Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Высокотемпературные сверхпроводящие полимер-керамические нанокомпозиты, синтез и свойства

Татарян, Ашот Альбертович (2017) Высокотемпературные сверхпроводящие полимер-керамические нанокомпозиты, синтез и свойства. PhD thesis, Национальный политехнический университет Армении.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (3412Kb) | Preview
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (1011Kb)

      Abstract

      Одной из наиболее востребованных областей науки на сегодняшний день является возможность получения высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Созданные физиками А. Мюллером и Г. Беднорцом Высокотемпературные Сверхпроводящие Проводники (ВТСП) стали основой для широкого изучения возможностей синтеза различных композиционных материалов. Во всем мире с успехом проводилось наполнение различных металлических сплавов ВТСП керамиками с получением металл-керамических композитов, переходящих в сверхпроводящее состояние при температурах 93 К, что явилось основой для создания различных приборов и установок в медицине и промышленности. При этом синтез полимерных высокотемпературных сверхпроводников практически не удавался. Данной проблемой начали заниматься в Отделении Института Химической Физика Академии Наук СССР (ОИХФ), в лаборатории Макрокинетика Полимеризационных Процессов. Первые серьезные данные о получении полимер-керамических высокотемпературных сверхпроводящих композитов на основе керамик, предложенных А. Мюллером и Г. Беднорцом, появились в литературе в 80-х годах авторами из Подмосковного Наукограда Черноголовка под руководством доктора, профессора, ныне Члена Корреспондента НАН РА С.П.Давтяна. Работы продолжались после переезда руководителя в Ереван. Входе этих работ, нами были получены сверхпроводящие полимерные композиты, имеющие большое значение для развития электронной техники, медицинского приборостроения и других областей народного хозяйства. В диссертационной работе представлены данные по этой актуальной и очень востребованной теме. Синтез полимер - керамических нанокомпозитов со сверхпроводящими свойствами. Получение сверхпроводящих полимер - керамических нанокомпозитов в условиях фронтальной полимеризации Mn, .Co, Zn, Ni – содержащих металлокомплексных мономеров в присутствии Y1Ba2Cu3O6.97 Исследование физико - механических, динамических - механических, термофизических и термохимических свойств сверхпроводящих полимер – керамических нанокомпозитов. Изучение влияния гранулометрического состава и степени наполнения керамикой на физико-механические и сверхпроводящие свойства полимер – керамических нанокомпозитов. Исследование межфазных явлений и морфологических особенностей высокотемпературных сверхпроводящих полимер - керамических нанокомпозитов, а также изучение процессов старения как керамики Y1Ba2Cu3O6,97, так и нанокомпозитов на ее основе с использованием различных связующих. В данной диссертационной работе впервые синтезированы сверхпроводящие полимер - керамические нанокомпозиты и исследованы: Сверхпроводящие, физико-механические, теплофизические, термохимические свойства полимер-керамических нанокомпозитов Влияние тепловых режимов и добавок антиоксидантов на процессы термоокислительных деструкций. Особенности полимеризация метилметакрилата в присутствии керамики Y1Ba2Cu3O7-x. Возможности получения сверхпроводящих полимер - керамических нанокомпозитов в условиях фронтальной полимеризации Mn, Co, Zn, Ni – содержащих металлокомплексных мономеров в присутствии Y1Ba2Cu3O6,97. Процессы старения как керамики Y1Ba2Cu3O6,97, так и нанокомпозитов на ее основе с разными связующими. Բարձրջերմաստիճանային գերհաղորդիչ նյութերի ստացումը և նրանցից որոշակի հատկություններով իրերի ձևավորումը հանդիսանում է ժամանակակից գիտության կարևորագույն ուղություններից մեկը: Աշխարհում հաջողությամբ կիրառվում են տարբեր մետաղների կամ համաձուլվացքների և գերհաղորդիչ կերամիկայի մետաղ-կերամիկական բարձր¬ջերմաստիճանային գերհաղորդիչ կոմպոզիտներ: Դրանք, մեծ մասամբ, գերհաղորդիչ վիճակի են անցնում 93 К ջերմաստիճանում Ընդ որում, սինթեզել պոլիմերային բարձրջերմաստիճանային գերհաղորդիչ կոմպոզիտներ երկար ժամանակ չէր ստացվում: Այդ ուղությամբ առաջին լուրջ արդյունքները գրանցվել են Չերնոգոլովկայում մի խումբ գիտնականների աշխատանքներում, որի ղեկավարն էր պրոֆեսոր Ս.