Влияние мощности ультрафиолетового излучения на структурообразование оксигидроксида циркония

Аннотация

Металлоксидные материалы, в том числе диоксид циркония, широко применяются в различных современных технологиях, так как обладают высокой прочностью, химической инертностью и термостабильностью. Для управления функциональными свойствами данных материалов необходимо знать закономерности роста их нано- и микроструктур, влияние на структурообразование различных факторов. Основные подходы к управлению формированием структуры данных материалов заключаются в применении мощных воздействий – ультразвукового, СВЧ излучения, гидротермальной обработки. Однако на этапе золь-гель синтеза даже слабые воздействия оказывают существенное влияние на ход процессов структурообразования и позволяют управлять формой, размером и дисперсией характеристик кристаллических структур.
В данной работе исследовано влияние ультрафиолетового излучения (УФ) небольшой мощности (электрическая мощность облучателя – 15 и 30 Вт, освещённость в реакторе – 600 и 1200 Вт/м2 соответственно) на структурообразование оксигидроксида циркония, полученного золь-гель методом при разных соотношениях скоростей образования (Vо) и роста (Vр) зародышей. Методами термического анализа (термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии), рентгенофазового анализа, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения установлено, что УФ облучение, в зависимости от уровня освещённости, оказывает разное воздействие на структурообразование оксигидроксида циркония. При Vo >> Vp основное действие УФ облучения заключается в формировании огранённых кристаллитов. При Vo  Vp и Vo << Vp действие УФ облучения зависит создаваемой освещённости. Так, при мощности облучателя 15 Вт (освещённость в реакторе 600 Вт/м2) изменения в основном проявляются в повышении размера и качества огранки кристаллитов в облучённых образцах, особенно выраженном при Vo << Vp. При мощности облучателя 30 Вт (освещённость в реакторе 1200 Вт/м2) наблюдается формирование иерархически структурированных материалов.
Ключевые слова: оксигидроксид циркония, структурообразование, влияние УФ излучения на структуру, длительность гидролиза, огранка кристаллитов, иерархическая структура
Благодарности. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-13-20018), https://rscf.ru/project/24-13-20018/.