая это из (1) получим:
4V
r
t
∝ . (2)
С другой стороны, объем V паров воды пропорционален их массе mп,
которая равна массе испарившейся воды mж в канале. Последняя
пропорциональна r
2h, где h – высота воды в канале. Учитывая, что
нормированная на толщину продолжительность испарения воды
равна tн = t/h, получим:
2 2
жп
н
mmV r h r
t t t t t
∝ ∝ ∝ ∝ . (3)
Из сравнения (2) и (3) можем записать:
2
н
1
r
t
∝ , т.е.
1/2
н
1
r
t
∝ . (4)
Учитывая (4) и то, что 2r = d (d – диаметр), d будем опреде-
лять из равенства
в
в1/2
н
a
d b
t
= + , (5)
где aв и bв – константы для вязкого течения.
1326 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
Определим константы a и b, используя нормированные продол-
жительности испарения воды 12,6 ч/см (табл. 1) и диаметр 560 нм
поровых каналов между агломератами (электронная микроскопия
[1]) и такие же параметры для каналов между агрегатами, 17,5 ч/см
и 45 нм, соответственно у немолотого порошка оксида циркония НП
Zr(Y)O2.
Исходя из формулы Кнудсена [16], расход V/t паров воды в
поровых каналах ксерогелей или порошков при молекулярном
течении пропорционален радиусу в третьей степени:
3V
r
t
∝ . (6)
Применив еще раз вышеприведенные преобразования (3) и (4)
для случая молекулярного течения, получим:
м
м
н
a
d b
t
= + , (7)
где aм и bм – константы для молекулярного течения.
Рассчитанные по (5) и (7) эффективные диаметры поровых кана-
лов немолотых и молотых ксерогелей и порошков приведены в
табл. 2. Хотя эффективные диаметры поровых каналов между агре-
гатами близки к длине свободного пробега молекул паров воды, но в
виду значительной относительной погрешности их определения,
переходной режим течения не принимался во внимание. Там же
приведены рассчитанные по эффективным диаметрам (табл. 2) и
объемам (рис. 2) значения количеств соответствующих поровых ка-
налов на 1 см
2
открытой поверхности лотков, в которых находились
исследуемые ксерогели и порошки. Коэффициент извилистости ка-
налов принят равным 1,57.
Проведенные оценки диаметров и количеств поровых каналов
подтверждают наши представления об эволюции порового про-
странства в ксерогелях и порошках. С учетом погрешности измере-
ний эффективные диаметры поровых каналов между первичными
частицами внутри агрегатов в немолотых и молотых ксерогелях
практически равны. Аналогично, эффективные диаметры поровых
каналов между агрегатами внутри агломератов у немолотых и мо-
лотых ксерогелей и порошков также практически равны между со-
бой (табл. 2). У молотого и немолотого ксерогеля гидрооксидов эф-
фективные диаметры поровых каналов между агломератами тоже
равны. После термообработки молотого ксерогеля гидрооксидов
эффективный диаметр поровых каналов между агломератами уве-
личивается с 254 до 560 нм, что обусловлено агломерацией порош-
ка. У молотого порошка стабилизированного оксида циркония по
сравнению с немолотым эффективный диаметр поровых каналов
между агломератами уменьшается с 560 нм до 297 нм.
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КСЕРОГЕЛЯ 1327
В результате размола в поровых каналах между агломератами по-
являются их разрушенные фрагменты, что и приводит к уменьше-
нию их среднего диаметра. В результате размола, как ксерогеля гид-
рооксидов, так и порошка стабилизированного оксида циркония,
количество поровых каналов между агломератами (табл. 2) увеличи-
вается, а между агрегатами внутри агломератов уменьшается. После
термообработки молотого ксерогеля гидрооксидов количество кана-
лов между агломератами уменьшается на порядок с 5,7⋅108
шт./см
2
до 5,6⋅107
шт./см
2, а внутри агломератов увеличивается с 6,5⋅109
шт./см2
до 9,2⋅109
шт./см
2. Это вызвано агломерацией порошка. Ори-
ентировочная оценка количества каналов между первичными час-
тицами ксерогелей гидрооксидов дает значения в интервале (2,4—
9)⋅109
шт./см
2.