Պ. Դավթյանը: Այդ աշխատանքները հետագայում շարունակվել են Երևանում` նրա տեղափոխվելուց հետո: Գերհաղորդիչ հատկություններով օժտված պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմպոզիտների սինթեզը: Գերհաղորդիչ պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմպոզիտների սինթեզ` Mn, .Co, Zn, Ni մետաղներ պարունակող մետաղակոմպլեքսային մոնոմերների ֆրոնտալ պոլիմերացման միջոցով Y1Ba2Cu3O6.97 գերհաղորդիչ կերամիկայի առկայությամբ: Գերհաղորդիչ պոլիմեր- կերամիկական նանոկոմպոզիտների ֆիզիկա-մեխանիկական, դինամիկ-մեխանիկական, թերմաֆիզիկական և թերմաքիմիական հատկությունների ուսումնասիրումը: Գերհաղորդիչ պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմպոզիտների ֆիզիկա-մեխանիկական և գերհաղորդիչ հատկությունների ուսումնասիրումը` կախված կոմպոզիտի հատիկային բաղադրությունից: Գերհաղորդիչ պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմպոզիտներում միջֆազային և մորֆոլոգիական առանձնահատկությունների, ինչպես նաև Y1Ba2Cu3O6,97 կերամիկայի և կոմպոզիտների ծերացման (կախված կապակցողի տեսակից) ուսումնասիրումը: Մեր կողմից կատարված ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ օգտագործելով տարբեր կապակցողներ, ինչպես նաև կոմպոզիտների ձևավորման տարբեր եղանակներ (ֆրոնտալ պոլիմերացում, տաք մամլում և այլն) կարելի է ստանալ գերհաղորդիչ պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմպոզիտներ, որոնց գերհաղորդիչ վիճակի անցման կրիտիկական ջերմասիճանը 1-3 աստիճանով ավելի բարձր է, քան կերամիկայինը: Այդ հետաքրքիր երևույթը բացատրվում է պոլիմերային կապակցողի մակրոմոլեկուլների և կերամիկայի մակերևույթի փոխազդեցությամբ, որը կարող է արտահայտվել մինչև իսկ կապակցողի ներթափանցմամբ կերամիկայի շերտերի մեջ: Դա կարող է հանդիսանալ նաև կոմպոզիտների բավական բարձր ամրության և առաձգականության մոդուլի արժեքների պատճառ: Ուսումնասիրվել են նաև գերհաղորդիչ պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմպոզիտների թերմաֆիզիկական և թերմաքիմիական հատկությունները: Օգտագործելով անցումային շարքի Mn, Co, Zn, Ni մետաղները և որպես մոնոմերներ մեթիլմեթակրիլատ, ստիրոլ, ակրիլամիդ և այլ մոնոմերներ, սինթեզվել են մետաղկոմպլեքսներ, որոնց համատեղ պոլիմերացումը Y1Ba2Cu3O7-x –կերամիկսյի հետ բերում է գերհաղորդիչ հատկություններով նանոկոմպոզիտների ստացման: Ցույց է տրված, որ ի տարբերություն սկզբնական գերհաղորդիչ կերամիկայի, գերհաղորդիչ պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմպոզիտները սենյակային ջերմաստիճանում երկար ժամանակ պահպանվելիս, չեն կորցնում իրենց գերհաղորդիչ հատկությունները: Դա բացատրվում է այն հանգամանքով, որ կապակցողը խիստ դժվարեցնում է թթվածնի անցումը դեպի մակերես և այնուհետև արտաքին միջավայր: Հետազոտվել են նաև գերհաղորդիչ պոլիմեր-կերամիկական նանոկոմ-պոզիտներում միջֆազային երևույթները: Ցուց է տրված, որ արդյունքում առաջանում են յուրահատուկ ֆիբրիլլյար կառուցվածքներ, որոնք արդյունք են կապակցողի մակրոմոլեկուլների և կերամիկայի հատիկների մակերևույթի փոխազդեցության: Nowadays, obtainment of the items based on high-temperature superconducting (HTSC) materials is one of the pressing issues of the scientific field. Various metallic alloys have been successfully coalesced with ceramic to obtain metal-ceramic composites worldwide. These composites proceed into superconducting state at 93 0K, making it possible to create various instruments and gadgets for medicinal and general industrial use. However, the synthesis of polymeric HTSC was practically