Принцип эквивалентности источников беспорядка и теплопроводность твердых тел
Аннотация
Принцип эквивалентности источников беспорядка Ю.Д.Третьякова проиллюстрирован на примере влияния химического состава на теплопроводность k фторидных материалов — стекол и антистекол (гетеровалентных твердых растворов с переменным числом ионов в элементарной ячейке). Увеличение содержания редкоземельных элементов в твердых растворах M 1−x R x F 2+x (M = Ca, Sr, Ba; R = La–Lu,Y) приводит не только к резкому падению теплопроводности, особенно при низких температурах, но и к изменению ее температурной зависимости. Начиная с некоторой концентрации температурная зависимость, присущая кристаллическим материалам, с максимумом при низких температурах, превращается в монотонную зависимость k(T), типичную для стекол. Проанализированы основные приемы управления теплопроводностью при конструировании новых материалов.
Об авторах
П. П. Федоров
Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН
Россия
Россия
Москва
П. А. Попов
Брянский Государственный университет им. академика Петровского
Россия
Россия
Брянск
Список литературы
1. Третьяков Ю.Д. Принципы создания новых твердофазных материалов // Неорган. Матер.. — 1985. — Т. 21, № 5. — С. 693–701.
2. Greaves G.N. EXAFS and the structure of glass // J. Non-Crystalline Solids. — 1985. — V. 71. — P. 203–217.
3. Федоров П.П. Кристаллохимические аспекты образования фторидных стекол // Кристаллография. — 1997. — Т. 42, № 6. — С. 1141–1152.
4. Кузнецов С.В., Осико В.В., Ткаченко Е.А., Федоров П.П. Неорганические нанофториды и нанокомпозиты на их основе // Успехи химии. — 2006. — Т. 75, № 12. — С. 1193–1211.
5. Goodman C.H.L. The structure and properties of glass and the strained mixed cluster model // Phys. Chem. Glasses. — 1985. — V. 26, No. 1. — P. 1–10.
6. Tromel M. Kristalle, Glass und Anti-glass // Z. Kristallogr. — 1988. — V. 183. — P. 15–26.
7. Fedorov P.P. Association of point defects in non stoichiometric M1−xRxF2+x fluorite-type solid solutions // Buttl. Soc. Cat. Cien. — 1991. — V. 12, No. 2. — P. 349–381.
8. Fedorov P.P. Heterovalent isomorphism and solid solutions with a variable number of ions in the unit cell // Russian J. Inorg. Chem. — 2000. — V. 45. — P. 268–291.
9. Соболев Б.П., Голубев А.М., Эрреро П. Флюоритовые фазы М1−xRxF2+x (М – Са, Sr, Ва; R – редкоземельные элементы) -наноструктурированные материалы. // Кристаллография. — 2003. — Т. 48, № 1. — С. 148–169.
10. Sobolev B.P. The Rare Earth Trifluorides. Part 1. The High Temperature Chemistry of the Rare Earth Trifluorides. Barcelona: Institut d‘Estudis Catalans, 2000. — 530 p.
11. Прохоров А.М., Осико В.В. Исследование структуры кристаллов с примесью редкоземельных элементов спектроскопическими методами. Проблемы современной кристаллографии, М.: Наука, 1975. — С. 280– 300.
12. Kazanskii A.A., Ryskin A.I., et al. EPR spectra and crystal field of hexamer rare-earth clusters in fluorites // Phys. Rev. B. — 2005. — V. 72. — P. 014127(11).
13. Сульянова Е.А., Верин И.А., Соболев Б.П. Наноструктурированные кристаллы флюоритовых фаз Sr1−xRxF2+x и их упорядочение // Кристаллография. — 2009. — Т. 57, № 1. — С. 79–90.
14. Сульянова Е.А., Молчанов В.Н., Соболев Б.П. Рост кристаллов и дефектная кристаллическая структура CdF2 и нестехиометрических фаз Cd1−xRxF2+x (R = редкоземельные элементы и In). Часть 3. Кристаллическая структура монокристаллов Cd0.9R0.1F2.1 // Кристаллография. — 2008. — Т. 53, № 4. — С. 605–611.
