Razvoj mikrostrukture i kristalnih faza tokom sinterovanja višefaznih materijala na bazi Zn0 i njihov uticaj na formiranje nelinearnih strujno-naponskih karakteristika

Abstract

Rad predstavlja nastavak dosadašnjih istraživanja iz oblasti višekomponentnih materijala na bazi ZnO - Bi2O3 - MO, koji poseduju veliku nelinearnost strujno-naponske karakteristike. Nelinearno ponašanje sistema, koje se opisuje izrazom: J=C•Kα gde je J-gustina struje, K-električno polje, α-koeficijent nelinearnosti definisan kao d(logJ)/d(logK), C-konstanta, javlja se dodavanjem cink oksidu jona sa većim jonskim radijusom od radijusa katjona osnovne faze, koji obrazuju intergranularni sloj na granici zrna. Dodavanje oksida prelaznih metala, kao što su oksidi kobalta ili mangana, omogućuje značajan porast koeficijenta nelinearnosti, dok oksidi nikla ili hroma povećavaju stabilnost strujno-naponske karakteristike. Mikrostruktura višekomponentnih sistema na bazi ZnO sa malim sadržajem aditiva obrazuje se u procesu reakcionog sinterovanja sa tečnom fazom. Na njeno formiranje utiču uslovi sinterovanja: temperatura, obzirom na termički aktivirane procese koji se dešavaju tokom sinterovanja višekomponentnih sistema (difuzija, obrazovanje tečne faze) i termički aktivirane hemijske reakcije izmedju polaznih oksida (obrazovanje pirohlora, spinela, polimorfne transformacije Bi2O3, supstitucija rešetke ZnO); zatim vreme sinterovanja i brzina hladjenja, izbor aditiva i si. U višekomponentnim sistemima na bazi ZnO razvoj faza, odnosno mikrostrukture, odvija se kroz nekoliko paralelnih procesa koji se interferiraju. Pri tome je proces sinterovanja dominirajući za obrazovanje faze-zma ZnO, dok je obrazovanje faza intergranularnog sloja rezultat reagovanja polaznih komponenti u čvrstoj i tečnoj fazi. Termički aktivirano difuziono kretanje unutrašnjih defekata cink oksida i katjona aditiva utiču na formiranje Čvrstih rastvora na bazi osnovnih konstituenata. Nelinearnost strujno-naponske karakteristike, koja je evidentna kod višekomponentnih sistema na bazi ZnO sa malim sadržajem aditiva, direktno je korelisana rezultujućom mikrostrukturom. Polazeći od mehanizama formiranja nelinearnog efekta, kao i od mehanizama formiranja mikrostrukture, nestehiometrija faze ZnO i hernija granice zrna ZnO, fazni sastav intergranularnog sloja i homogenost mikrostrukture predstavljaju polazne hipoteze na kojima se baziraju istraživanja u ovoj oblasti i u najvećoj rneri oni opredeljuju naredne istraživačke pravce...