Экспериментальные результаты по значениям объемов поровых
каналов, проведенные оценки эффективных диаметров и количеств
поровых каналов, молотых и немолотых ксерогелей и порошков, а
также диаметры поровых каналов между агломератами и агрегатами
в порошке оксида циркония, определенные методом электронной
микроскопии, позволяют проследить эволюцию структурной орга-
низации в ряду немолотый ксерогель → молотый ксерогель →
→ немолотый оксид → молотый оксид при получении порошка ок-
сида циркония, стабилизированного оксидом иттрия. Исследуемые
ксерогели и порошки являются материалами, которые образуются
на последовательных этапах изготовления наноразмерного порошка
стабилизированного оксида циркония.
Размол ксерогеля приводит к разрушению части агломератов.
При этом эффективные диаметры поровых каналов между агломе-
ТАБЛИЦА 2. Эффективные диаметры поровых каналов и их количест-
во на 1 см2 открытой поверхности исследуемого объема в немолотых и
молотых ксерогелях и порошках.
Эффективные диаметры поровых
каналов, нм
Количество поровых
каналов, шт./см
2
Ксерогель/
/порошок между
агломера-
тами
между
агрегатами
между
первичными
частицами
между
агломератами
между
агрегата-
ми**
НК Zr—Y—(OH)x 266 29 22 4,3⋅108 1,0⋅1010
МК Zr—Y—(OH)x 254 60 21 5,7⋅108 6,5⋅109
НП Zr(Y)O2 560 45 – 5,6⋅107 9,2⋅109
МП Zr(Y)O2 297 53 – 2,3⋅108 6,5⋅109
Δd/d*, ΔN/N*, % ±17 ±33 ±32 ±37 ±7
Примечания:
*
– относительная погрешность;
**
– расчет проводился для среднего
эффективного диаметра каналов между агрегатами равного 45 нм; НК и МК – немоло-
тый и молотый ксерогель; НП иМП– немолотый имолотый порошок, соответственно.
1328 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
ратами и их фрагментами близки к таковым между целыми агло-
мератами. Агрегаты и первичные частицы существенных измене-
ний не претерпевают.
Последующая термообработка молотого ксерогеля привела к
термическому разложению гидрооксидов циркония и иттрия, син-
тезу стабилизированного оксида циркония и объединению (агломе-
рации) 11±4 агломератов ксерогеля в один агломерат порошка ок-
сида. При этом поровые каналы между первичными частицами
внутри агрегатов закрылись, сформировав закрытую пористость.
Объем твердой фазы уменьшился в 2,4 раза. Но объем поровых ка-
налов между агрегатами и первичными частицами в агломератах
увеличился на 5—15%.
Последствия размола порошка оксида подобны таковым для ксе-
рогеля. Размол порошка оксида так же приводит к разрушению час-
ти агломератов, распределению их фрагментов в поровых каналах
между целыми агломератами. Эффективный диаметр между агломе-
ратами и их фрагментами значительно уменьшается (табл. 1). А су-
щественных изменений размеров агрегатов, первичных частиц по-
рошка оксида и поровых каналов не происходит.
Эти результаты подтверждают известный эффект наследования
порошками оксида циркония структурного и морфологического со-
стояния ксерогеля гидрооксидов циркония и иттрия [6], например,
сохраняется трехуровневая структурная организация и подобие
формы первичных частиц, агрегатов и агломератов. С другой сто-
роны, наши данные позволяют отметить изменения в структурной
организации исследуемых объектов, т.е. проследить их эволюцию.
Например, зафиксированное увеличение эффективных диаметров
поровых каналов между агломератами и уменьшение их количест-
ва свидетельствует об агломерации порошка оксида циркония во
время термообработки.
