Іванченко С. Е. Реологічні властивості та структуроутворення суспензій на основі нанопорошку BaTiO3 при формуванні діелектричних шарів методом плівкового лиття

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0423U100180

Облікова картка дисертації

0423U100180.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 05.16.06 - Порошкова металургія та композиційні матеріали

11-10-2023

Спеціалізована вчена рада

Д 26 207 03

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича Національної академії наук України

Анотація

Застосовано ряд нових методичних підходів до аналізу зміни структури суспензії під дією зсуву. Розроблено метод нормування ступеню тиксотропії/ропексії та математичну модель для розрахунку розміру гідрокластерів. Встановлено залежності між складом суспензії (вміст порошку, полімеру-зв’язки, пластифікатору та розчиннику) та розробленими параметрами течії, що описують її структуру. Встановлено залежність між параметрами течії суспензій (нормований ступінь тиксотропії/реопексії, коефіцієнт n, ефективна в’язкість та розмір гідрокластерів) та властивостями (товщиною і шорсткістю поверхні) отриманих з них плівок. Встановлено діапазон складу кожного компоненту, що дозволяє отримати суспензії з бажаними параметрами течії, які утворюють плівки з низькою товщиною та шорсткістю поверхні. Для встановлення оптимальних режимів лиття розроблені математичні моделі залежності товщини плівки від в’язкості суспензії та для розрахунку граничної швидкості зсуву, після досягнення якої починається загущення суспензії. Встановлено залежність між температурою суспензії та властивостями плівок. Вперше зафіксовано та використано феномен отримання плівок нижчої товщини з охолоджених суспензій. Встановлено, що охолоджена до 5 °C суспензія під дією зсуву розріджується більше, відновлює в’язкість до значень менших за початкові та має більший час її відновлення. Це вказує на здатність до деформації структурних елементів, що може зберігатися тривалий час та до перебудови структури суспензії внаслідок охолодження та дії зсуву. Встановлено, що для отримання плівок з шорсткістю поверхні (Ra) до 15 нанометрів та товщиною 500-200 нанометрів методом плівкового лиття (що в 5 10 разів менше товщини промислових аналогів) слід застосовувати суспензії в’язкістю 200 1000 мПа·с (при γ=800 с-1) з реопексним типом течії (T/R dgr norm від 0,72 до 7,06), коефіцієнтом n близьким до одиниці (n від 0,94 до 1,08), охолоджувати їх до 5-10 °С та піддавати швидкості зсуву від 917 до 5392 с-1. За допомогою встановлених закономірностей були сформовані плівки з порошків BaTiO3 та Ni/NiO товщиною 430 нм, з яких методом ізостатичного пресування був зібраний багатошаровий композит. Після спікання при температурі 1200 °С, був отриманий композит з щільними шарами BaTiO3 товщиною 400 нм і розміром зерен 50-100 нм.

Читати повністю

Публікації

Ivanchenko S. E., Dulina I. O., Umerova S. O., Nikulin A. G., Ragulya A. V. / Formulation and rheology of tape casting suspensions based on BaTiO3 nanopowders // Springer Proc. Phys. — Springer Science and Business Media, LLC — 2015. — Vol. 167. — P. 193–202. ISSN:09308989, 1867-4941; ISBN:978-331918542-2, 978-3-319-18543-9; DOI:10.1007/978-3-319-18543-9_11, link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-18543-9_11

Ivanchenko S., Umerova S., Baranovskyi D., Kovalenko O., Ragulya A. / Chap. 15 - BaTiO3 films for multilayer devices by tape casting // OAJ Mater. Devices. — 2022. — Vol. 5, № 2, P. 437-466, ISBN:9798583096497, ISSN:2495-3911, DOI:10.23647/ca.md20201707, http://caip.co-ac.com/index.php/materialsanddevices/article/view/117/79

Vasyliv B.D., Podhurska V.Y., Ostash O.P., Polishko I.O., Brodnikovs’kyi E.M., Ivanchenko S.E., Vasyl'ev O.D. / Influence of the Working Media of Fuel Cells on the Structure and Physicomechanical Characteristics of Ceramics of the ZrO2–Y2O3–NiO System // Materials Science, 2020. Vol. 56, P. 15–21, (2020). ISSN:1068-820X https://doi.org/10.1007/s11003-020-00391-4

