The object of research, development or design (in Russian) : Исследование электрических, термических и механических свойств пористой керамики на основе карбида кремния

The object of research, development or design (in Kazakh) : Кремний карбиді негізіндегі кеуекті керамиканың электрлік, термиялық және механикалық қасиеттерін зерттеу

Aim of work (in Russian) : Исследование электрических, термических и механических свойств пористых керамик на основе карбида кремния, разработка новых способов по регулирования электро- и теплопроводности, пористости и улучшению прочности пористой карбид кремниевой керамики.

Aim of work (in Kazakh) : Кремний карбид негізіндегі кеуекті керамиканың электрлік, термиялық және механикалық қасиеттерін зерттеу, кремний карбид негізіндегі кеуекті керамиканың электр және жылу өткізгіштігі мен кеуектілігін реттеудің, сонымен қатар беріктігін жақсартудың жаңа жолдарын жете зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Анализ кристальных фаз будет осуществляться методом дифракции рентгеновых лучей (ДРЛ, D8 Discover, Bruker AXS GmbH, Карлсруэ, Германия). Количественный фазовый анализ политипов карбида кремния выполняется на основе данных ДРЛ и уточнения по методу Ритвельда. Типичная микроструктура и морфология зерен будет наблюдаться через сканирующий электронный микроскоп (СЭМ, S4300, OOO “Hitachi”, Хитачи, Япония). Объемная плотность (Db) пористого образца карбида кремния будет измеряться с использованием отношения веса к объему. Теоретическая плотность (Dth) каждой партии рассчитывается по правилу смесей. Общая пористость каждой пористой карбидокремниевой керамики определяется по ее объемной плотности и теоретической плотности материала. Для измерения теплопроводности используется высокоточная анализирующая машина методом лазерной вспышки (LFA, Mодель LFA467, Гиперфлэш, NETZSCH GmbH, Зельб, Германия). Методом Ван дер Пау будут измерены величины электрического удельного сопротивления и коэффициент Холла. Измерение прочности на изгиб определяется методом 4-точечной прочности на изгиб на аппарате Instron 4505 (Instron Inc., Norwood, MA, USA).

Методы исследования (на казахском) : Кристалдық фазаларды талдау рентгендік дифракция әдісімен жүзеге асырылады (DRL, D8 Discover, Bruker AXS GmbH, Карлсруэ, Германия). Кремний карбиді политиптерінің сандық фазалық талдауы DRL деректері мен Ритвельд әдісі бойынша нақтылау негізінде жүзеге асырылады. Дәндердің типтік микроқұрылымы мен морфологиясы сканерлеуші электронды микроскоп арқылы байқалды (СЭМ, S4300, ISO "Хитачи", Хитачи, Жапония). Кремний карбидінің кеуекті үлгісінің көлемдік тығыздығы (Db) салмақтың көлемге қатынасын қолдана отырып өлшенеді. Әр партияның теориялық тығыздығы (Dth) қоспалар ережесі бойынша есептелді. Әрбір кеуекті карбид-кремний керамикасының жалпы кеуектілігі оның көлемдік тығыздығымен және материалдың теориялық тығыздығымен анықталды. Жылу өткізгіштігін өлшеу үшін лазерлік жарқыл әдісімен жоғары дәлдіктегі талдау машинасы қолданылды (LFA, Lfa467 моделі, Гиперфлэш, NETZSCH GmbH, Зельб, Германия). Ван дер Пау әдісімен электр кедергісінің шамалары мен Холл коэффициенті өлшенді. Иілу беріктігін өлшеу Instron 4505 (Instron Inc.) құрылғысындағы 4 нүктелі иілу беріктігі әдісімен анықталдды (Norwood, MA, USA).