Только использование методики определения объемов поровых
каналов порошковых материалов, связанных общим происхожде-
нием, по удалению из них воды при испарении в сочетании с при-
менением электронной микроскопии для определения размеров
первичных частиц, агрегатов, агломератов и эффективных диамет-
ров поровых каналов одного из этих объектов, позволило просле-
дить эволюцию структурной организации исследуемых порошков.
Применение этих методов позволяет определять размеры элементов
структурной организации ксерогелей и порошков в диапазоне от 20
нм до десятков микрон. Использование ртутной порометрии доста-
точно эффективно для определения объемов и размеров поровых
каналов в спеченных порошковых компаундах [8]. Использование
рабочей жидкости под давлением приводит к разрушению элемен-
тов структурной организации порошков и «сырых» порошковых
компаундов, что делает метод не пригодным для исследования этих
объектов. Несмотря на то, что адсорбционная порометрия является
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КСЕРОГЕЛЯ 1329
не разрушающим методом измерений, она не дает возможности ис-
следовать элементы структурной организации ксерогелей и порош-
ков с размерами более 120—200 нм. Малоугловое рассеивание рент-
геновских лучей хотя и позволяет проводить измерения в более ши-
роком диапазоне (2—380 нм), но имеет также ограничения по разме-
ру исследуемых объектов. Хотя электронная микроскопия имеет
большие иллюстративные возможности и широкий диапазон раз-
меров исследуемых структурных элементов, требуется значитель-
ное количество образцов для получения статистически достоверных
данных по структурной организации.
5. ВЫВОДЫ
Показано, что методика определения объемов поровых каналов по-
рошковых материалов, связанных общим происхождением, по уда-
лению воды из них при её испарении в сочетании с электронной
микроскопией одного из этих объектов позволяет проследить эво-
люцию структурной организации ксерогелей и порошков. Методи-
ка позволяет определить элементы структурной организации –
диаметры первичных частиц, агрегатов и агломератов, эффектив-
ные диаметры, количество и объемы поровых каналов между пер-
вичными частицами, между агрегатами и между агломератами в
диапазоне от 20 нм до десятков микрон. Предложенная методика
является достаточно дешевой и технически доступной.
Предложен количественный критерий определения качества
размола в шаровой мельнице ксерогелей и порошков по степени
разрушения агломератов, определяемый как отношение объема по-
ровых каналов между агрегатами внутри агломератов после размо-
ла к их исходному объему до размола. В результате размола ксеро-
геля гидрооксидов циркония и иттрия объем поровых каналов ме-
жду агрегатами внутри агломератов уменьшается до 62% от тако-
вого для немолотого ксерогеля. Размол порошков стабилизирован-
ного оксида циркония уменьшает объем поровых каналов между
агрегатами внутри агломератов до 71% от такового для немолотого
порошка. Подтверждено, что при размоле степень разрушения аг-
ломератов в ксерогеле больше, чем в порошке оксида.
Показано, что при термообработке ксерогеля термическое раз-
ложение гидрооксидов циркония и иттрия, последующий синтез
стабилизированного оксида циркония при температуре 600°С в те-
чение 0,5 часа сопровождается объединением (агломерацией) 11±4
агломератов ксерогеля, каждый из которых имеет средний диаметр
830 нм, в один агломерат порошка оксида со средним диаметром
1,75 мкм. Наблюдается существенное уменьшение объема поровых
каналов между агломератами, некоторое увеличение объема поро-
вых каналов между агрегатами внутри агломератов и появление
закрытых пор между первичными частицами внутри агрегатов.
