Straturile Subtiri de Al2o3

CUPRINS

Introducere

1. Stadiul actual al cunoasterii in domeniul materialelor absorbante utilizate in conversia solar-termică

1.1 Surse regenerabile de energie

1.2 Energia solară

1.3 Sistem solar termic

1.3.1 Colectoare solare termice.Clasificare

1.3.2 Colectorul solar termic plan

1.3.3 Componentele colectorului solar termic plan

1.3.4 Randamentul colectoarelor solar-termice

1.4 Suprafata absorbantă optic selectivă

1.4.1 Suprafete optic selective

1.4.2 Materiale pentru suprafata absorbantă

1.4.3 Tipuri de suprafate optic selective

1.5Oxidul de aluminiu.Generalităti

1.5.1 Straturile subtiri de Al2O3

1.5.2 Tehnici de depunere a straturilor subțiri

1. INTRODUCERE

Industria energiei electrice reprezintă o ramură de maximă importantă pentru dezvoltarea economico-sociala a lumii contemporane, consumul de energie electrică fiind indispensabil tuturor sectoarelor de activitate. Dezvoltarea si aplicarea tehnologiilor industriale moderne (mecanizare, automatizare, robotizare etc.) presupun utilizarea energiei electrice. In plus, cresterea calitatii vietii materiale si spirituale a populatiei mondiale, a nivelului civilizatiei, urbană sau rurală, este strans legatăde productia si consumul de energie electrică, acestea devenind, de altfel, indicatori ai aprecierii nivelului dezvoltarii economico-sociale si al standardului de viată. Politica energeticămondială contemporană se bazeazaă, in principal, pe utilizarearesurselor energetice primare (petrol, gaze naturale, cărbune, hidroenergie si energia atomică), numite "comerciale" sau "industriale". Consumul mondial al resurselor energetice este in continuă crestere, dar in continua schimbare de la o perioadă la alta. In primii 50 de ani ai secolului al XX-lea consumul total de energie la nivel global s-a dublat la fiecare 18-20 de ani, iar in a doua jumatate a secolului ritmurile de crestere a consumului de energie a constituit 3-5% pe an [http://www.e-referate.ro/referate/Energetica_mondiala2010-10-04.html aici treci doar numarul referintei care se regaseste in bibliografia de la finalul lucrarii]. Sursele de energie regenerabile provin din surse naturale cum ar fi: soarele, vantul, ploaia, mareele si din caldura geotermala.Acestea nu sunt legate de o anumitălocatie geografică si nu sunt in cantitate finită [http://www.upit.ro/uploads/facultatea_ecc/Relatii%20internationale/DISCOVER/DISCOVER%20Curs_1.pdf] Cercetările din domeniul sistemelor solar-termice se orientează pe proiectarea si dezvoltarea de noi materiale performante, la prețuri mici, obținute printr-o tehnică simplă, ușor de controlat, ce poate fi aplicată la nivel industrial. În ultimii ani s-a acordat o atenție deosebită asupra obținerii și caracterizării plăcilor de absorbție cu suprafață optic selectiv colorata.

Introducerea trebuie sa fie cam de 2 pagini. mai trebuie completata, dar la sfarsit, pe baza a ceea ce contine lucrarea ta!!!

1. Studiu de literatura privind materialele absorbante cu aplicatii in conversia solar-termica

Energiile regenerabile  provin din surse care se regenerează singure intr-o perioada de timp scurtă, ori sunt inepuizabile.Energia luminii solare, a vânturilor, a apelor curgătoare, a proceselor biologice și a căldurii geotermale pot fi captate de oameni prin utilizarea unor procedee. Sursele de energie ce nu se pot regenera includ energia nucleară precum și energia generată prin arderea combustibililor fosili, așa cum ar fi țițeiul, cărbunele și gazele naturale. Aceste resurse sunt, evident, limitate la existența zăcămintelor respective [http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_regenerabil%C4%83].

Avantajul utilizării surselor regenerabile de energie este că au impact minor asupra mediului prin reducerea semnificativă a cantității substanțelor poluante emise în apă, aer, sol. De asemenea, nu emit gaze cu efect de seră în atmosferă, principala problemă care duce la încălzirea globală, aceasta constituind una dintre cele mai mari amenintari ale Terrei.Dezavantajulprincipal il constituie costurile inca ridicate necesare pentruproducerea și instalarea sistemelor de energie regenerabila [http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_3.pdf].

In ultimii ani s-a acordat o importantă mare cercetarilor din domeniul sistemelor solar termice care se orientează pe gasirea de noi materiale performante,la preturi mici,obtinute printr-o tehnica simplă ce poate fi aplicată la nivel industrial.

