20ng 0 ng ng coth
2.7.3. Nhiệt dung đẳng tích của các màng mỏng ZrO2 và CeO
2.7.3.1. Sự phụ thuộc bề dày của nhiệt dung đẳng tích của màng mỏng ZrO2 và CeO2
Hình 2.15. Nhiệt dung đẳng tích của màng
mỏng CeO2 phụ thuộc bề dày, ở 800 K, 5 GPa khi sử dụng các thế khác nhau.
Hình 2.16. Nhiệt dung đẳng tích của màng
mỏng ZrO2 phụ thuộc bề dày, ở 300 K, 0 GPa khi sử dụng các thế khác nhau.
2.7.3.2. Sự phụ thuộc áp suất của nhiệt dung đẳng tích của màng mỏng ZrO2 và CeO2
Hình 2.17. Nhiệt dung đẳng tích của màng
mỏng CeO2 (10 lớp) phụ thuộc áp suất, ở 300 K khi sử dụng các thế khác nhau.
Hình 2.18. Nhiệt dung đẳng tích của màng
mỏng ZrO2 (5 lớp) phụ thuộc áp suất, ở 300 K khi sử dụng các thế P1, P2, L-C.
2.7.3.3. Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung đẳng tích của màng mỏng ZrO2 và CeO2
Hình 2.19. Nhiệt dung đẳng tích của
màng mỏng CeO2 (10 lớp) phụ thuộc nhiệt độ, ở 5 GPa khi sử dụng các thế khác nhau.
Hình 2.20. Nhiệt dung đẳng tích của màng
mỏng ZrO2 (với các lớp khác nhau) phụ thuộc nhiệt độ, ở 10 GPa khi sử dụng thế P1.
Các hình vẽ từ Hình 2.15 đến Hình 2.20 biểu diễn sự phụ thuộc bề dày, áp suất và nhiệt độ của nhiệt dung đẳng tích đối với các màng mỏng CeO2, ZrO2. Khi bề dày tăng thì nhiệt dung đẳng tích của màng mỏng tăng, và khi bề dày đạt đến giá trị khoảng 300 Å thì nhiệt dung đẳng tích tiệm cận đến giá trị của vật liệu khối tính bởi PPTKMM [50]. Ngoài ra, nhiệt dung đẳng tích của hai loại màng mỏng đều tăng mạnh theo nhiệt độ trong vùng nhiệt độ thấp, ở vùng nhiệt độ cao nhiệt dung đẳng tích tăng nhẹ bởi ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hòa. Đối với cùng số lớp và nhiệt độ, các kết quả tính tốn bằng PPTKMM ở các áp suất khác nhau (đối với màng mỏng CeO2) khi sử dụng các thế Butler và thế Po1 cho hầu hết các giá trị như nhau của nhiệt dung đẳng tích. Kết quả cũng như vậy đối với màng mỏng ZrO2 khi sử dụng thế P1 và thế P2, trong khi đối với thế Po1 (sử dụng với màng mỏng CeO2); thế Lewis-Catlow (sử dụng với màng mỏng ZrO2) cho giá trị nhỏ hơn. Sự khác nhau đó được giải thích là do tham số thế tương tác giữa Ce4+
-O2-; Zr4+-O2-trong các thế là khác nhau ở số hạng biểu diễn tương tác Van der Waals.
Trong chương 2, chúng tơi đã tính tốn các đại lượng nhiệt động như hằng số mạng, hệ số dãn nở nhiệt, nhiệt dung đẳng tích… của hai màng mỏng CeO2 và ZrO2. So sánh kết quả tính tốn với các kết quả lí thuyết khác và thực nghiệm cho thấy sử dụng thế uckingham P2 (đối với ZrO2), thế (đối với CeO2) cho các kết quả tốt hơn so với các thế còn lại. Các kết quả thu được của chúng tơi là cơ sở lí thuyết cho kĩ thuật chế tạo màng mỏng có nhiều ứng dụng trong thực tế và cũng là cơ sở lí thuyết để tiên đốn nhiều tính chất, ứng dụng khác của vật liệu màng mỏng oxit có cấu trúc fluorit.
Tiếp theo, trong chương 3 chúng tôi sẽ tiếp tục sử dụng PPTKMM để nghiên cứu các tính chất nhiệt động của vật liệu oxit YDC, YSZ và oxit Ce1-xZrxO2, là những vật liệu có nhiều ưu điểm vượt trội hơn các oxit và màng mỏng CeO2 và ZrO2 về khả năng dự trữ và giải phóng oxi cũng như ứng dụng của chúng trong công nghệ.
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2
Trong chương 2, luận án đã trình bày một số vấn đề chủ yếu như sau:
Thứ nhất: trình bày cách áp dụng PPTKMM trong nghiên cứu các tính chất
nhiệt động của màng mỏng oxit RO2 với cấu trúc fluorit. Xây dựng được các biểu thức giải tích tường minh của khoảng lân cận gần nhất, năng lượng tự do Helmholtz, phương trình trạng thái, các đại lượng nhiệt động của màng mỏng oxit RO2.
Thứ hai: trình bày các kết quả tính số áp dụng cho các màng mỏng CeO2, ZrO2 khi sử dụng thế tương tác uckingham. Các kết quả tính tốn được so sánh với kết quả thực nghiệm và kết quả tính tốn bằng các lí thuyết khác, đồng thời thảo luận, đánh giá về các kết quả tính tốn.
CHƢƠNG 3