211service.com
Atpakaļ kušana
Iedomājieties ziemīgu dienu ar ledus iestiklošanu katrai ietvei un koka zariem. Tad temperatūra pazeminās un ledus sāk kust. Ledus, protams, nekad tā neuzvedas. Taču daži materiāli, kļūstot aukstākiem, no cietiem materiāliem patiešām pārvēršas par šķidriem, un šo parādību sauc par retrogrādo kušanu. MIT komanda tagad ir novērojusi šo dīvaino, atgriezenisko procesu vienā no visizplatītākajiem un noderīgākajiem materiāliem: silīcijs, elements, ko izmanto lielākās daļas saules bateriju un datoru mikroshēmu izgatavošanai.
Cita veida kausēšana Neliela silīcija mikroshēma (kvēlojošs oranžs kvadrāts šīs īpašās sildīšanas ierīces centrā), kas ir pārsātināts ar metāla piesārņotājiem, pēc karsēšanas un ļoti lēnas atdzesēšanas tiek pakļauts retrogrādai kušanas procesam.
Silīcijs parasti kūst 1414 °C temperatūrā. Taču pētnieki atklāja, ka silīcija plāksne, kas bija piesārņota ar nelielu daudzumu vara, niķeļa un dzelzs, veidoja slaidu cieta un šķidra materiāla maisījumu, kad tā atdziest zem 900 °C. Šādās temperatūrās ir iespējams novērot silīcija uzvedību kušanas laikā, izmantojot specializētu rentgena fluorescences mikrozondi. Atklājumam ir dažas potenciāli praktiskas sekas, un tas var novest pie noderīgām jaunām materiāla attīrīšanas metodēm.
Atklājums tika aprakstīts rakstā, kas publicēts šogad Uzlaboti materiāli autors Tonio Buonassisi, mašīnbūves un ražošanas docents, kopā ar Stīvu Hadelsonu, SM '09, un pēcdoktorantūras kolēģi Bonnu Ņūmenu, PhD '08.
Viņi vispirms izkliedēja varu, niķeli un dzelzi tīrā silīcijā un uzsildīja maisījumu līdz 1140 °C, kas ir krietni zem silīcija kušanas temperatūras, bet pietiekami karsts, lai radītu metālu šķīdumu silīcijā. Ātri atdzesējot maisījumu, silīcijs tika pārsātināts, tas ir, tajā bija vairāk izšķīdušā metāla, nekā tas parasti būtu iespējams, tāpat kā soda pudelē satur vairāk oglekļa dioksīda, nekā šķidrums saturētu parastā spiedienā ārpus pudeles. Bet, kad pētnieki atkārtoti uzsildīja materiālu un ļāva tam atdzist lēnāk, cietā materiāla vidū izveidojās šķidri metāla un silīcija pilieni. Jūs sasniedzat punktu, kurā izraisa nokrišņus, un tai nav citas izvēles, kā vien izgulsnēties šķidrā fāzē, saka Buonassisi.
Pētnieki atklāja, ka piemaisījumiem - šajā gadījumā pievienotajam varš, niķelis un dzelzs, kas ir galvenie silīcijā parasti sastopamie piemaisījumi - bija tendence migrēt uz šķidrumu. Šīs parādības izmantošana varētu ļaut izmantot lētākas silīcija kategorijas tādām ierīcēm kā saules baterijas, jo materiāls var tikt attīrīts ražošanas procesā. Ja jūs varat izveidot nelielus šķidruma pilienus silīcija blokā, Buonassisi saka, tie kalpo kā mazi putekļu sūcēji, lai uzsūktu netīrumus. Pēc tam pilieni sacietē, saglabājot koncentrētos piemaisījumus un atstājot pārējo materiālu tīrāku.