Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge
The aim of the work was to investigate wetting and contact interactions in pairs containing ZnO and Ag-Ge system melts on a macro scale. Sintered ZnO-ceramics without dopands of 15% porosity was used. Ag-Ge alloys were prepared by remelting. Wetting was studied by the sessile drop method. Wetting ex...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/807 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
Institution
Surface| _version_ | 1869292030700552192 |
|---|---|
| author | Дуров, O. В. Євтушенко, A. I. Коваль, O. Ю. Стецюк, T. В. Полуянська, В. В. Шаповал, І. В. |
| author_facet | Дуров, O. В. Євтушенко, A. I. Коваль, O. Ю. Стецюк, T. В. Полуянська, В. В. Шаповал, І. В. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Дуров, O. В. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-12T08:53:33Z |
| description | The aim of the work was to investigate wetting and contact interactions in pairs containing ZnO and Ag-Ge system melts on a macro scale. Sintered ZnO-ceramics without dopands of 15% porosity was used. Ag-Ge alloys were prepared by remelting. Wetting was studied by the sessile drop method. Wetting experiments were carried out at 1000°C in vacuum at germanium concentrations of 0, 1, 2, 3, 5, 10 and 100 at. %. The samples were photographed and the images obtained were processed using Adobe Photoshop. Sem investigations were carried out on the cross-sections of solidified on the ZnO surface metal drops using the Axia from Thermoscientific microscope with an energy-dispersive analyzer. Based on the data obtained, a graph of the dependence of wetting on the concentration of germanium was constructed. The addition of Ge to the Ag melt significantly improves its wetting of ZnO substrate (at 0 at. %. Ge q=136°, at 2 at. % Ge q=62, at 10 at. % Ge q=41° and pure Ge spreads fully). There were dissolution of the substrate in the melt and diffusion of melt components into ZnO substrate. Both Ge and Ag diffusion in the depth of the substrate were observed. For drops of 1 and 2 at. % Ge, the concentration of Ge in ZnO substrate after the experiment was higher than in the drops. These phenomena are explained by the oxidation of Ge when reacting with ZnO. Oxygen in the composition of metal melts in contact with solid oxides is an adhesive-active component, as it forms complexes with metals that are adsorbed on interfaces, reducing intersurface tension, and thus improving wetting. In this case, oxygen-germanium complexes are formed and increase adhesion, then adsorbed Ge diffuses in ZnO. Diffusion of Ag is provided by formation of Zn vacancies in ZnO structure due to presence of Ge4+. This effect can be used to increase the adhesion of metals to ZnO. At the same time, the interaction is very intense, this must be taken into account when developing devices containing tight contacts of the ZnO with metals. It is worth considering the possibility of using other elements that intensively interact with ZnO (Sn, In, Ga) as adhesive-active additives to inert metals (Ag, Au). |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2025.17.254 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:54Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-807 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-06-29T01:16:39Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8072026-02-12T08:53:33Z Wetting and contact interaction of ZnO with Ag-Ge system melts Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge Дуров, O. В. Євтушенко, A. I. Коваль, O. Ю. Стецюк, T. В. Полуянська, В. В. Шаповал, І. В. zinc oxide metal melt contact interaction wetting interface оксид цинку металевий розплав змочування поверхня розділу контактна взаємодія The aim of the work was to investigate wetting and contact interactions in pairs containing ZnO and Ag-Ge system melts on a macro scale. Sintered ZnO-ceramics without dopands of 15% porosity was used. Ag-Ge alloys were prepared by remelting. Wetting was studied by the sessile drop method. Wetting experiments were carried out at 1000°C in vacuum at germanium concentrations of 0, 1, 2, 3, 5, 10 and 100 at. %. The samples were photographed and the images obtained were processed using Adobe Photoshop. Sem investigations were carried out on the cross-sections of solidified on the ZnO surface metal drops using the Axia from Thermoscientific microscope with an energy-dispersive analyzer. Based on the data obtained, a graph of the dependence of wetting on the concentration of germanium was constructed. The addition of Ge to the Ag melt significantly improves its wetting of ZnO substrate (at 0 at. %. Ge q=136°, at 2 at. % Ge q=62, at 10 at. % Ge q=41° and pure Ge spreads fully). There were dissolution of the substrate in the melt and diffusion of melt components into ZnO substrate. Both Ge and Ag diffusion in the depth of the substrate were observed. For drops of 1 and 2 at. % Ge, the concentration of Ge in ZnO substrate after the experiment was higher than in the drops. These phenomena are explained by the oxidation of Ge when reacting with ZnO. Oxygen in the composition of metal melts in contact with solid oxides is an adhesive-active component, as