Polishko I., Ivanchenko S., Horda R., Brodnikovskyi Ye, Lysunenko N., Kovalenko, L. / Tape casted SOFC based on Ukrainian 8YSZ powder // Materials Today: Proceedings, Vol. 6, P. 237–241, 2019. DOI:10.1016/j.matpr.2018.10.100, sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214785318323952

Ivanchenko S. E., Polishko І. O., Baranovskyi D. I., Brodnikovskyi Ye. M., Vasylyev O. D., Ragulya A. V. / Tape Casting of anode and electrolyte layers for solid oxide fuel cells. // Електричні контакти та електроди (збірник Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича). 2018. Вип. 1, №. 1. C. 65–72. ISSN:2311-0627, researchgate.net/publication/332320879_Tape_ Casting_of_anode_and_electrolyte_layers_for_solid_oxide_fuel_cells

Іванченко С. Е., Умерова С. О., Дуліна І. О., Барановський Д. І., Рагуля, А. В. / Реологічні властивості та плівкоутворююча здатність полімерних суспензій на основі нанопорошку BaTiO3 // Кераміка наука і життя. — 2016. — Вип. 4, № 33. — С. 39–54. ISSN 2521-6694 (print), ISSN 2521-6708 (online), DOI:10.26909/csl.4.2016.4, ceramic-journal.org.ua/index.php/csl/article/view/50/45

Іванченко С. Е., Умерова С. О., Барановський Д. І., Рагуля, А. В. Отримання тонких суцільних керамічних плівок на основі нанопорошку BaTiO3 методом плівкового лиття // Кераміка наука і життя. — 2016. — Вип. 4, № 33. — С. 55–66. ISSN 2521-6694 (print), ISSN 2521-6708 (online), DOI: 10.26909/csl.4.2016.5, ceramic-journal.org.ua/index.php/csl/article/view/51/46

Загорний М. М., Жигоцький О. Г., Іванченко С. Е., Нікулін А. Г., Рагуля А. В. / Формування композиційних плівок із нанопорошку BaTiO3 // Наноструктурное Материаловедение. — 2012. — № 1. — С. 37–45, ISSN:1996-9988

Vasylyev O. D., Brodnikovskyi Y. M., Brychevskyi M. M., Polishko I. O., Ivanchenko S. E., Vereshchak V. G. From powder to power: Ukrainian way / // SF Journal of Material and Chemical Engineering — 2018. Vol. 1, № 1. P. 1001, ISSN:2643-8100, scienceforecastoa.com/Articles/SJMCE-V1-E1-1001.pdf

Ivanchenko S. E., Dulina I. O., Nikulin A. G., Kyrpal R. O., Umerova, S. O., Ragulya A. V. / The Influence of Slip Characteristics and Casting Parameters on the Thickness of Thin Films Obtained by Tape Casting // Proc. Int. Conf. Nanomater. Appl. Prop. — 2013. — Vol. 2, № 1. — С. 1–4, 2304-1862/2013/2(1)01NTF31(4) nap.sumdu.edu.ua/index.php/nap/nap2013/paper/download/1181/569

Білоус А. Г., В’юнов О. І., Янчевський О. З., Коваленко Л. Л., Солопан С. О., Васильєв О. Д., Рагуля А. В., Бродніковський Є. М., Полішко І. О., Бродніковський Д. М., Лисуненко Н. О., Бродніковська І. В., Іванченко С. Е., Барановський Д. І. / Багатошарові структури на основі товстих плівок для низькотемпературної (600 °С) паливної комірки // Фундаментальні аспекти відновлювано-водневої енергетики і паливно-комірчаних технологій / за загальною редакцією Ю.М. Солоніна. — К.: «КІМ». 2018. С. 190–195, ISBN:978-617-628-070-5, materials.kiev.ua/Hydrogen/Book_printVer.pdf

