Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc



Yüklə 20,03 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə83/173
tarix17.11.2018
ölçüsü20,03 Mb.
#80416
1   ...   79   80   81   82   83   84   85   86   ...   173

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
174
T1: P–41 
Influence of Ar-ion implantation on the structural properties of 
zirconia as studied by Raman spectroscopy technique 
 
Maciej Sitarz
1
, Lukasz Kurpaska
2
, Katarzyna Nowakowska-Langier
2

and Jaroslaw Jasinski
3
 
 

Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, av. A. 
Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland 

Material Physics Department, National Centre for Nuclear Research, st. Andrzeja Soltana 7, 05-400 
Otwock-Swierk, Poland, e-mail: lukasz.kurpaska@ncbj.gov.pl 

Institute of Materials Science, Czestochowa University of Science and Technology, av. Armii 
Krajowej 19, 42-200, Czestochowa, Poland 
 
 
Due  to  the  good  corrosion  properties  in  the  aggressive  reactor  environment  and  low  thermal 
neutron  capture  cross  section,  zirconium  alloys  are  planned  to  be  used  as  cladding  materials  in  IV 
generation  nuclear reactors [1]. However,  working temperatures of new  generation nuclear reactors 
vastly  exceed  today’s  current  designs.  Therefore,  studies  of  promising  materials  submitted  to  high 
temperature conditions,  which  mimics working  environment of the  reactor  is badly  needed. One  of 
the  biggest  issues  of  current  zirconium  corrosion  is  the  phase  identification  of  high  temperature 
oxides and  influence of radiative  environment. Recent studies  indicate that  the  oxide  developed  on 
pure  zirconium  substrate  consist  of  pure  tetragonal  and  monoclinic  phases  [2]  –  so  not,  as  many 
believe  mix  of  them  [3].  Tetragonal  phase  is  commonly  believed  to  work  as  a  protection  against 
corrosion  and  is  stabilized  until  certain  maximal  stress  level  [4].  Therefore,  by  learning  how  to 
stabilize  the  t-phase  one  may  contribute  to  the  future  designs  of  the  IV-gen  reactors  by  improving 
their efficiency and life time. 
 
It  is  known  that  structural  components  working  in  the  nuclear  reactor  are  exposed  to  neutrons 
which  activates  materials  making  them  very  difficult  to  study  (dedicated  Hot  Cell  Laboratory 
equipped  into  highly  specify  equipment  is  needed).  For  this  reason  cost  of  the  experiment  is  very 
high.  The  solution  to  this  problem  is  the  ion  implantation  of  the  samples  and  post-mortem  studies. 
The  impact  of  ion  beam  damages  surface  layer,  changing  local  stress  field,  its  structure  and  in 
consequence,  related  mechanical  properties.  Structural  properties  of  ion  modified  layers  can  be 
studied by Raman spectroscopy technique. It has been proved that Raman band positions are sensitive 
to  the  local  stress  field.  Investigation  of  the  ion  irradiated  layers  by  using  Raman  spectroscopy 
technique  can  potentially  provide  data  on  which  directions  individual  bands  are  shifted  in  the 
damaged  layer.  Recorded shifts can additionally  be  a source of  information  on  differences between 
different  phases  in  the  damaged  oxides.  Presented  work  exhibits  benefits  from  the  use  of  Raman 
spectroscopy in measuring structural properties of zirconia phases submitted to the ion damage. 
 
In this study, the whole oxide scale have been analyzed by using Raman spectroscopy technique. 
Cartographic images localized in the external part of the oxide, in the middle of the scale and on the 
metal/oxide interphase have been presented. Reported results clearly shows: (i) existence of Raman 
peaks  characteristic  for  tetragonal  phase  located  in  the  proximity  of  the  zirconium  substrate,  (ii) 
presence of monoclinic phase in the external part of the oxide and (iii) impact of Ar-ion damage on 
the  band  positions.  Presented  work  opens  a  new  paradigm  for  future  studies  of  high  temperature 
zirconium based oxides. 
 
Keywords: zirconia; ion implantation; interface  
 
Acknowledgment 
Financial  support  from  Ministry  of  Science  and  Higher  Education  through  “Young  Scientist”  programme  and 
Foundation for Polish Science through “HOMING PLUS” programme is gratefully acknowledged. 
 
