Конденсированные среды и межфазные границы (Dec 2024)
Лабильные состояния – основа функциональных материалов
Abstract
Имеющиеся данные опровергают распространенный постулат термодинамики, согласно которому лабильные состояния физически не реализуемы, ненаблюдаемы и, таким образом, лишены практического интереса, поскольку переход в стабильное состояние не требует преодоления потенциального барьера, и случайная флуктуация приводит к ускоренному сдвигу системы из первоначального состояния. Хорошо известны ситуации, когда система находится в лабильном состоянии неопределенно долго. Соответствующие состояния не только наблюдаемы, но их можно использовать для создания функциональных материалов. В статье анализируются низкотемпературные фазовые равновесия и поведение спинодалей в ряде бинарных систем, содержащих твердые растворы со структурой флюорита, а именно CaF2-SrF2, CaF2-BaF2, BaF2-RF3 (R = La, Nd), SrF2-LaF3, ZrO2-Y2O3. Тщательное изучение низкотемпературного фазоообразования в системе BaF2-LaF3 позволило выявить распад твердого раствора Ba1-xLaxF2+x с бинодальной кривой. В системе SrF2-LaF3 кривая равновесной растворимости фторида лантана во фтористом стронции выражается в точке перегиба на кривой сольвуса с практически горизонтальной касательной, что практически соответствует точке бифуркации – совпадению критической точки неравновесной бинодали/спинодали с кривой сольвуса. Непрерывный твердый раствор Ba1-xCaxF2, полученный методом механохимии и обладающий высокой фтор-ионной проводимостью, остается в лабильном состоянии неопределенно долго. При нагревании он распадается с экзотермическим эффектом при 420–450 °С. Во всех остальных фторидных системах монокристаллы, выращенные из расплава, годами сохраняют функциональные характеристики материалов фотоники и не проявляют признаков деградации. Очевидно, технологическая стабильность кристаллических образцов перечисленных твердых растворов определяется чрезвычайно низкими величинами коэффициентов диффузии катионов. Системы «падают», но слишком медленно, чтобы это можно было заметить. Тонкая архитектура материалов, находящихся в лабильном состоянии, представляет значительный интерес
Keywords