Полішко І. О. Бродніковський Є. М., Лисуненко Н. О., Бродніковський Д. М., Бродніковська І. В., Іванченко С. Е., Барановський Д. І., Бричевський М. М., Васильєв О. Д., Рагуля А. В., Білоус А. Г., В’юнов О. І., Янчевський, О. З. Коваленко Л. Л., Солопан С. О. / Розроблення режимів виготовлення аноду та електроліту керамічної паливної комірки методом стрічкового лиття // Фундаментальні аспекти відновлювано-водневої енергетики і паливно-комірчаних технологій за загальною редакцією Ю.М. Солоніна. - К.: «КІМ». 2018. С. 184–189, ISBN:978-617-628-070-5, materials.kiev.ua/Hydrogen/Book_printVer.pdf

V’yunov O., Kovalenko L., Yanchevskii O., Polishko I., Ivanchenko S., Lysunenko N., Brodnikovskyi D., Chedryk V., Brodnikovska I., Vasylyev O. / Structural, impedance and electron-microscopic studies of multilayer systems for low-temperature (600° C) fuel cell / // Hydrog. based energy storage status Recent Dev. / Yartys V., Solonin Y., Zavaliy I. — Lviv : Prostir-M., 2021. — P. 222–228. ISBN: 978-617-8055-08-0 http://www.materials.kiev.ua/Hydrogen_2019-2021/Hydrogen_2021.pdf

Brodnikovskyi Y., Vasylyev O., Polishko I., Lysynenko N., Kovalenko L., Ivanchenko S., Brodnikovskyi D., Chedryk V., Brodnikovska I., Horda R., Smyrnova-Zamkova M., Marek I., Myslyvchenko O., Ragulya A., Orlyk S., Belous A., Vereshchak V., Nosyk A. / Development of tape casting technique regimes for manufacturing of solid oxide fuel cells // Hydrog. based energy storage status Recent Dev. / Yartys V., Solonin Y., Zavaliy I. — Lviv : Prostir-M., 2021. — P. 229–237. ISBN: 978-617-8055-08-0 http://www.materials.kiev.ua/Hydrogen_2019-2021/Hydrogen_2021.pdf

Zgalat-Lozynskyy O. B., Ieremenko L. I., Tkachenko I. V., Ivanchenko S. E., Zelinskiy A. V., Shpakova G. V., Ragulya A. V. / Tribological Properties of ZrN–Si3N4–TiN Composites Consolidated by Spark Plasma Sintering // Powder Metall. Met. Ceram. — 2022. — Vol. 60, № 9–10 (541). — P. 95–107. ISSN:10681302, DOI:10.1007/s11106-022-00272-2, https://link.springer.com/article/10.1007/s11106-022-00272-2

Zgalat-Lozynskyy O., Tischenko N., Shirokov O., Ivanchenko S., Tkachenko I., Grinkevych K., Ragulya A. / Deformation Treatment in Spark Plasma Sintering Equipment and Properties of AlON-based Ceramic // J. Mater. Eng. Perform. — 2022. — Vol. 31, № 3. — P. 2575 – 2582. ISSN:10599495, DOI:10.1007/s11665-021-06381-0, https://link.springer.com/article/10.1007/s11665-021-06381-0

Читати повністю

Файли

autoreferat-Автореферат Іванченко СЕ.pdf

Дисертація Іванченко СЕ.pdf

Схожі дисертації

0523U100202

Лаптєв Анатолій Васильович

Особливості консолідації, формування структури та властивостей порошкових матеріалів під дією ударного навантаження в широкому діапазоні температур

0421U103584

Дере'янко Олександр Васильович

Особливості сплавоутворення при консолідації порошкових матеріалів на основі абразив-металевих систем під дією електричного струму.

0421U103521

Гребенок Тетяна Петрівна

Формування структури та властивостей твердих сплавів на основі карбіду титану з добавками інших карбідів.

0421U102555

Демиденко Олександр Анатолійович

Закономірності формування структури та властивостей порошкових композиційних матеріалів на основі заліза та самофлюсивних сплавів багатофункціонального призначення

0421U102598

Іваницький Станіслав Георгійович

Наукові засади та розрахункові методи отримання базальтових неперервних волокон з підвищеними характеристиками міцності