Obtained results and novelty (in Russian) : Были определены способы контроля электро- и теплопроводности пористой керамики в процессе исследования влиянии пористости на электрические и теплофизические свойства новой пористой керамики из субмикронного порошка β-SiC и полимерной микросферы в качестве жертвенного шаблона, изготовленные путем спекания при высоких температурах. В результате проведенного литературного обзора и изучения электро- и теплопроводности пористых керамик были выбраны два политипа SiC (β- и α-SiC) для создания новых чистых карбидокремниевых пористых керамик. В результате эксперимента были получены 4 образца пористых керамик: 1) BSA, 2) BSN (пористые керамики на основе β-SiC, полученный путем обжига с использованием разных атмосфер Ar и N2, соответственно), 3) ASA, 4) ASN (пористые керамики на основе α-SiC, полученные путем обжига с использованием разных атмосфер Ar и N2, соответственно). Как и ожидалось пористые керамики BSA и BSN показали относительно низкую теплопроводность (13.0 и 12.0 Вт/м*К, соответственно), когда как ASA и ASN показали высокую теплопроводность (19.5 и 15.0 Вт/м*К, соответственно). Электропроводность пористых карбидокремниевых керамик очень сильно зависело от политипа SiC, где BSA и BSN показали высокую проводимость электричества. Тем временем пористые керамики ASA и ASN показали высокое электросопротивление. Таким образом, электро- и теплопроводность пористых SiC можно контролировать, меняя политипы SiC, которые имеют достаточно сильное влияние на свойства пористых SiC керамик.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Кеуекті керамиканың электр-жылу өткізгіштігін бақылау әдістері жоғары температурада күйдіру арқылы жасалып, β-SiC субмикрон ұнтағы мен полимерлі микросферадан жасалған жаңа кеуекті керамиканың электрлік және жылу-физикалық қасиеттеріне кеуектіліктің әсерін зерттеу арқылы анықталды. Сеул университетінің функционалды керамикалық зертханасында кеуекті керамиканың электр-жылу өткізгіштігін бақылау әдістерін анықтауға арналған эксперименттік процестер жүргізілді. Кеуекті керамиканың электр-жылу өткізгіштігін зерттеу нәтижесінде қоспасыз жаңа таза кеуекті керамика жасауда SiC (β-, α-SiC) екі политипі таңдалды. Эксперимент нәтижесінде кеуекті керамиканың 4 үлгісі алынды: 1) BSA, 2) BSN (Ar мен N2 атмосферасын қолдана күйдіру арқылы алынған β-SiC негізіндегі кеуекті керамика), 3) ASA, 4) ASN (Ar мен N2 атмосферасын отырып күйдіру арқылы алынған α-SiC негізіндегі кеуекті керамика). Күткендей, BSA, BSN кеуекті керамикасы салыстырмалы түрде төмен жылу өткізгіштігін көрсетті (сәйкесінше 13.0, 12.0 Вт/м*К), ASA, ASN екеуі де жоғары жылу өткізгіштігін көрсетті (сәйкесінше 19.5, 15.0 Вт/м*К). Кеуекті SiC керамикаларының электр өткізгіштігі SiC политипіне өте тәуелді болды, мұнда BSA, BSN электр тогының жоғары өткізгіштігін көрсетті. Сонымен қатар, ASA, ASN кеуекті керамикасы жоғары электр кедергісін көрсетті. Осылайша, кеуекті SiC керамикаларының электр-жылу өткізгіштігін кеуекті SiC керамикалар қасиеттеріне айтарлықтай әсер ететін SiC политиптерін өзгерту арқылы басқаруға болады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В результате проведенного эксперимента были получены 4 образца новоразработанных чистых пористых керамик: (1) BSA, (2) BSN (новоразработанные пористые керамики на основе β-SiC, полученный путем обжига в температуре 2050оС с использованием разных атмосфер аргона и азота, соответственно), (3) ASA, (4) ASN (новоразработанные пористые керамики на основе α-SiC, полученные путем обжига в температуре 2050оС с использованием разных атмосфер аргона и азота, соответственно). Как и ожидалось пористые керамики BSA и BSN показали относительно низкую теплопроводность (13.0 и 12.0 Вт/м*К, соответственно), когда как ASA и ASN показали высокую теплопроводность (19.5 и 15.0 Вт/м*К, соответственно). Электропроводность пористых карбидокремниевых керамик очень сильно зависело от политипа SiC, где BSA и BSN показали высокую проводимость электричества. Тем временем пористые керамики ASA и ASN показали высокое электросопротивление.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Эксперимент нәтижесінде жаңадан жасалған таза кеуекті керамиканың 4 үлгісі алынды: (1) BSA, (2) BSN (сәйкесінше әр түрлі аргон мен азот атмосферасын қолдана отырып, 2050оС температурада күйдіру арқылы алынған β-SiC негізіндегі кеуекті керамика), (3) ASA, (4) ASN (жаңадан жасалған әр түрлі аргон мен азот атмосферасын қолдана отырып, 2050оС температурада күйдіру арқылы алынған α-SiC негізіндегі кеуекті керамика). Күткендей, BSA және BSN кеуекті керамикасы салыстырмалы түрде төмен жылу өткізгіштігін көрсетті (сәйкесінше 13.0 және 12.0 Вт/м*К), ASA және ASN екеуі де жоғары жылу өткізгіштігін көрсетті (сәйкесінше 19.5 және 15.0 Вт/м*К). Кеуекті Карбид-кремний керамикаларының электр өткізгіштігі SiC политипіне өте тәуелді болды, мұнда BSA және BSN электр тогының жоғары өткізгіштігін көрсетті. Сонымен қатар, ASA және ASN кеуекті керамикасы жоғары электр кедергісін көрсетті.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілген жоқ