15. Сульянова Е.А., Верин И.А., Соболев Б.П. Наноструктурированные кристаллы флюоритовых фаз Sr1−xRxF2+x и их упорядочение. 7. Методика построения кластерной модели на основе структуры упорядоченной фазы //Кристаллография. — 2012. — Т. 57, № 1. — С. 79–90.
16. Greis O., Haschke J.M. Rare earth fluorides. Handbook on the physics and chemistry of rare earth. Ed. K.A.Gscheidner & L.Eyring. Amsterdam, New York, Oxford, 1982, 5, Ch.45. — P. 387–460.
17. Попов П.А., Федоров П.П. Теплопроводность фторидных оптических материалов. Брянск: группа компаний «Десяточка», 2012. — 210 с.
18. Попов П.А., Федоров П.П., и др. Теплопроводность монокристаллов твердого раствора Ca1−xYbxF2+x // Докл. РАН. — 2008. — Т. 419, № 5. — С. 615–617.
19. Попов П.А., Федоров П.П., и др. Теплопроводность монокристаллов твердого раствора Ba1−xYbxF2+x // Докл. РАН. — 2008. — Т. 421, № 2. — С. 183–185.
20. Попов П.А., Федоров П.П., и др. Теплопроводность монокристаллов твердого раствора Sr1−xYbxF2+x // Докл. РАН. — 2008. — Т. 421, № 5. — С. 614–616.
21. Попов П.А., Федоров П.П., и др. Теплопроводность кристаллов флюоритоподобных фаз в системах MF–RF3, где M – Li, Na, K; R = РЗЭ // Докл. РАН. — 2009. — Т. 426, № 1. — С.32–35.
22. Попов П.А., Федоров П.П., и др. Переход от кристаллического к стеклообразному характеру температурной зависимости теплопроводности в твердом растворе Sr0,16Ba0,54La0,30F2,30 // Неорг. Матер. — 2010. — Т. 46, № 5. — С. 621–625.
23. Попов П.А., Федоров П.П. Теплопроводность монокристаллов на основе фторида кадмия // Физика твердого тела. — 2010. — Т. 52, № 3. — С. 469–473.
24. Попов П.А., Федоров П.П., и др. Теплопроводность оптической керамики твердого раствора Ca1−xHoxF2+x // Неорг. Матер. — 2012. — Т. 48, № 8. — С. 973–976.
25. Попов П.А., Федоров П.П., и др. Теплопроводность монокристаллов твердых растворов Ca1−xErxF2+x и Ca1−xTmxF2+x // Докл. РАН. — 2012. — Т. 443, № 3. — С. 304–306.
26. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. — 792 с.
27. Федоров П.П., Бучинская И.И. Проблемы пространственной однородности кристаллических материалов и точки конгруэнтного плавления седловинного типа в тройных системах // Успехи химии. — 2012. — Т. 81, № 1. — С. 1–20.
28. Федоров П.П. Системы из фторидов щелочных и редкоземельных элементов // Журн. неорганич. химии. — 1999. — Т. 44, № 11. — С. 1792–1818.
29. Попов П.А., Соломенник В.Д., и др. Теплопроводность монокристаллических твердых растворов ZrO2– Y2O3 в интервале температур 50–300 К // Физика твердого тела. — 2012. — Т. 54, № 3. — С. 615–618.
30. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. С.-П.: Изд. С.-Петербургского университета, 2010. — Т. 2. — 1000 с.
31. Тrnovcova V., Sorokin N.I., et al. Transport properties of heavily doped fluorite-structured BaF2: RF3 (R = rare earth element, Y, Sc) single crystals // Solid State Ionics. Materials and Devices. Fuzhou, China. 29 Oct.-4 Nov. 2000. Ed B.V.R. Chowdari, W.Wang. Word Scientific Singapore e.a. — P. 135–141.
Рецензия
Для цитирования:
Федоров П.П., Попов П.А. Принцип эквивалентности источников беспорядка и теплопроводность твердых тел. Наносистемы: физика, химия, математика. 2013;4(1):148-159.
For citation:
Fedorov P.P., Popov P.A. Principle of equivalency of the disorder sources and heat conductivity of solids. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2013;4(1):148-159. (In Russ.)
Просмотров:
12
Послать статью по эл. почте 