Способ получения неорганических стеклообразных пленок

ичес 6 РГАНИиз газоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЭОБР н нвтотснтомт свноствъств(54) (57) СПОСОБ ПОЧЕСКИХ СТЕКЛООБРАЗ ко-технолорова,кобританиВ 35/00 рбританииВ 18/02,ЛУЧЕНИЯ НЕНЫХ ПЛЕНОК вой фазы оксида фосфора в присутствии паров воды с последующим отделением пленок, о т л н ч а ю щ и и с ятем, что, с целью получения пленок,имеющих различные коэФфициенты термического расширения ограничивающихповерхностей, процесс ведут на поверхности твердой подпоаки, полученной прессованием смеси оксидов, приатмосферном давлении и температурене менее 300 С и не более температуры спекания или плавления компонентов подлоаки, а отделение пленки осуществляют охлаждением со скоростьюне менее 200 С/мин.Изобретение относится к синтезу неорганических высокомолекулярных соединений и может найти применеиие для полуумения системно-анизотропных стеклообразных пленок с различными физико-химическими характеристиками.Известен способ получения пленки тугоплавкого материала, согласна которому пленка тугоплавкого соединения (несодержащего кислорода и почти несодержащего дефектов крис О таллической структуры) образуется при осаждении этого соединения (карбиды титана, кремния, циркония, гафния, ванадия, хрома или бора, бориды и нитриды этих металлов и алюми ния или элементарные бор или кремний) на поверхность пленки пиролитичес - кого графита, Пленка графита осаждается на инертную жидкую подложку (медь, золото, платина). Пленку туго-р плавкого соединения затем отделяют от пленки графита ( 1 1.Этот способ позволяет получить осажденное из паровой фазы тугоплавкое соединение в виде пленки, но 25 предусматривает полную ее изотропность, т,е. пленка имеет постоянный состав в любой ее точке.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения стеклообразных пленок путем перевода вещестЗО ва, образующего пленку, или компонентов этого вещества в парообразное состояние под вакуумом, конденсацию паров в твердое состояние на поверхности жидкости и отделение сконден- З 5 сированной пленки от жидкости, Пленка может быть образована осаждением одного вещества и одновременным осаждением различных компонентов или последовательным осаждением ком понентов 2,Недостатками этого способа являются трудности . получения пленок с непрерывным изменением состава по толщине, поскольку при взаимодействии различных компонентов в газовой фазепрактически невозможно регулироватьосаждение требуемых продуктов по всей длине реакционной зоны, вследствиенизкой температуры жнейкой подложки диффузии и взаимодействйя компонентов в твердой фазе не происходят, в результате слоистые пленки, полученные по прототипу, имеют четко выраженные границы раздела, что при зна- -5С чительных циклических изменениях температуры приводит к их расслаиванию. Кроме того, использование вакуумной техники, т,е, малых концентраций газовых фаз, не обеспечивает вы сокой скорости роста пленок.Белью изобретения является получение пленок, имеющих различные коэффициенты термического расширения ограничивающих поверхностей, 65 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неорганических стеклообразных пленок из газовой фазы оксида Фосфора в присутствии паров воды с последующим отделением пленок, процесс ведут на поверхности твердой подложки, полученной прессованием смеси оксидов, при атмосферном давлении и температуре не менее 300 С и не более температуры спекания или плавления компонентов под-. ложки, а отделение пленки осуществляют охлаждением со скоростью не менее 200 С/мин.П р и м е р 1. В качестве твердой подложки используют таблетку размером 30.10 1 мм, отпрессованную при 650 МПа из порошка оксида кальция. Таблетку обрабатывают в течение 1 ч при 800 С газообразным оксиодом фосфора в присутствии паров воды после чего, не производя охлаждения, таблетку извлекают из высокотемпературной зоны (Т СаО 2580 С). При остывании таблетки со скоростью 300 С/мин происходит отслоение обраозовавшейся на поверхности стеклообразной пленки полифосфата кальция. Послойный анализ пленки на время-пролетном лазерном масс-спектрометре показывает следующее распределение элементов то толщине пленки: соотношение Р/Са меняется от величины, близкой к со у одной поверхности пленки,практически до 0 у другой, Вследствие различного химического состава поверхностных слоев они имеют различные коэффициенты термического расширения, Температура текучести этой пленки 560 С. Л р и м е р 2. В качестве твердойподложки используют таблетку размером30 10 1 мм, отпрессованную из порошкаоксида магния (Т МО 2800 С) . Таблетку обрабатывают в,течение двухчасов при 300 С,Охлаждение осуществляют со скоростью 200 С/мин,Пленка в процессе охлаждения отделяется от подложки без поврежденийи имеет различные коэффициенты термического расширения ограничивающихее поверхностей.П р и м е р 3, В качестве материала твердой подложки используют порошок из оксида кальция,Процесс получения пленки ведут всистеме парогазовая Фаза Р 4 О -Н 20при 1000 С в течение 40 мин.В результате взаимодействия массапленки, синтезированная на 1 смподложки, составляет 10 мг:а) охлаждение образца осуществляют со скоростью 200 ОС/мин продувкойвоздуха через реакционную зону (однородная прозрачная стеклообразнаяЗаказ 5749/20 Тираж 622 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП Патент , .гужгород, .ул.Проектная,4 пленка .отделяется от подложки без повреждений);б) охлаждение образца осуществляют перемещением его в специальном зажиме непосредственно из реакцион,ной зоны (1000 С) на воздух (25 С) (скорость остывания около 600 С/мин, пленка отделяется без повреждений).Пленки, получаемые данными спосо=, бами, имеютразличные коэффициенты термического расширения ограничивающих их поверхностей.1 П р и м е р 4, В качестве материала для подложки можно использовать смеси любых совместимых тугоплавких .оксидов, Так для получения трехкомпонентных пленок при однокомпонентной газовой фазе (Р+О в присутствии паров воды, но вода играет роль катализатора) подложку изготавливают прессованием смеси двух оксидов 502 и МО в соотношении 1:2 Т 50 1600 С) . Подложку, содержащую оксиды магния и кремния обрабатывают Р Ое - Н 20 при 1100 С в течение 1 ч, Охлаждение ведут со скоростью 500 С/минПолучаемая пленка отделяется без повреждений и имеет различные коэффициенты термического расширения, ограничивающих ее поверхностей. Различие коэффициентов термического расширения поверхностей пленкиоценивают по величине изгиба последней при нагревании, Для этого одинконец пленки стандартной длины зак 5 репляют, производят нагрев и фиксируют перемещение свободного конца.Чем оно больше, тем больше различиеКТР поверхностей,Пленки, получаемые предлагаемым30 способом, способны к обратимому изгибу под действием нагревания-охлаждения, что позволяет использовать ихв качестве объектов, способных совершить механическую работу под дей 35 ствием температуры. Эта их способность может быть использована, например, в термочувствительных датчиках.Другой областью применения стеклообразных пленок, имеющих различныекоэффициенты термического расширенияповерхностей, является их использование в качестве стеклоприпоя длясоединения разнородных материалов,также имеющих различные КТР, например, керамики и металла, при этомобеспечивается стойкость соединения,к термоциклированию.Стеклообразные пленки, имеющие переменный по толщине состав, обладаюттакже переменной оптической плотнос-тью, что дает возможность применятьих при фотометрических измерениях.