Efficiency (in Russian) : Эффективность проведенного исследования заключается в том, что разработанный новый метод контроля электро- и теплопроводности пористой керамики достигнутый путем использования разных политипов SiC (β- и α-SiC) является наилучшим способом достижения поставленной цели за короткий промежуток времени и с меньшими затратами на материалы. Полученные результаты показали, что пористые керамики, изготовленные на основе β-SiC имеют относительно низкую теплопроводность и высокую проводимость электричества, когда как пористые керамики, изготовленные на основе α-SiC показали высокую теплопроводность и высокое электросопротивление. Новая стратегия по контролю электро- и теплопроводности пористой керамики позволят улучшить свойства пористой керамики такие, как механическая прочность, теплопроводность, высокая удельная поверхность, проницаемость, звукопоглощение, теплоизоляция и т.д.

Efficiency (in Kazakh) : Зерттеудің тиімділігі әртүрлі sic (β - және α - SiC) политиптерін қолдану арқылы қол жеткізілген кеуекті керамиканың электр және жылу өткізгіштігін бақылаудың әзірленген жаңа әдісі қысқа уақыт ішінде және материалдарға аз шығындармен мақсатқа жетудің ең тиімді жолы болып табылады. Эксперимент барысында алынған нәтижелер келесідей: β-SiC негізінде жасалған кеуекті керамика салыстырмалы түрде төмен жылу өткізгіштігін және жоғары электр өткізгіштігін көрсетті, ал α-SiC негізінде жасалған кеуекті керамика жоғары жылу өткізгіштік пен жоғары электр кедергісін көрсетті. Кеуекті керамиканың электр және жылу өткізгіштігін бақылаудың жаңа стратегиясы механикалық беріктік, жылу өткізгіштік, жоғары меншікті бет, өткізгіштік, дыбысты сіңіру, жылу оқшаулау және т. б. сияқты кеуекті керамиканың қасиеттерін жақсартады.

Field of application (in Russian) : Строительство, машиностроение, энергетическая, авиационная и металлургическая промышленности, защита окружающей среды.

Field of application (in Kazakh) : Құрылыс, машина жасау, энергетика, авиация және металлургия өнеркәсібі, қоршаған ортаны қорғау.