1330 С. В. ГАБЕЛКОВ, Р. В. ТАРАСОВ, А. Г. МИРОНОВА, Л. М. ЛИТВИНЕНКО
Установлены зависимости диаметров поровых каналов от норми-
рованных на толщину слоев продолжительностей стадий удаление
воды при её испарении из ксерогелей и порошков для случаев вяз-
кого и молекулярного режимов течения, которые с привлечением
данных электронной микроскопии немолотого оксида циркония
позволяют рассчитывать эффективные диаметры поровых каналов
материалов, связанных общим происхождением.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. S. V. Gabelkov, R. V. Tarasov, N. S. Poltavtsev, M. P. Starolat, N. F. An-
drievskaja, A. G. Mironova, E. G. Ledovskaja, L. M. Litvinenko, M. A. Ode-
jchuk, and F. V.Belkin, Funct. Mat., 14, No. 2: 187 (2007).
2. И. А. Даниленко, В. А. Фомченко, Т. Е. Константиновна, В. Л. Безусый, В. А.
Глазунова, Конструкции из композиционных материалов, № 1: 14 (2007).
3. А. В. Галахов, И. В. Вязов, В. Я. Шевченко, А. А Ежов, Неорг. мат., 26, №
4: 828 (1990).
4. C. D. Sagel-Ransijn, A. J. A. Winnubst, B. Kerkwijk, A. K. Burggraaf, and H.
Verweij, J. Europ. Ceram. Soc., 17: 831 (1997).
5. К. В. Кравчик, Ю. П. Гомза, О. В. Пашкова, А. Г. Белоус, С. Д. Несин, Не-
орг. мат., 43, № 3: 307 (2007).
6. І. А. Даниленко, Автореф. дис. … канд. фіз.-мат. наук (Донецьк: ДФТІ:
2005).
7. С. А. Синякина, Ю. О. Кулик, И. А. Даниленко, О. А. Горбань, Т. Е. Кон-
стантинова, Межд. конф. «Мезоскопические явления в твердых телах» (26
февраля—1 марта, 2007, Донецк, Украина), с. 53.
8. А. В. Галахов, И. В. Вязов, В. Я. Шевченко, Огнеупоры и тех. керамика, № 9:
12 (1989).
9. В. М. Ажажа, В. А. Белоус, С. В. Габелков, Е. Д. Джур, Ю. А. Крикун, В. В.
Левенец, Г. В. Лисиченко, И. М. Неклюдов, С. Ю. Саенко, Р. В. Тарасов,
Б. А. Шиляев, Б. М. Широков, А. В. Щур, Ядерная энергетика. Обращение
с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами (Киев:
Наукова думка: 2006).
10. M. Streit, W. Wiesenack, T. Trverberg et al., J. Nucl. Mater., 352: 349 (2006).
11. W. L. Gong, W. Lutze, and R. C. Ewing, J. Nucl. Mater., 277: 239 (2000).
12. Y. Croixmarie, E. Abonneau, A. Fernandez et al., J. Nucl. Mater., 320: 11 (2003).
13. С. В. Свечников, Сучасне матеріалознавство ХХI сторіччя (Київ: НАНУ:
1998).
14. С. В. Габелков, В. В. Макаренко, А. Г. Миронова, М. П. Старолат, Р. В. Та-
расов, А. Г. Шепелев, Огнеупоры и тех. керамика, № 12: 41 (2006).
15. R. K. McGeary, J. Am. Cer. Soc., 44, No. 10: 513 (1961).
16. С. А. Рейтлингер, Ю. В. Чеховский, Механизмы переноса газов и жидко-
стей через бетон и методы исследования структуры пор бетона (Москва:
ВНИИСТ Главгаза СССР: 1961), с. 63.
