Bài giảng CĐ vật liêu vô cơ
Bài giảng CĐ vật liêu vô cơ
1.
1.
Gốm
Gốm
2.
2.
Thuỷ tinh
Thuỷ tinh
3.
3.
Ximăng- Beton.
Ximăng- Beton.
Giới thiệu
Giới thiệu

Mục đích:
Mục đích:

Vai trò của vật liệu đối với sự phát triển KHKT
Vai trò của vật liệu đối với sự phát triển KHKT

Lịch sử phát triển
Lịch sử phát triển

Ứng dụng
Ứng dụng
Phân loại
Phân loại


3. Polyme

4. Compozit
4. Compozit

5. Vật liệu bán dẫn
5. Vật liệu bán dẫn
Chương1. Vật liệu gốm
Chương1. Vật liệu gốm

Mỡ đầu
Mỡ đầu

Định nghĩa
Định nghĩa

Đặc tính chung:- giòn, dể vỡ,dể rạn
Đặc tính chung:- giòn, dể vỡ,dể rạn- Độ rắn cao, bền nhiêt,môi trường kiềm, axit, OXH-Khử…
- Độ rắn cao, bền nhiêt,môi trường kiềm, axit, OXH-Khử…* Phân loại: - Gốm truyền thống: dân dụng, xây dựng….
* Phân loại: - Gốm truyền thống: dân dụng, xây dựng….- Gốm kỹ thuật ( gốm tiền tiến): Điên, bán dẫn, quang học…
- Gốm kỹ thuật ( gốm tiền tiến): Điên, bán dẫn, quang học…

e.
e.
sản phẩm
sản phẩm
Gốm kỹ thuật (tiền tiến)
Gốm kỹ thuật (tiền tiến)

1. Đáp ứng các ngành CN và KHKT
1. Đáp ứng các ngành CN và KHKT

a. Cấu trúc đặc biệt
a. Cấu trúc đặc biệt

b. Tính chất lý, hoá, đặc biệt phù hợp với lĩnh vực sử dụng
b. Tính chất lý, hoá, đặc biệt phù hợp với lĩnh vực sử dụng

c. Phương pháp điều chế:đúc rót, pha rắn, sol-gel, phun thuỷ lực pha hơi, kết tinh từ pha thuỷ tinh, thuỷ nhiêt,
c. Phương pháp điều chế:đúc rót, pha rắn, sol-gel, phun thuỷ lực pha hơi, kết tinh từ pha thuỷ tinh, thuỷ nhiêt,
đồng kết tủa,vận chuyển pha khí, khử điện hoá, Hoá học mềm, nội phân tử…
đồng kết tủa,vận chuyển pha khí, khử điện hoá, Hoá học mềm, nội phân tử…
So sánh giữa gốm truyền thống và gốm tiền tiến:
So sánh giữa gốm truyền thống và gốm tiền tiến:
1. Cấu trúc: Đa tinh thể và đơn tinh thể
1. Cấu trúc: Đa tinh thể và đơn tinh thể
2. Phương pháp điều chế:
2. Phương pháp điều chế:- Nguyên liệu: tùy thuộc thành phần
- Nguyên liệu: tùy thuộc thành phần

c. Mỹ nghệd. Kỹ thuật điện , điện tử, công nghệ cao
d. Kỹ thuật điện , điện tử, công nghệ cao
2. Cấu tạo và đặc trưng của gốm
2. Cấu tạo và đặc trưng của gốm

2.1. Cấu tạo:
2.1. Cấu tạo:

Trạng thái rắn, thiêu kết.
Trạng thái rắn, thiêu kết.

Cấu trúc tinh thể:
Cấu trúc tinh thể:
a. Loại đơn pha
a. Loại đơn pha
b. Loại đa pha
b. Loại đa pha
c. Mạng tinh thể gồm phân mạng anion gói gém chắc đặc ( lập phương, tứ phương, lục phương, đơn
c. Mạng tinh thể gồm phân mạng anion gói gém chắc đặc ( lập phương, tứ phương, lục phương, đơn
tà, tam tà, mặt thoi, hình thoi)
tà, tam tà, mặt thoi, hình thoi)Các cation phân bố vào các hốc trống tứ diện và b
Các cation phân bố vào các hốc trống tứ diện và b
á
á


- Dựa vào điều kiện kỹ thuật
- Dựa vào điều kiện kỹ thuật
a.
a.
Vật liệu gốm dạng bột ( nano, micro, milimet
Vật liệu gốm dạng bột ( nano, micro, milimet
-
Thiêu kết bột gốm thành linh kiện( khuôn)
Thiêu kết bột gốm thành linh kiện( khuôn)
-
Gốm màng mỏng ( film)
Gốm màng mỏng ( film)
-
Gốm sợi,
Gốm sợi,
b. P.Pháp: nhiệt độ cao, áp suất cao, pha hơi
b. P.Pháp: nhiệt độ cao, áp suất cao, pha hơi
c. Phương pháp: khô, ướt, khí
c. Phương pháp: khô, ướt, khí