References  
[1]  S.J. Zinkle, G.S. Was, Acta Mater. 61 (2013) 735.  
[2]  L. Kurpaska, J. Favergeon, L. Lahoche, M. El Marssi, J-L. Grosseau-Poussard, G. Moulin, J-M. Roelandt, J. 
Nucl. Mater. 466 (2015) 460 
[3]  Y. Dali, M. Tupin, P. Bossis, M. Pijolat, Y. Wouters, F. Jomard, J. Nucl. Mater. 426 (2012) 148 
[4]   L. Kurpaska, I. Jozwik, J. Jagielski, J. Nucl. Mater. 476 (2016) 56.
 


 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
175
T1: P–42 
Study of structural and spectral characteristics of simple polar 
molecules under delamination of kaolinite 
 
Georgy Lazorenko
1
, Anton Kasprzhitskii
1
, Victor Yavna
1

Yakov Ermolov
1
, and Kirill Ermolov
1
 
 

Department of Physics, Rostov State Transport University, Narodnogo Opolcheniya sq., 344038, 
Rostov-on-Don, Russia, glazorenko@yandex.ru 
  
 
Intercalation  of  clays,  such  as  kaolinite,  has  been  of  considerable  interest  to  develop 
materials with different rheological, surface and structural properties. Kaolinite intercalation and 
its  application  in  polymer-based  functional  composites  have  attracted  much  attention,  both  in 
industry and in academia. It is explained by the fact that these materials frequently demonstrate 
remarkable  improvements  in  desired  properties  as  compared  to  the  virgin  polymer  or 
conventional micro and macro-composites [1]. A variety of inorganic and organic species can be 
used for intercalation of interlayer spaces of kaolinite, including formamide, dimethylsulfoxide, 
methanol, urea, potassium acetate, aniline, and hydrazine [2–5]. Intercalation of small molecules 
into  interlayer  spaces  of  kaolinite  can  be  used  as  a  preliminary  expansion  step  permitting 
insertion of large-sized, non-reactive molecules by displacement intercalation methods.  
 
Lately, some  studies  have  been conducted  with the  use  of molecular simulation  method to 
assess  the  intercalation  of  simple  molecules  in  kaolinite  [6].  Simulation  is  useful  because  it 
allows a more detailed interpretation of experimental results, as well as it provides findings that 
cannot easily be derived from strictly experimental data. In the majority of cases, experimental 
observations  alone  cannot  provide  a  clear  picture  of  mechanism  of  molecular  intercalation 
process,  or  influences  of intercalation  on clay structure.  On  the  other  hand,  quantum-chemical 
simulations can contribute to gaining information about intercalation phenomena on microscopic 
level.    Despite  previous  studies  exact  organization  and  structure  of  molecular  complexes  in 
interlayer space and  on the  edges  of  Kaolinite in the  process  of delamination  demands further 
studies.  Nevertheless, application of DFT-simulation will enable to gain additional information 
on the character of chemical bonds and structural organization of the complex “kaolinite - polar 
molecule”. 
 
The paper considers studies of delamination processes of kaolinite under its intercalation by 
polar  organic  compounds.  Structural  and  spectral  characteristics  of  simple  organic  molecules 
under their adsorption on basal surfaces and edges of kaolinite and in interlayer space have been 
studied  by  DFT  simulation  methods.  Types  of  adsorption  centers  and  character  of  chemical 
bonds  in  the  system  “kaolinite-polar  molecule”  have  been  stated.  Allocated  positions  of  polar 
molecules  determined  by  the  peculiarities  of  basal  surfaces  of  Kaolinite  and  presence  of  edge 
faults have been disclosed. Besides, conditions under which process of delamination of kaolinite 
have been established.  
 
Keywords: kaolinite; DFT; delamination 
 
Acknowledgment 
This  work  is  supported  by  the  Grant  of  the  President  of  Russian  Federation  No.  14.W01.17.2210-MK                
of  22.02.2017 
 
References  
[1]  Bergaya F., Lagaly G., Developments in Clay Science (2013) 707. 
[2]  Churchman G.J., Whitton J.S., Claridge G.G.C., et al., Clays and Clay Minerals (1984) 241. 
[3]  Costanzo P.M., Giese R.F.J., Clays and Clay Minerals (1986) 105. 
[4]  Komori Y., Enoto H., Takenawa R., et al., Langmuir (2000) 5506. 
[5]  Joussein E., Petit S., Delvaux B., Applied Clay Science (2007) 17. 
[6]  Benazzouz B.K., Zaoui A., Applied Clay Science (2012) 44. 


Yüklə 20,03 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   79   80   81   82   83   84   85   86   ...   173




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə