hrvatski

Transportna svojstva kvazikristala iz skupine Al-Cr-Fe

Cilj ovog rada je objasniti mehanizme vođenja topline novih kristala iz porodice Al-Cr-Fe s visokim postotnim udjelom aluminija, sličnih po kemijskom sastavu a različite strukture. Analizirani su slijedeći uzorci: uzorak romboedarske gama-faze (gama-faza), uzorak s dvije ortorombske faze različitih parametara ćelija O1/O2 (aproksimant) i uzorak koji je smjesa gama-faze i kvazikristalne ikozaedarske faze (iko.+gama-faza). Na uzorcima je mjerena apsolutnom metodom toplinska vodljivost K(T) u temperaturnom intervalu od 10 do 300 K, a u cilju određivanja elektronskog doprinosa toplinskom vođenju spomenutih kristala mjerena je i DC električna otpornost K(T) uzoraka. Provedena mjerenja električne otpornosti pokazala su gotovo konstantnu otpornost uzoraka s malim varijacijama u ponašanju. Nađeno je da aproksimant pokazuje PTC ponašanje na niskim temperaturama i NTC ponašanje na visokim temperaturama, dok uzorci gama-faze i iko.+gama-faze pokazuju PTC ponašanje. Za potrebe računanja toplinske vodljivosti u ovom radu razvijen je potpuno novi postupak samosuglasnog određivanja udjela kanala vođenja topline. Uz pomoć rečenog samosuglasnog postupka primijenjenog istovremeno na cijelom temperaturnom intervalu i jednako za sve uzorke, pokazano je da se ukupna toplinska vodljivost može napisati kao summa tri kanala vođenja topline: U gornjem izrazu Kfon(T) označava fononski doprinos vođenju topline izračunat na osnovu Debyevog modela vođenja topline uz dva tipa relaksacijskih vremena raspršenja fonona - na defektima u slaganju i fenomenološki Umklapp proces. Drugi član Khopp(T) opisuje vođenje topline lokaliziranih titrajnih stanja koja komuniciraju kroz matricu uz pomoć fonona. S povećanjem temperature taj se kanal vođenja zasićuje na eksponencijalan način. Treći član Keleff(T) je efektivni elektronski doprinos vođenju topline izračunat na osnovu Wiedemann-Franzova zakona i korigiran s obzirom na moguće sistematske pogreške mjerenja toplinske vodljivosti i mjerenja otpornosti. Analize pokazuju da razlike u vođenju topline među uzorcima proizlaze iz člana koji opisuje vođenje topline lokaliziranih titrajnih stanja. Taj član je karakteriziran svojom aktivacijskom energijom. Usporedbom strukturnih razmatranja i veličine aktivacijske energije nađeno je da ista ovisi o neredu u samoj strukturi. Nadalje, čini se da kvazikristalna hijerarhijski uređena ikozaedarska struktura uzorka iko.+K-faze bitnije ne modificira vođenje topline. Treba spomenuti da razmatrani uzorak ipak nije bio dovoljne čistoće te izrečeno treba uzeti s rezervom i daljim ispitivanjima čišćih uzoraka konačno tu tvrdnju i potvrditi.

kvazikristali; električna otpornost; toplinska vodljivost

nije evidentirano