it forms complexes with metals that are adsorbed on interfaces, reducing intersurface tension, and thus improving wetting. In this case, oxygen-germanium complexes are formed and increase adhesion, then adsorbed Ge diffuses in ZnO. Diffusion of Ag is provided by formation of Zn vacancies in ZnO structure due to presence of Ge4+. This effect can be used to increase the adhesion of metals to ZnO. At the same time, the interaction is very intense, this must be taken into account when developing devices containing tight contacts of the ZnO with metals. It is worth considering the possibility of using other elements that intensively interact with ZnO (Sn, In, Ga) as adhesive-active additives to inert metals (Ag, Au). Метою роботи було дослідження змочування та контактної взаємодії у парах, що містять ZnO та розплави системи Ag-Ge, на макрорівні. Використовували спечену ZnO-кераміку без домішок пористістю 15%. Сплави Ag-Ge готували переплавленням. Змочування вивчали методом лежачої краплі. Експерименти зі змочування проводили при 1000°C у вакуумі при концентраціях германію 0, 1, 2, 3, 5, 10 та 100 ат. %. Зразки фотографували, а отримані зображення обробляли за допомогою Adobe Photoshop. SEM-дослідження проводили на шліфах затверділих на поверхні ZnO крапель металу за допомогою мікроскопа Thermoscientific Axia з енергодисперсійним аналізатором. На основі отриманих даних побудовано графік залежності змочування від концентрації германію. Додавання Ge до розплаву Ag значно покращує змочування ним підкладки ZnO (при 0 at. %. Ge q=136, при 2 at. % Ge q=62, при 10 at. % Ge q=41° та чистий Ge розтікається повністю). Відбувалося розчинення підкладки в розплаві та дифузія компонентів розплаву в підкладку ZnO. Спостерігалася дифузія як Ge, так і Ag в глибину підкладки. Для крапель з 1 та 2 ат.% Ge концентрація Ge в підкладці ZnO після експерименту була вищою, ніж у краплях. Ці явища пояснюються окисленням Ge при реакції з ZnO. Кисень у складі металевих розплавів, що контактують з твердими оксидами, є адгезійно-активним компонентом, оскільки він утворює комплекси з металами, які адсорбуються на межі розділу, зменшуючи міжповерхневий натяг і тим самим покращуючи змочування. При цьому утворюються киснево-германієві комплекси, які збільшують адгезію, потім адсорбований Ge дифундує в ZnO. Дифузія Ag забезпечується утворенням вакансій Zn у структурі ZnO завдяки наявності Ge4+. Цей ефект може бути використаний для збільшення адгезії металів до ZnO. Водночас взаємодія дуже інтенсивна, це необхідно враховувати при розробці пристроїв, що містять щільні контакти ZnO з металами. Варто розглянути можливість використання інших елементів, які інтенсивно взаємодіють з ZnO (Sn, In, Ga), як адгезійно-активних добавок до інертних металів (Ag, Au). Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-26 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/807 10.15407/Surface.2025.17.254 Surface; No. 17(32) (2025): Surface; 254–263 Поверхность; № 17(32) (2025): Поверхня; 254–263 Поверхня; № 17(32) (2025): Поверхня; 254–263 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2025.17 en https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/807/798 Авторське право (c) 2025 O. В. Дуров, A. I. Євтушенко, O. Ю. Коваль, T. В. Стецюк, В. В. Полуянська, І. В. Шаповал |
| spellingShingle | оксид цинку металевий розплав змочування поверхня розділу контактна взаємодія Дуров, O. В. Євтушенко, A. I. Коваль, O. Ю. Стецюк, T. В. Полуянська, В. В. Шаповал, І. В. Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge |
| title | Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge |
| title_alt | Wetting and contact interaction of ZnO with Ag-Ge system melts |
| title_full | Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge |
| title_fullStr | Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge |
| title_full_unstemmed | Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge |
| title_short | Змочування та контактна взаємодія ZnO з розплавами системи Ag-Ge |
| title_sort | змочування та контактна взаємодія zno з розплавами системи ag-ge |
| topic | оксид цинку металевий розплав змочування поверхня розділу контактна взаємодія |
| topic_facet | zinc oxide metal melt contact interaction wetting interface оксид цинку металевий розплав змочування поверхня розділу контактна взаємодія |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/807 |
| work_keys_str_mv | AT durovov wettingandcontactinteractionofznowithaggesystemmelts AT êvtušenkoai wettingandcontactinteractionofznowithaggesystemmelts AT kovalʹoû wettingandcontactinteractionofznowithaggesystemmelts AT stecûktv wettingandcontactinteractionofznowithaggesystemmelts AT poluânsʹkavv wettingandcontactinteractionofznowithaggesystemmelts AT šapovalív wettingandcontactinteractionofznowithaggesystemmelts AT durovov zmočuvannâtakontaktnavzaêmodíâznozrozplavamisistemiagge AT êvtušenkoai zmočuvannâtakontaktnavzaêmodíâznozrozplavamisistemiagge AT kovalʹoû zmočuvannâtakontaktnavzaêmodíâznozrozplavamisistemiagge AT stecûktv zmočuvannâtakontaktnavzaêmodíâznozrozplavamisistemiagge AT poluânsʹkavv zmočuvannâtakontaktnavzaêmodíâznozrozplavamisistemiagge AT šapovalív zmočuvannâtakontaktnavzaêmodíâznozrozplavamisistemiagge |