Strukturna i električna svojstva željeznih fosfatnih stakala

diplomski rad

• Autor: Nedjeljko Žuvela
• Mentor: Željko Skoko (mentor)
• Član povjerenstva: Željko Skoko (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Dalibor Paar (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Tina Bosner (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ivan Kupčić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ilja Gogić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Matematički odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2020-02-28, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Matematika

Sažetak

Cilj ovog diplomskog rada bilo je pobliže se upoznati sa željeznim fosfatnim staklima i istražiti strukturna svojstva željeznog fosfatnog stakla molnog sastava \(40Fe_{2}O_3-60P_2O_5\). Prvi dio rada govori općenito o staklim, o povijesnom razvoju, te vrstama i primjeni stakala. Slijedi opis metoda (rendgenska difrakcija i elektronska mikroskopija) i uređaja koji su korišteni pri izradi ovog rada. U drugom dijelu rada detaljno su opisana željezna fosfatna stakla i prikazani su rezultati naših istraživanja provedenih na tim staklima, točnije na \(40Fe_2O_3-60P_2O_5\). \(40Fe_2O_3-60P_2O_5\) je grijan na visokim temperaturama, raspona od \(530\, ^\circ\)C do \(800\, ^\circ\)C, tijekom različitih vremenskih perioda (1h, 6 h, 12 h, 24 h i 48 h) i praćen je utjecaj provedenih termičkih postupaka obrade na strukturu. Postupci s kraćim vremenima grijanja (1 h i 6 h) na temperaturama do \(590\, ^\circ\)C (\(530\, ^\circ\)C, \(560\, ^\circ\)C i \(590\, ^\circ\)C) rezultirali su nastankom amorfnih struktura. Što je bilo potpuno očekivano za staklo. Rastom temperature i duljine tretiranja, udio amorfne faze u strukturi \(40Fe_2O_3-60P_2O_5\) se sve više smanjivao, pri čemu je dugotrajno grijanje materijala na vrlo visokoj temperaturi (\(800\, ^\circ\)C i 48 h) rezultiralo njegovom potpunom kristalizacijom. To nam je potvrdilo pretpostavku da kristalizacija ovisi o temperaturi ali i vremenu grijanja. Daljnja istraživanja ovog sustava, provedena u Laboratoriju za funkcionalne materijale na Institutu Ruđer Bošković, pokazala su električnu vodljivost polaronskog tipa pri čemu se električna vodljivost povećava nastajanjem dodatnih kristalnih faza \( (Fe_4(P_2O_7)_3 i Fe(PO_3)_3) \) zbog veće koncentracije parova \(Fe^{2+}\)/\(Fe^{3+}\) iona.

Sažetak (engleski)

The main aim of this work was to learn more about properties of iron phosphate glasses and to investigate the structural properties of iron phosphate glasses of molar composition \(40Fe_{2}O_3-60P_2O_5\). The first part of the diploma thesis deals with glasses in general; their historical development, types and possible applications. Also, description of methods (X-ray diffraction and electron microscopy) and devices used in this diploma work is given in this section.Ferrous phosphate glases are described in the second part of the work and the results of our study of molar composition \(40Fe_2O_3-60P_2O_5\) are given. We heated \(40Fe_2O_3-60P_2O_5\) at different temperatures ranging from \(530\, ^\circ\)C to \(800\, ^\circ\)C,during time periods of 1h, 6 h, 12 h, 24 and 48 h and monitored the influence of different procedures on formation of the crystal structure. Treatment at temperatures up to \(590\, ^\circ\)C (\(530\, ^\circ\)C, \(560\, ^\circ\)C i \(590\, ^\circ\)C)with shorter times (1 h and 6 h) resulted in the formation of amorphous structures, as expected for this type of glass. By increasing temperature and the heating time proportion of amorphous phase in structure decreased, wherein the long-term heating of the material to very high temperature (\(800\, ^\circ\)C i 48 h) resulted in its complete crystallization. In this way, assumption that crystallization depends of the temperature as well as of the heating time was confirmed. Further studies of this system, performed at Rudjer Boskovic Institute, Laboratory for Functional Materials revealed polaronic conductivity with an increase in electrical conductivity upon formation of two additional crystalline phases \((Fe_4(P_2O_7)_3\) and \(Fe(PO_3)_3)\) mostly due to higher concentration of the \(Fe^{2+}\)/\(Fe^{3+}\) ion pairs.

• Ključne riječi: željeza fosfatna stakla; rendgenska difrakcija; elektronska mikroskopija; kristalizacija
• Ključne riječi (engleski): iron phosphate glasses; X-ray diffraction; electron microscopy; crystallization
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:943353
• Studijski program: Naziv: Matematika i fizika; smjerovi: nastavnički; Smjer: nastavnički; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: integrirani preddiplomski i diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra edukacije matematike i fizike (mag. educ. math. et phys.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2020-11-12 15:29:24