An bhfuil tíotáiniam ina inslitheoir maith

Agus iniúchadh na heolaíochta ábhair á n -iniúchadh, is minic a bhíonn na teorainneacha idir miotail agus inslitheoirí doiléir mar gheall ar a n -airíonna speisialta. Is minic a chreidtear go bhfuil an Tíotáiniam, mar mhiotal le luach tionsclaíoch agus rúndiamhair, ina n -inslithe mar gheall ar a thréithe scannán uathúil ocsaíd dromchla. Mar sin féin, tar éis anailís dhomhain a dhéanamh ar a bunúsach fisiciúil, feicfimid go bhfuil seoltacht tíotáiniam i bhfad níos casta ná cognaíocht iomasach, agus go gcuireann a illusion “inslithe” na tréithe dé -mhiotail agus ocsaíd i bhfolach.

Bulc -Sheoltacht Tíotáiniam: "Géin Seolta" Miotail

Cé nach bhfuil seoltacht tíotáiniam chomh maith le seoltóirí traidisiúnta amhail copar agus alúmanam, baineann sé leis an gcatagóir miotail fós. Is é an fhriotaíocht a bhaineann le tíotáiniam íon ná 0.42 micrea {- ohm · méadar, nach bhfuil ach 3.1% de chopar, ach is féidir leis na leictreoin saor in aisce sa struchtúr laitíse cainéal seoltaí a chruthú fós. Mar shampla, i bhfeistí leathsheoltóra, is minic a úsáidtear tíotáiniam mar ábhar leictreoid, agus is leor a sheoltacht chun freastal ar riachtanais micrea -- tarchur reatha. Mar sin féin, tá scaipeadh leictreon ag cóimhiotail tíotáiniam (mar Tc4) mar gheall ar lochtanna amhail teorainneacha gráin inmheánacha agus pores, agus ardaíonn an fhriotaíocht go 1.5 - 2.5 micrea-ohm · m, agus laghdaíonn an seoltacht tuilleadh, ach ní shroicheann sé caighdeán an inslithe.

Tá airíonna maoirseachta ag Tíotáiniam Pure freisin, agus is é 0.38-0.4K an teocht chriticiúil atá aige, rud a chiallaíonn go gcuirfidh tíotáiniam íon i dtimpeallacht an-íseal i dtimpeallacht an-íseal, a dhearbhaíonn go hindíreach a nádúr mar sheoltóir miotail.

 

Scannán Ocsaíd Dromchla: Meicníocht Foirmithe an Chiseal Inslithe Nádúrtha

Tagann an illusion "inslithe" de thíotáiniam ón scannán ocsaíd tíotáiniam (TiO₂) a fhoirmíonn go spontáineach ar a dhromchla. Tá na tréithe seo a leanas ag an scannán tanaí seo, nach bhfuil ann ach 2-10 nanaiméadar tiubh,:

Cobhsaíocht cheimiceach

Ag teocht an tseomra, imoibríonn tíotáiniam le hocsaigin chun scannán ocsaíd dlúth a chruthú chun tuilleadh creimthe a chosc. Mar shampla, tá tíotáiniam dlúth cobhsaí san aer faoi bhun 500 céim, agus méadaíonn tiús an scannáin ocsaíde le teocht mhéadaitheach. Mar shampla, ag 700 céim, is féidir le tiús an scannáin ocsaíd 0.025 miocrón a bhaint amach. Ligeann an chobhsaíocht seo do thíotáiniam a fheidhmíocht féin a choinneáil i go leor timpeallachtaí crua agus ní dhéantar damáiste dó go héasca trí ocsaídiú.

Insliú leictreonach

Is leathsheoltóir bandgap leathan é ocsaíd tíotáiniam le leithead bandgap de thart ar 3.0 - 3.2 eV. Tá beagnach aon leictreoin saor in aisce ag teocht an tseomra agus is féidir é a mheas mar inslitheoir. Tá a fhriotaíocht chomh hard le 10¹⁰ ohm · m nó níos mó, i bhfad níos mó ná an corp miotail. Cuireann an mhaoin seo ar chumas an scannáin ocsaíd tíotáiniam cosc ​​a chur ar sheoladh leictreoin go héifeachtach agus sraith cosanta inslithe a chruthú ar dhromchla an tíotáiniam.