impossible to synthesize. The first serious results on the synthesis of the ceramic HTSC, proposed by A. Muller and G. Bednotz, have been appeared in the works of group of scientists under the leadership of the doctor of chemical sciences, Prof. S.P.Davtyan, currently Correspondent Member of National Science Academy of Armenia, conducted at Chernogolovka (Moscow outskirt) scientific center. These works continued on after the resettlement of the leader in Yerevan. Synthesis of polymer-ceramic nano-composites pertaining superconducting properties; Obtainment of polymer-ceramic nano-composites under frontal polymerization conditions with the Mn, Co, Zn, Ni-containing metal-complex monomers in the presence of Y1Ba2Cu3O6.97 ; Investigation of the physical-mechanical, dynamical-mechanical, thermo-physical and thermo-chemical properties of the super-conducting polymer-ceramic nano-composites; Investigation of the impact of the granulometric composition and the ceramic filler degree on the physical-mechanical and superconducting properties of the polymer-ceramic nano-composites; Investigation of the inter-phase phenomenon and morphological peculiarities of the HTSC, as well the study of the aging processes of both the Y1Ba2Cu3O6,97 ceramic, and the nano-composites, as based on the ceramic with the use of various binders. Our investigations showed that it is possible to obtain superconducting polymer-ceramic nano-composites by the use of various polymeric binders and by applying various formation methods (frontal polymerization, hot pressing), where the critical temperature transition into superconducting state is 1 to 3 degrees is higher than in the initial ceramic. Such an interesting phenomenon is explicable by the interaction of the macromolecules of the polymeric binder with the grain surface of the ceramic, up to their intercalation into the nano-sized interstitial layer of the ceramic's grain. This could be the cause of the sufficiently high durability and modulus of elasticity of the thus obtained products. Thermo-chemical, thermo-physical properties of the super-conducting polymer-ceramic nano-composites have been investigated as well. Metal-complex monomers have been synthesized by the use of Mn, Co, Zn, Ni transition metals and methacrylate, acrylamide, styrene, etc. monomers. It was shown that the synthesized polymeric nano-composites possess superconducting properties through the polymerization of the metal-complex monomers in the presence of Y1Ba2Cu3O7-x, ceramic. As opposed to initial ceramic, no loss of superconducting properties did occur during storing the polymer ceramic nano-composites at room temperature which is explicable by the considerable diffusion migration impediment of the labile oxygen into the surroundings, as the studies showed. Vitrification temperature of the Y1Ba2Cu3O7-x, ceramic, and of the ceramic-based nano-composites increases according to conducted aging experiments. Inter-phase properties in the polymer-ceramic nano-composites have been studied as well, showing the appearance of distinctive fibrillar structures which is linked to the interaction of the macromolecules of the binder with the particles of ceramic.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Պոլիմեր-կերամիկական բարձր ջերմաստիճանային գերհաղորդիչ նանոկոմպոզիտներ, սինթեզ և հատկություններ: High-temperature superconducting polymer-ceramic nano-composites, the synthesis and the properties.
      Uncontrolled Keywords: Թաթարյան Աշոտ Ալբերտի, Tataryan Ashot Albert
      Subjects: Metallurgy and Material Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 27 Mar 2018 10:08
      Last Modified: 27 Mar 2018 12:10
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/6912

      Actions (login required)

      View Item