17. С. Дешман, Научные основы вакуумной техники (Москва: Мир: 1964), с. 36.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87942 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:57:28Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. 2015-10-31T15:03:14Z 2015-10-31T15:03:14Z 2008 Эволюция структурной организации ксерогеля при получении
 наноразмерного порошка оксида циркония / С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, А.Г. Миронова, Л.М. Литвиненко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1315-1330. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers:61.43.Gt,61.46.Df,62.23.St,81.07.Wx,81.20.Ev,81.20.Wk,82.70.Gg https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87942 Исследована эволюция структурной организации ксерогелей гидрооксидов циркония и иттрия и порошков стабилизированного оксида циркония. Предложена недорогая, технически доступная методика, позволяющая определять диаметры первичных частиц, агрегатов и агломератов,
 диаметры, количества и объемы поровых каналов между первичными
 частицами, между агрегатами и между агломератами в диапазоне размеров от 20 нм до десятков микронов. Предложен количественный критерий
 определения качества размола ксерогелей и порошков по степени разрушения агломератов, определяемый как отношение объема поровых каналов между агрегатами внутри агломератов после размола к их исходному
 объему до размола. Показано, что синтез стабилизированного оксида
 циркония сопровождается агломерацией 11±4 агломератов ксерогеля в
 один агломерат порошка оксида. Досліджено еволюцію структурної організації ксероґелів гідрооксидів
 цирконію й ітрію та порошків стабілізованого оксиду цирконію. Запропоновано недорогу, технічно доступну методику, яка дозволяє визначати
 діяметри первинних частинок, аґреґатів і аґльомератів, діяметри, кількості й об’єми порових каналів між первинними частинками, між аґреґатами і між аґльомератами в діяпазоні розмірів від 20 нм до десятків мікронів. Запропоновано кількісний критерій визначення якости розмелу ксероґелів і порошків за ступенем руйнування аґльомератів, який визначено
 як відношення об’єму порових каналів між аґреґатами усередині аґльомератів після розмелу до їх вихідного об’єму до розмелу. Показано, що
 синтеза стабілізованого оксиду цирконію супроводжується аґльомерацією 11±4 аґльомератів ксероґелю в один аґльомерат порошку оксиду. Structural-organization evolution of zirconium and yttrium hydrooxides xerogels
 and of stabilized-zirconia powders is investigated. Cheap technicallyavailable
 method, which allows determining diameters of initial particles,
 aggregates and agglomerates, diameters, quantities and volumes of porechannels between initial particles, between aggregates and between agglomerates
 in sizes range from 20 nm up to a few tens of microns is proposed. The
 quantitative criterion of quality definition of milling of xerogels and powders
 by degree of agglomerates destruction is proposed. This criterion is defined
 as the ratio of pore-channels volume between aggregates inside agglomerates
 after milling to their initial volume before milling. Synthesis of the
 stabilized zirconia goes with agglomeration of 11±4 agglomerates of xerogel
 into one agglomerate of oxide powder. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония Evolution of Xerogel Structural Organization During Fabrication of Nanosize Zirconia Powder Article published earlier |
| spellingShingle | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. |
| title | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония |
| title_alt | Evolution of Xerogel Structural Organization During Fabrication of Nanosize Zirconia Powder |
| title_full | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония |
| title_fullStr | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония |
| title_full_unstemmed | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония |
| title_short | Эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония |
| title_sort | эволюция структурной организации ксерогеля при получении наноразмерного порошка оксида циркония |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87942 |
| work_keys_str_mv | AT gabelkovsv évolûciâstrukturnoiorganizaciikserogelâpripolučeniinanorazmernogoporoškaoksidacirkoniâ AT tarasovrv évolûciâstrukturnoiorganizaciikserogelâpripolučeniinanorazmernogoporoškaoksidacirkoniâ AT mironovaag évolûciâstrukturnoiorganizaciikserogelâpripolučeniinanorazmernogoporoškaoksidacirkoniâ AT litvinenkolm évolûciâstrukturnoiorganizaciikserogelâpripolučeniinanorazmernogoporoškaoksidacirkoniâ AT gabelkovsv evolutionofxerogelstructuralorganizationduringfabricationofnanosizezirconiapowder AT tarasovrv evolutionofxerogelstructuralorganizationduringfabricationofnanosizezirconiapowder AT mironovaag evolutionofxerogelstructuralorganizationduringfabricationofnanosizezirconiapowder AT litvinenkolm evolutionofxerogelstructuralorganizationduringfabricationofnanosizezirconiapowder |