Способ получения неорганических стеклообразных пленок Советский патент 1983 года по МПК C04B41/06 

Од

сд Изобретение относится к синтезу неорганических высокомолекулярных соединений и может найти, применейие для полунения системно-анизотропных стеклообразных пленок с различньми физико-химическими характеристиками Известен способ получения пленки тугоплавкого материала , согласно которому пленка тугоплавкого соединения (несодержащего кислорода и почти несодержащего дефектов кристаллической структуры) образуется при осаждении этого соединения (кар биды титана, кремния, циркония, гафния, ванадия хрома или бора, бориды и нитриды этих металлов и алюминия или элементарные бор или кремни на поверхность пленки пиролитического графита. Пленка графита осаждается на инертную жидкую подложку (медь, золото, платина). Пленку туго плавкого соединения затем отделяют от пленки г.рдфита l . Этот способ позволяет получить осажденное из паровой фазы тугоплавкое соединение в виде пленки, но предусматривает полную ее изотропность, т.е. пленка имеет постоянный состав в любой ее точке. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения стеклообразных пленок путем перевода вещества, образующего пленку, или компонен .тов этого вещества в парообразное состояние под вакуумом, конденсацию паров в твердое состояние на поверхности жидкости и отделение сконденсированной пленки от жидкости. Пленк может быть образована осаждением одного вещества и одновременным осаждением различных компонентов или последовательным осаждением компонентов 2. Недостатками этого способа являют трудности . получения пленок с непрерывным изменением состава по толщине, поскольку при взаимодействии раз личных компонентов в газовой фазе практически невозможно регулировать осаждение требуемых продуктов по все длине реакционной зоны, вследствие низкой температуры жидкой подложки диффузии и взаимодействия компонентов в твердой фазе не происходят, в результате слоистые пленки, полученные по прототипу, имеют четко выр женные границы раздела, что при значительных циклических изменениях температуры приводит к их расслаиванию. Кроме того, использование вакуумной техники, т.е. малых концентраций газовых фаз, не обеспечюзает высокой скорости роста пленок. Целью изобретения является получение пленок, имеющих различные коэф фициенты термического расширения ограничивающих поверхностей. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неорганических стеклообразных пленок из газовой фазы оксида фосфора в присутствии паров воды с последующим отделением пленок, процесс ведут на поверхности твердой подложки, полученной прессованием смеси оксидов, при атмосферном давлении и температуре не менее 300 С и не более температуры спекания или плавления компонентов подложки, а отделение пленки осуществляют охлаждением со скоростью не менее 200с/мин. Пример 1.В качестве твердой подложки используют таблетку размером 30-10-1 KJM, отпрессованную при 650 МПа из порошка оксида кальция. Таблетку обрабатывают в течение 1 ч при газообразным оксидом фосфора в присутствии паров воды, после чего, не производя охлаждения, таблетку извлекают из высокотемпературной зоны (Т СаО 2580С) . При остывании таблетки со скоростью ЗОО С/мин. происходит отслоение образовавшейся на поверхности стеклообразной пленки полифосфата кальция, послойный анализ пленки на время-пролетном лазерном масс-спектрометре показывает следующее распределение элементов то толщине пленки: соотношение р/Са меняется от величины близкой к со у одной поверхности пленки, практически до О у другой.Вследствие различного химического состава поверхностных слоев они имеют различные коэффициенты термического расширения. Температура текучести этой пленки 560°С, Пример 2.В качестве твердой подложки используют таблетку размером 30-10-1 мм, отпрессованную из порошка оксида магния (Т М 2800с) . Таблетку обрабатывают в.течение двух часов при . Охлаждение осуществляют со скоростью 200 с/мин. Пленка в процессе охлаждения отделяется от подложки без повреждений имеет различные коэффициенты термиеского расширения ограничивающих ее поверхностей. , Пример 3. В качестве материала твердой подложки исполь.зуют поошок из оксида кальция. Процесс получения пленки ведут в истеме парогазовая фаза ри в течение 40 мин. В результате взаимодействия масса ленки, синтезированная на 1 см одложки, составляет 10 мг: а) охлаждение образца осуществлят со скоростью 200°С/мин продувкой оздуха через реакционную зону (одородная прозрачная стеклообразная пленка отделяется от подложки без повреждений); б) охлаждение образца осуществля ют перемещенное его в специальном зажиме непосредственно из реакцион,ной зоны () на воздух (25°С) (скорость остывания около вОО°С/ми пленка отделяется без повреждений ) . Пленки,- получаемые данными спосо бами, имеютразличные коэффициенты термического расширения ограничиваю щих их поверхностей. Пример 4. В качестве матер ала для подложки можно использовать смеси любых совместимых тугоплавких .оксидов. Так дли получения трехкрмпонентных пленок при однокомпонентной газовой фазе ( присутстви паров воды, но вода играет роль катализатора) подложку изготавливают прессованием смеси двух оксидов в соотношении 1:2 Т, енОл и McjO 5i02 ). Подложку, содержащую оксиды магния и кремния обрабатывают при 1100°С в течение 1 ч. Охлаждение ведут со скоростью 500°С/м Получаемая пленка отделяется без повреждений и имеет различные коэффициенты термического расширения, ограничивающих ее поверхностей. Различив коэффициентов термического расширения поверхностей пленки: оценивают по величине изгиба последней при нагревании. Для этого один конец пленки стандартной длины закрепляют, производят нагрев и фиксируют перемещение свободного конца. Чем оно больше, тем больше различие КТР поверхностей. Пленки, получаемые предлагаемым способом, способны к обратимому изгибу под действием нагревания-охлаждения, что позволяет использовать их в качестве объектов, способных совершить механическую работу под действием температуры. Эта их способность может быть использована, например, в термочувствительных датчиках. Другой областью применения стеклообразных пленок, имеющих различные коэффициенты тер«1ического расширения поверхностей, является их использование в качестве стеклоприпоя для соединения разнородных материалов, также имеющих различные КТР, например, керс1мики и металла, при этом обеспечивается стойкость соединения, к термоциклированию. Стеклообразные пленки, имеющие переменный по толщине состав, обладают также переменной оптической плотностью, что дает возможность применять их при фотометрических измерениях.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИтЧЕСКИХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПЛЕНОК из газовой фазы оксида фосфора в присутствии паров воды с последунмцим отделением пленок, отличающийся 7ем, что, с целью получения пленок, давеющих различные коэффициенты термического расширения ограничивающих поверхностей, процесс ведут на поверхности твердой подложки, полученной пребсованием смеси оксидов, при атмосферном давлении и температуре не менее и не более температуры спекания или плавления компонентов подложки, а отделение пленки осуществляют охлаждением со скоростью не менее 2СО С/мин.