hrvatski

Toplinska vodljivost i strukturna analiza novog sistema "tvrdog ugljika"

Vršena su ispitivanja toplinske vodljivosti i strukturna analiza ''tvrdog ugljika'' pripremljenog na temperaturi od 7000C i pod tlakom od približno 3 GPa. Toplinska vodljivost ''tvrdog ugljika'' dolazi uglavnom od fononskog doprinosa. Na sobnim temperaturama toplinska vodljivost ima relativno malu vrijednost od 2W/mK. Temperaturno ponašanje toplinske vodljivosti ''tvrdog ugljika'' je sličnije temperaturnom ponašanju za amorfne nego za kristalne sisteme. Na vrlo niskim temperaturama (T<10 K) toplinska vodljivost raste s T1.4, na višim temperaturama dolazi do zasićenja, ali bez pojave ''platoa'', koji je karakterističan za amorfne materijale. Na temperaturama višim od 30 K toplinska vodljivost gotovo linearno raste s temperaturom sve do 340 K što je granica izvršenih mjerenja. Zbog svog linearnog ponašanja u širokom temperaturnom području ''tvrdi ugljik'' je vrlo interesantan model-sistem za postojeće teorije koje predviđaju linearni porast toplinske vodljivosti iznad ''platoa'' u amorfnim materijalima. U posljednje vrijeme posebno je atraktivan fonon-frakton model i zbog njegove moguće primjene za objašnjenje mehanizma supravodljivosti kod visokotemperaturnih supravodiča. U rendgenskom, elektronskom, neutronskom i Ramanovom spektru ''tvrdog ugljika'' pojavljuju se maksimumi na vrijednostima u okolici maksimuma karakterističnim za grafit. Međutim, difrakcijski maksimumi su prošireni i upućuju na nanokristaliničnu strukturu uzorka. Slike visokog razlučivanja dobivene transmisionim elektronskim mikroskopom u većem dijelu uzorka pokazuju amorfnu strukturu dok je tek u rijetkim dijelovima vidljivo uređenje kratkog dosega, a još rjeđe nanokristalinična struktura. Iznimna tvrdoća uzorka kao i ponašanje toplinske vodljivosti, netipično za uređene strukture, ipak ukazuju da od početnog uzorka nije nastao običan grafit. Moguće objašnjenje je stvaranje sp3 povezanih polimernih struktura za vrijeme grijanja i pri djelovanju nehidrostatskog tlaka. Relativno velika električna vodljivost ukazuju na ostatke aluminija u uzorku. Zbog velike tvrdoće i relativno velike električne vodljivosti moguća je primjena ovog materijala u industriji. Linearna ovisnost toplinske vodljivosti na širokom temperaturnom području ukazuje na mogućnost primjene ''tvrdog ugljika'' u mjernoj tehnici. Daljnja istraživanja trebalo bi usmjeriti prema mjerenju toplinske vodljivosti na temperaturama višim od 340 K kao i kvantitativnoj analizi strukture (udio kristaliničnog dijela u uzorku, eventualni ostaci aluminija i sl.). Također bi bilo zanimljivo slična istraživanja izvršiti i na drugim ''tvrdim ugljicima'' jer su dosadašnja saznanja o mehanizmima polimerizacije, amorfizacije te prijelaza u dijamantnu fazu fulerena C60 još uvijek nedovoljno poznata.

toplinska vodljivost; električna vodljivost; strukturna analiza; tvrdi ugljik;

nije evidentirano