Получение неорганических оксидных материалов — актуальная задача для микро- и наноэлектронной, оптоэлектронной, аэрокосмической и других областей науки и техники. Преобладающие на сегодняшний день традиционные технологии их синтеза, подразумевающие использование в качестве прекурсоров неорганических солей металлов, оксидов и гидроксидов, в значительной мере исчерпали себя [1–5]. Альтернативой традиционным методам, лишенной их недостатков, является использование в качестве прекурсоров алкоксидов различных химических элементов. Данный метод получил название алкоксотехнологии. За рубежом алкоксотехнология достаточно давно позволила начать выпуск ряда материалов для микроэлектроники, космических технологий [6, 7].
На сегодняшний день можно выделить ряд преимуществ алкоксотехнологии перед традиционными методами [8–10]:
- высокая чистота конечных продуктов;
- химическая и структурная однородность многокомпонентных систем;
- простота создания покрытий;
- низкие температуры синтеза;
- высокая экологичность;
- возможность синтеза новых неорганических среднинений;
- простота управления структурой.
В работах авторов [11–19] установлено, что при варьировании условиями синтеза покрытий, полученных с помощью алкоксотехнологии, возможно гибкое управление структурой полученных композитов. На рисунке показана структура покрытий состава SnO2 — SiO2, при различных условиях синтеза. Он отражает получение нуклеофильных сферических зародышей, перколяционный стягивающий кластер и спинодальный распад золя.
Рис. 1. Структура покрытий, полученных алкоксотехнологией: а) — нуклеофильный рост кластеров; б) — перколяционный стягивающий кластер; в) — спинодальный распад золя
Несмотря на то, что количество публикаций на эту тему в мире исчисляется тысячами, в отечественной литературе они единичны и часто носят академический характер. В связи с этим появляется недооценка алкоксотехнологии как метода синтеза нанопокрытий для нужд промышленности. Таким образом, перспективным является развитие научных представлений процессов алкоксотехнологии, а также управляемый синтез продуктов, полученных с ее помощью.
В работе развиты физико-химичнеские основы алкоксотехнологии. Автором изучены процессы образования золей, предложены методы управления их структурой за счет варьирования технологических режимов. Предложен фрактальный подход к механизмам синтеза золей, что качественно повысит управляемость структуры и свойств кластеров в золях. Экспериментальные исследования включают в себя всестороннее изучение свойств и структуры самих золей, так и покрытий, получаемых на их основе [20–23].
Совокупность предложенных методов и подходов позволит развить научные основы метода алкоксотехнологии применительно к созданию керамических материалов авиа- и космической промышленности.
Литература:
1. Аверин И. А., Мошников В. А., Пронин И. А. Влияние типа и концентрации собственных дефектов на структуру и свойства диоксида олова // Нано- и микросистемная техника. 2013. — № 1. — С. 27–29;
2. Аверин И. А., Карманов А. А., Мошников В. А., Печерская Р. М., Пронин И. А. Особенности синтеза и исследования нанокомпозитных плёнок, полученных методом золь-гель-технологии // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. — 2012. — № 2. — С. 155–163;
3. Аверин И. А. Пронин И. А. Особенности фазового состояния неравновесных термодинамических систем полимер-растворитель // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. — 2012. — № 2. — С. 163–170;
4. Пронин И. А. Анализ концентрации собственных дефектов при создании газочувствительных структур на основе диоксида олова // Молодой ученый. — 2012. — № 8. — С. 7–8;
5. Аверин И. А., Александрова О. А., Мошников В. А., Печерская Р. М., Пронин И. А. Типы фазового распада растворов полимеров // Нано- и микросистемная техника, № 7, 2012 год, с. 12–14;