Féin - Cumas Deisiúcháin

Fiú má scríobtar an scannán ocsaíde, déanfaidh an Tíotáiniam - a ocsaídiú go tapa san aer agus cuirfidh sé a airíonna inslithe ar ais. Fágann an mhaoin seo go bhfuil sé iontach i ionchlannáin leighis (mar shampla joints saorga). Ní hamháin go n -úsáidfidh sé seoltacht an choirp chun roinnt feidhmeanna leictreacha riachtanacha a dhéanamh, ach freisin creimeadh sreabhach coirp a leithlisiú tríd an scannán ocsaíde dromchla chun fíochán daonna a chosaint ó dhamáiste ian miotail.

Mar shampla, úsáideann ionstraimí máinliachta tíotáiniam seoltacht an choirp le haghaidh leictreamaighnéadaithe agus hemostasis, agus cuireann an scannán ocsaíd dromchla cosc ​​ar chreimeadh fola agus cuireann sé le saol seirbhíse na hionstraime. Sa fheiste leictrealú uisce, úsáideann an sciath leictreoid tíotáiniam an ciseal ocsaíd tíotáiniam chun an tsubstráit tíotáiniam a chosaint ó chreimeadh, agus ag an am céanna ag ligean d'iain dul tríd, ag cinntiú go mbeidh an próiseas leictrealaithe réidh.

 

Cur i bhfeidhm praiticiúil tíotáiniam i gcásanna inslithe: ó mhíthuiscint go húsáid eolaíoch

Cé go bhfuil an tíotáiniam féin seoltaí, déanann maoin inslithe a scannáin ocsaíde dromchla "go hindíreach" é mar ábhar inslithe i réimsí sonracha.

Insliú ardteochta

I dtimpeallacht os cionn 1000 céim, is féidir le tiús an scannáin ocsaíde de chóimhiotal tíotáiniam na céadta miocrón a bhaint amach, agus ciseal inslithe éifeachtach a chruthú. Mar shampla, ní mór an ghné téimh de thíotáiniam ard {- foirnéise teochta a leithlisiú ón sruth ag scannán ocsaíd chun ciorcaid ghearra a chosc agus a chinntiú go n -oibreoidh an ard -fhoirnéis teochta an ard --.

Insliú bithleighis

Cuireann an scannán ocsaíd de ionchlannáin tíotáiniam (mar ionchlannáin fiaclóireachta) cosc ​​ar scaoileadh ian miotail agus ag an am céanna ligean do chealla cnámh a cheangal. Seachnaíonn a insliú spreagadh microcurrents go fíocháin máguaird, laghdaíonn sé an baol ailléirgí, agus feabhsaíonn sé bith -chomhoiriúnacht agus cobhsaíocht ionchlannáin.

Pacáistiú leictreonach

I réimse na micrileictreonaic, úsáidtear scragall tíotáiniam mar chiseal trasdula d'ábhair phacáistithe. Cuireann a scannán ocsaíde cosc ​​ar chreimeadh galbhánach idir miotail dhifriúla, agus ceadaíonn sé comhéifeachtaí leathnaithe teirmeacha a mheaitseáil, comhpháirteanna leictreonacha a chosaint ó dhamáiste, agus le hiontaofacht agus saol seirbhíse táirgí leictreonacha a fheabhsú.

Tá friotachas tíotáiniam íon thart ar 10 go dtí an 7ú cumhacht diúltach ohm · m, ar seoltóir miotail é; Tá friotachas ocsaíd tíotáiniam thart ar 10 go dtí an 10ú cumhacht ohm · m, ar inslitheoir é; Agus is é an friotachas atá ag copar ná 1.7 × 10⁻⁸ ohm · m, ar seoltóir maith é. Trí na sonraí seo a chur i gcomparáid, is féidir linn an difríocht mhór i seoltacht idir an comhlacht tíotáiniam agus an scannán ocsaíde a fheiceáil níos soiléire.

 

Ní inslitheoir é an Tíotáiniam sa chiall thraidisiúnta, ach tugann a scannán ocsaíd dromchla "feidhm inslithe" uathúil dó. Is é an contrárthacht seo an t -eolas ar eolaíocht na n -ábhar: tríd an gcóireáil dromchla (mar anodizing) a rialú, is féidir tiús scannán ocsaíd na tíotáiniam a choigeartú ó nanaiméadar go micriméadair, aistriú leanúnach a bhaint amach ó sheoltóir go inslitheoir.