ماشینکاری در ابعاد نانومتری شیشه سرامیک سیستم li2o-al2o3-sio2 به روش شیمیایی
چکیده
شیشه سرامیک های محصولاتی هستند که ابتدا به صورت قطعات شیشه ای شکل داده شده و سپس با عملیات حرارتی مناسب که معمولا در دو مرحله جوانه زنی و رشد انجام می شود به قطعاتی کم و بیش بلورین (معمولا بین 50 تا 100 درصد بلورین) تبدیل می شوند. عاملی که باعث شده است این گروه از شیشه سرامیک ها (شیشه سرامیک های حساس به نور) از سایر گروها متمایز شوند قابلیت رسوب دهی فاز بلوری در مناطق مورد نظر و از پیش تعیین شده می باشد. با انجام عملیات پرتوافکنی و عملیات حرارتی بعدی و حکاکی شیمیایی قادر به شکل دهی شیشه سرامیک های حساس به نور به صورت دو بعدی خواهیم بود. این تکنیک شکل دهی ما را قادر می سازد تا اشکال بسیار ریز و پیچیده را از جنس شیشه سرامیک تهیه کنیم. کاربردهای این شیشه سرامیک در تهیه قطعات بسیار کوچک با استفاده از تکنیک شکل دهی ماشینکاری شیمیایی عبارتند از ساخت نوک میکروسکوپ afm، موتور میکرونی، هدهای پرینتر جوهر افشان و غیره . در این تحقیق بر خلاف روش های مرسوم به جای پرتوهای فرابنفش از پرتوهای بر انرژی ایکس جهت ایجاد سولاریزیشن در شیشه های حساتس به نور مذکور استفاده شد. همچنین تلاش شده است که نقش عوامل حساس به نور، از قبیل سریم، آنتیموان و قلع بر قابلیت سولاریزیشن شیشه های مورد نظر، تاثیر عوامل مذکور بر احیا نقره و سپس جوانه زنی شیشه مورد بررسی قرار گیرد. نتایج حاصله نشان داد که پرتوهای ایکس توانایی تولید الکترون در شیشه های لیتیم-آلومینو سیلیکاتی را جهت احیای نقره دار می باشند. عناصر سریم، قلع و آنتیموان در کاهش انرژی اکتیواسیون تبلور فاز متا سیلیکات لیتیم (از 166 به 144 kj/mol) از طریق بهبود قابلیت تبلور بلورک های نقره در طی تابش پرتوهای ایکس موثرند. به نظر می رسد اشعه ایکس در کاهش سد انرژی اکتیواسیون برای جوانه زنی فاز نقره فلزی کمک شایانی می کند. در واقع الکترون های ایجاد شده در مرحله پرتوتابی که در حفرات الکترونی محبوس شده اند در حین عملیات حرارتی نصیب نفره های یونی شده و جوانه های فلزی جدیدی ایجاد می گردد. این در حالی است که در غیاب پرتوهای ایکس هیچگونه کریستالیزاسیون حجمی صورت نمی گیرد. همچنین توان مورد استفاده پرتوهای ایکس نقش عمده ای در مقدار نقره احیا شده توسط پرتوهای ایکس را دارا می باشد. در این تحقیق اختلاف دمای تبلور ترکیب ga(ترکیب حاوی نقره، سریم، آنتیموان و قلع) که مورد تابش پرتوهای ایکس با توان 150 و 2400 وات قرار گرفته بود 140c بود (از 704 تا 590c) همین اختلاف در مورد ترکیب gb(ترکیب تنها حاوی نقره)، 25c بود. زمان اعمال تابش پرتو ایکس در این پژوهش 10 دقیقه بود و آزمایش نشان داد که انتخاب زمان طولانی بر تابش (20 دقیقه) تاثیری بر شدت تبلور فاز متاسیلیکات تخواهد داشت. در نهایت تلاش شده که با استفاده از ترکیب بهینه و شرایط عملیات حرارتی بهینه، عملیات ماشینکاری شیمیایی بر روی شیشه سرامیک تهیه شده صورت گیرد. نتایج حاصل از این تجربه بیانگر آنست که تکنولوژی ماشینکاری شیمیایی علاوه بر نیاز به ترکیب و شرایط عملیات حرارتی منسب، به برخورداری از امکانات پیشرفته ساخت ماسک و اعمال پرتو نیز جهت عملیات ماشینکاری با کیفیت بالا نیاز خواهد داشت.