6. Аверин И. А., Мошников В. А., Пронин И. А. Особенности созревания и спинодального распада самоорганизующихся фрактальных систем // Нано- и микросистемная техника, № 5, 2012 год, с. 29–33;
7. Пронин И. А. Управляемый синтез газочувствительных пленок диоксида олова, полученных методом золь-гель-технологии // Молодой ученый. — 2012. — № 5. — С. 57–60;
8. Мошников В. А., Грачёва И. Е., Пронин И. А. Исследование материалов на основе диоксида кремния в условиях кинетики самосборки и спинодального распада двух видов // Нанотехника. — 2011. — № 2 (9). — с. 46–54;
9. Аверин И. А., Печерская Р. М., Пронин И. А. Особенности низкотемпературной самоорганизации золей на основе двухкомпонентных систем на основе SiO2 — SnO2 // Нано- и микросистемная техника, № 11, 2011 год, с. 27–30;
10. Аверин И. А., Никулин А. С., Мошников В. А., Печерская Р. М., Пронин И. А. Чувствительный элемент газового сенсора с нанострукутрированным поверхностным рельефом // Датчики и системы. — 2011. — № 2. — 24–27;
11. Аверин И. А., Карпова С. С., Мошников В. А., Никулин А. С., Печерская Р. М., Пронин И. А. Управляемый синтез тонких стекловидных пленок // Нано- и микросистемная техника. — 2011.– № 1. — С.23–25;
12. Якушова Н. Д. Методы синтеза пленок модифицированного диоксида олова и их сенсорные свойства // Молодой ученый. — 2013. — № 2. — С. 9–14;
13. Печерская Е. А., Рябов Д. В., Якушова Н. Д. Метрологические аспекты модели активного диэлектрика // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. — 2012. — № 1. — С. 208–213;
14. Якушова Н. Д., Димитров Д. Ц. // Чувствительность переходов ZnO/ZnO:Fe к этанолу // Молодой ученый. 2013. № 5. С. 26–28;
15. Томаев В. В., Гарькин Л. Н., Мирошкин В. П., Мошников В. А. Исследование газочувствительности в наноструктурированных пленках на основе диоксида олова методом импедансной спектроскопии // Физика и химия стекла. 2005. Т. 31. № 2. С. 331–339;
16. Мошников В. А., Грачева И. Е. Сетчатые газочувствительные нанокомпозиты на основе диоксидов олова и кремния // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2009. № S30. С. 92–98;
17. Грачева И. Е., Максимов А. И., Мошников В. А. Анализ особенностей строения фрактальных нанокомпозитов на основе диоксида олова методами атомно-силовой микроскопии и рентгеновского фазового анализа // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009. № 10. С. 16–23;
18. Пронин И. А., Аверин И. А., Димитров Д. Ц., Мошников В. А. Чувствительность переходов ZnO-ZnO:Fe к парам этанола // Датчики и системы. — 2013. — № 6. — С. 60–63;
19. Аверин И. А., Пронин И. А., Карманов А. А. Исследование газочувствительности сенсоров на основе наноструктурированных композиционных материалов SiO2-SnO2 // Нано- и микросистемная техника. — 2013. — № 5. — С. 23–26;
20. Пронин И. А., Аверин И. А., Димитров Д. Ц., Крастева Л. К., Папазова K. И., Чаначев A. С. Исследование чувствительности к этанолу переходов ZnO — ZnO:Fe на основе тонких наноструктурированных пленок, полученных с помощью золь-гель-технологии // Нано- и микросистемная техника. — 2013. — № 3 — С. 6–10;
21. Пронин И. А., Аверин И. А., Александрова О. А., Мошников В. А. Модифицирование селективных и газочувствительных свойств резистивных адсорбционных сенсоров путем целенаправленного легирования // Датчики и системы. — 2013. — № 3. — С. 13–16;
22. Калинина М. В., Мошников В. А., Тихонов П. А., Томаев В. В., Дроздова И. А. Электронно-микроскопические исследования структуры газочувствительных нанокомпозитов, полученных гидропиролитическим методом // Физика и химия стекла. 2003. Т. 29. № 3. С. 450;
23. Moshnikov V. A., Gracheva I., Lenshin A. S., Spivak Y. M., Anchkov M. G., Kuznetsov V. V., Olchowik J. M. Porous silicon with embedded metal oxides for gas sensing applications // Journal of Non-Crystalline Solids. 2012. Т. 358. № 3. С. 590–595.
