Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последние годы исследованиям стеклообразного состояния вещества уделяется все- больше внимания. Обладая-рядом ценных свойств (химическая, радиационная и температурная устойчивость, оптическая прозрачность и т.д.), стекла находят широкое применение в различных областях науки и техники. Отсутствие в стеклах как дальнего порядка в расположении атомов, характерного для кристаллических тел, так и полного беспорядка, свойственного газам, делает структуру стеклообразного состояния довольно сложной в плане физической интерпретации свойств. Этим обусловлено широкое применение прямых и косвенных методов исследований структуры стекла, которые в сочетании хорошо дополняют друг друга.
Одним из наиболее чувствительных косвенных методов являетг ся метод внутреннего трения, позволяющий изучать механическую релаксацию в стеклах различного химического состава в широком интервале температур и частот. Особый интерес представляют исследования внутреннего трения на сверхнизких частотах 10 -г 10 Гц, так как в этом случае достигается наилучшее разрешение наблюдаемых релаксационных процессов.В последнее время все шире применяется другой косвенный метод исследования структуры стекла - электрическая спектрометрия,разновидностью которой является метод токов термостимулированной деполяризации (ТСД).Являясь методом инфранизких частот 10 4 10~ Гц, и, обладая высокой разрешающей способностью (существенно превьппающей разрешающуп способность метода внутреннего трения), метод токов ТСД позволяет вскрыть тонкую структуру наблюдаемых' релаксационных процессов, то есть экспериментально получить максимумы токов ТСД с близкими релаксационными параметрами.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Основной целью работы является экспериментальное исследование и феноменологическое описание процессов электрической релаксации в натриевосиликатных стеклах в широком интервале температур.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
1. Разработать методику изучения процессов электрической релаксации в неорганических силикатных стеклах в дияпязоне температур 100-=-770 К на сверхнизки-/ 'часто?.-!:; (,0 V 10 ruV
-
Выявить причину уширения и асимметрии релаксационного максимума в силикатных стеклах.
-
Выбрать наилучший способ учета распределения времен релаксации с точки зрения достоверного.описания экспериментальных данных.
-
Уточнить имеющиеся или предложить новую феноменологическую модель процесса электрической релаксации силикатных стекол на основе экспериментальных данных метода токов ТСД.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Настоящая работа содержит следующие оригинальные результаты:
впервые с помощью метода ТСД удалось вскрыть сложную структуру максимумов внутреннего трения в бинарных натриевоси-ликатных стеклах, экспериментально выявив два близко расположенных релаксационных максимума;
получены условия раздельного ьосприятия двух релаксационных максимумов на суммарной кривой при наложении двух зине-ровских (дебаевских) пиков;
впе(- ?ие методом токов ТСД были исследованы диэлектриче -ские композиции стекла с керамическим наполнителем и выявлены максимумы, отражающие релаксационные процоссы, протекающие в структуре композиций;
предложена феноменологическая модель, позволяющая на оо-иопе данных метода ТСД описать релаксационные процессы, проте-кающнз в стеклообразных материалах.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Полученные результаты могут бить использованы: I) для прогнозирования фижїо-механических характеристик натриевосиликатных стекол; 2) для контроля структурной однородности стеклообразш/х иагер:;алов; 3) при оптимизации химического состава диэлектрических композиций, прхиепяешх а толстопленочных технологиях; 4) для исследований влияния отжига и эакалки на релаксационный пооцессы, протсхакедио в структуре стекла.
ПОШЕНИЯ, Б^НОШИЕ НА ЗАЦИТУ
і. Максимуми токов ТСД с натриовоснллкатких стеклах отра-
жают релаксационные процессы, протекающие при повышении температуры, и хорошо коррелируются с максимумами внутреннего трения.
-
Максимумы токов ТСД в бинарных натриевосиликатных стеклах имеют сложную структуру и представляют собой наложение двух релаксационных процессов с различными энергиями активации,- обусловленных локальным смещением ионов натрия в областях, обогащенных и обедненных щелочными окислами (относительно средней концентрации) .
-
Уширение по сравнению с дебаевским пиком и заметная асимметрия среднетемпературного максимума внутреннего трения в бинарных натриевосиликатных стеклах обусловлены сложной структурой этого максимума, которую можно обнаружить экспериментэль-но, выполняя измерения на частотах не выше 10 Гц.
-
Максимумы токов ТСД в диэлектрических композициях стекла с керамическим наполнителем обусловлены: низкотемпературный - внутренней поляризацией электретного типа, ьысокотемпера-турный - межфазовой поляризацией Максвелла-Вагнеровского типа.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований долоиечы на Всесоюзном научно-техническом совещании "Пути совершенствования технологии полупроводниковых и диэлектрических материалов электронной техники" (Одесса, 1088); на XVII отраслевой научно-технической конференции "Техника средств связи" (Воронеж, 1988); на международном конгрессе по стеклу (Ленинград, 1989); на. семинаре "Строение и природа металлических и неметаллических стекол" (Ижевск, 1989).
ПУБЛИКАЦИИ И ВКЛАД АВТОРА. По материалам диссертации опубликовано 12 работ. Личное участие автора в опубликованных работах и диссертации состоит в отработке методики, получении экспериментальных результатов и теоретической их обработке. Совме-г отно с соавторами была разработана феноменологическая модель, проведена машинная обработка полученных данных, а также практическая интерпретация результатов исследований ликвирующих и промышленных стекол
0БШ1 РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (181 наименование). Диссертация напечатана на 140 страницах, включая 38 рисунков и 2 таблицы.
