Reflective ability and radiation stability of BaZr_хTi_(1-х)O₃ powders synt.pdf Порошки титанатов бария используются во многих областях техники. Высокая отражательная способность в широкой области спектра (0.5-2.5 мкм) позволяет применять их в качестве пигментов отражающих покрытий, а наличие точки Кюри при температуре 120 °C позволяет использовать их для стабилизации температуры объектов, на которые они могут быть нанесены [1]. Увеличение стойкости к действию излучений таких порошков возможно осаждением на поверхности зерен наночастиц, а смещение фазового перехода в область комнатной температуры - частичным замещением катионов титана атомами других элементов. Получение порошков, удовлетворяющих указанным требованиям, возможно синтезом с использованием наночастиц в качестве одной из составляющих смесей. Ранее такие порошки получали синтезом из смесей порошков микронных размеров BaCO3 и TiO2 и нанопорошка ZrO2 [2]. Нанопорошок ZrO2 выполнял две функции: являлся поставщиком замещающего элемента циркония в соединениях BaTi(1-x)ZrxO3 и, в какой-то степени, его наночастицы повышали стойкость к действию излучений, выступая в роли места стоков образованных при облучении первичных дефектов. Представляет научный интерес использование наночастиц TiO2 вместо наночастиц ZrO2 при синтезе соединений BaTi(1-x)ZrxO3, объемная доля которых в исходных смесях порошков (BaCO3 + TiO2 + ZrO2) существенно большая. При этом концентрация наночастиц TiO2 должна быть несколько большей по сравнению с расчетной, необходимой для смещения фазового перехода до определенной температуры. Непрореагировавшая часть наночастиц будет выполнять роль центров релаксации первичных дефектов, образованных действием излучений. В настоящей работе осуществляли синтез порошков BaTi(1-x)ZrxO3 с использованием наночастиц TiO2 и исследование оптических свойств: спектров диффузного отражения (ρλ) в области 0.2-2.2 мкм, интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения (аs) и радиационной стойкости (Δρλ и Δаs). Для каждой концентрации замещающих атомов Zr (х = 0.05, 0.1 и 0.15) готовили смеси микропорошков BaCO3, ZrO2 и нанопорошка TiO2, прогревали их в атмосфере последовательно: 2 ч, 800 °С → 2 ч, 1200 °С. Образцы готовили легким прессованием в подложки, спектры ρλ регистрировали в вакууме на месте облучения (in situ) до и после облучения электронами: Е = 30 кэВ, Ф = (1, 3, 5)•1016 см-2. Коэффициент поглощения аs рассчитывали по спектрам ρλ с использование международного стандарта [3]. Исследования показали, что в составе синтезированных порошков BaTi(1-x)ZrxO3 имеются непрореагировавшие наночастицы TiO2. Это позволило получить высокое значение коэффициента отражения в области 0.5-2.2 мкм (рис. 1) и малую величину коэффициента поглощения аs: 0.232, 0.21 и 0.168 для х = 0.05, 0.1 и 0.15 соответственно. После облучения электронами спектры ρλ порошков изменяются, в основном, в области 400-1000 нм, образуется полоса поглощения с максимумом при 700 нм, максимальное значение Δρ составляет 9.7% для порошка BaTi0.85Zr0.15O3 при Ф = (1, 3, 5)•1016 см-2. Из зависимостей Δаs(Ф) следует (рис. 2): абсолютные значения Δаs небольшие - максимальное значение соответствует этому порошку и составляет 0.05 для Ф = 5•1016 см-2; наименьшие значения - для порошка с х = 0.05, они не превышают величину 0.02. Таким образом, применение наночастиц TiO2 вместо наночастиц ZrО2 при синтезе позволяет получить порошки BaTi(1-x)ZrxO3 с высокой отражательной способностью, малым значением коэффициента поглощения аs и увеличенной радиационной стойкостью оптических свойств, что дает возможность использовать такие порошки для приготовления термостабилизирующих покрытий. Рис. 1. Спектры ρλ порошков BaTi(1-x)ZrxO3, х = 0.05 (кр. 1), 0.1 (кр. 2) и 0.15 (кр. 3) Рис. 2. Зависимость изменений коэффициента поглощения Δаs от флюенса электронов с энергией 30 кэВ порошков: Ba0.85Zr0.15TiO3 (кр. 1), Ba0.9Zr0.1TiO3 (кр. 2), Ba0.95Zr0.05TiO3 (кр. 3)

Скачать электронную версию публикации