PP truyền thống
PP truyền thống

PP sol-gel
PP sol-gel

PP precursor: đồng tạo phức, dồng kết tủa
PP precursor: đồng tạo phức, dồng kết tủa


Thực hiện phản ứng
Thực hiện phản ứng

Tạo hình
Tạo hình

Nung ( Thực hiện phản ứng giữa các pha rắn)
Nung ( Thực hiện phản ứng giữa các pha rắn)

Xác định thành phần pha và cấu trúc tinh thể
Xác định thành phần pha và cấu trúc tinh thể

Xác định các tính chất hóa lý
Xác định các tính chất hóa lý
Các phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu
1. Phân tích hóa học:
1. Phân tích hóa học:
Xác định thành phần các nguyên tố: định tính, định lượng
Xác định thành phần các nguyên tố: định tính, định lượng
2. Phân tích cấu trúc, thành phần pha:
2. Phân tích cấu trúc, thành phần pha:
-
P.P phân tích nhiễu xạ tia X ( XRD)
P.P phân tích nhiễu xạ tia X ( XRD)
-
P.P. nhiễu xạ tia X huỳnh quang (EDX)
P.P. nhiễu xạ tia X huỳnh quang (EDX)
-
Phổ tán xạ năng lượng tia X ( EDS)

Cơ chế:
•
Chất tham gia phản ứng nằm định vị ở vị trí nút mạng của chất đầu
Chất tham gia phản ứng nằm định vị ở vị trí nút mạng của chất đầu
•
Phản ứng xẩy ra ở bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha rắn.
Phản ứng xẩy ra ở bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha rắn.
•
Ví dụ: MgO + Al
Ví dụ: MgO + Al
2
2
O
O
3
3
= MgAl
= MgAl
2
2
O
O
4
4
( 1 )
( 1 )lập p Lục P Lập phương
lập p Lục P Lập phương


Phá đứt LK củ tạo LK mới
Phá đứt LK củ tạo LK mới
MgO
MgO
Al
Al
2
2
O
O
3
3
MgO
MgO
Al
Al
Mg
Mg
Al
Al
2
2
O
O
3
3

Kiểu phản ứng
Kiểu phản ứng

1. Quá trình khuếch tán ngược chiều của cation

Cation Mg khuếch tán từ bề mặt tiếp xúc đến lớp sản phẩm MgAl
Cation Mg khuếch tán từ bề mặt tiếp xúc đến lớp sản phẩm MgAl
2
2
O
O
4
4

Cation Al khuếch tán chiều ngược lại
Cation Al khuếch tán chiều ngược lại

Đảm bảo tính trung hoà điện:
Đảm bảo tính trung hoà điện:

Trên mặt biên giới: Mg/MgAl
Trên mặt biên giới: Mg/MgAl
2
2
O
O
4
4

2Al
2Al
3+
3+

O
4
4

3Mg
3Mg
2+
2+
- 2Al
- 2Al
3+
3+
+ 4Al
+ 4Al
2
2
O
O
3
3

3MgAl
3MgAl
2
2
O
O

1. Lớp SP càng dày, sự khuếch tán cation càng khó d
ẫ
ẫ
n đến tốc độ chậm lại
n đến tốc độ chậm lại

Quá tr
Quá tr
ìn
ìn
h khuếch tán ngược dòng quyết định đến tốc độ phản ứng
h khuếch tán ngược dòng quyết định đến tốc độ phản ứng
Pt. dy/dt = k/y (1) hay y = kt
Pt. dy/dt = k/y (1) hay y = kt
1/2 (2)
1/2 (2)
Y: lớp bề dày SP, t: thời gian, k: hằng số
Y: lớp bề dày SP, t: thời gian, k: hằng số
•
Sự phụ thuộc hằng số vào nhiệt độ
Sự phụ thuộc hằng số vào nhiệt độ
•
K = c.e
K = c.e
-a
-a
/
/
t
t

tử
tử

1. Phản ứng tổng hợp 1 pha rắn mới phân huỷ từ một pha rắn ban đầu có chứa các hợp phần cần thiết cho pha
1. Phản ứng tổng hợp 1 pha rắn mới phân huỷ từ một pha rắn ban đầu có chứa các hợp phần cần thiết cho pha
rắn mới.
rắn mới.

2. Thí dụ caolinit(Al
2. Thí dụ caolinit(Al
2
2
O
O
3
3
.2SiO
.2SiO
2
2
.2H
.2H
2
2
O)
O)