Tinănd cont de faptul ca mai mult de jumatatea din cantitatea de energie consumata la nivel mondial este folosităpentru producerea de caldură.Una din prioritatiile actuale este conversia energiei solare in energie termică.Conversia energiei solare in energie termica este realizata cu ajutorul colectoarelor solar termice.Colectoarele solare sunt dispozitive ce captează pe o suprafatăplană si fixa radiatiile (directe si difuze) solare, le absoarbe si le transformă in caldură.

1.1Surse regenerabile de energie

In momentul de fată există mai multe surse de energii care sunt regenerabile si prietenoase cu mediul: energia produsa de maree,energia valurilor,energia radianta,energia solară,energia eoliana,energia geotermală,hidroelectricitatea,energia din biomasă,energia nucleară.Toate acestea reprezintăalternative pentru combustibilii fosili contribuind la reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera.Acestea sunt si mai ieftine[ http://www.ziare.com/mediu/energie-regenerabila/10-surse-de-energie-regenerabila-1131743]

Bălan M. (2007) Energii regenerabile, Universitatea Tehnica din Cluj Napoca, editura UT PRES, ISBN:978-973-662-350-9

1.2 Energia solară:

Fluxul de energie trimis de Soare către Pamânt corespunde unei puteri de 170 miliarde MW. Daca s-ar inmagazina un procent 0,1% din aceasta energie pentru o populatie de cca. 6 miliarde de oameni (anul 2000),atuncifiecarui locuitor i-ar reveni o putere de 30 kW, cu o durata de 4-5 ore zilnic, s-ar putea produce cca. 50.000 kWh pentru fiecare locuitor (fata de cca. 3.000 kWh produsi in prezent). Din nefericire energia solara prezinta cateva dezavantaje: concentratia de energie solara este mica, iar captarea ei se face greu, cu cheltuieli mari si este distribuita neregulat in timp si pe suprafata planetei, poate fi colectată doar în regiunile însorite.

Soareleeste sursa primară de energie a lumii, iar sistemele de energie solara pot valorifica razele soarelui ca pe o sursa de energie ecologica si cu temperatura ridicata pentru a genera caldura sau electricitate.

Pentru a capta direct energia solara se utilizeazaniste mijloace artificiale ,numite colectori solari ,care sunt astfel conceputi incat sa inmagazineze energia, in principal prin focalizarea directa a razelor solare.Apoi energia captata este utilizata in:

procese termice –energia este folosita pentru incalzirea unui gaz sau lichid care este inmagazinat sau distribuit

procese fotoelectrice-energia este transformata direct in energie electrica

procese fotoelectrice –se folosesc lentile sau oglinzi ce capteaza razele solare intr-un receptor,apoi caldura este transferata intr-un fluid ce pune in functiune un sistem de conversie a energiei electrice conventionale

Dispozitive de captare a energiei solare:

captatoare solare – energie termica –apa calda menajera

-incalzirea locuintelor

-incalzirea apei din piscina

-aplicatii industriale

-desalinizarea apei de mare

module fotovoltaice-energie electrica-aplicatii rezidentiale

-aplicatii industrial

-aplicatii in agricultura

celule fotovoltaice- energie chimica-depoluarea

-fotodegradarea poluantilor

C. A. Milea, Materiale oxidice cu proprietăți optic selective controlate utilizate în conversia solar-termică, Teză de doctorat 2013

1.3Sistemul solar termic

Tehnologia termică solară foloseste energia solară, mai mult decât combustibilii fosili, deoarece este mult mai ieftina. Energia rezultată este utilizatăla incalzirea apei sau a altor lichide. Unul dintre avantajele utilizarii sistemelor solar termice il reprezinta reducerea facturilor de utilitati (in general la intreprinderile mari care necesită cantitati mari de apă caldă sau alte fluide).

Componentele unui astfel de sistem solar termicsunt:

 colector solar – termic

 schimbător de căldură

 tanc de stocare

 sisteme de control

 pompe

 fluidul de transfer termic: aer sau soluții apoase de tip lichide antigel.

Componentele sistemului solar termic sunt redate in Fig.2.

Fig.2. Componentele unui sistem solar termic

Colectorul solar– este partea principală a oricărui sistem solar-termic. În interiorul său are loc conversia radiației solare în energie termică (căldură) precum și transferul căldurii către fluid.

Schimbătorul de căldură- permite transferul de căldură între fluidul de transfer și agentul termic (apa), evitând amestecarea lor. Cel mai simplu și utilizat schimbător de căldură in sistemele solar termice are o serpentine cu teava de cupru,suspendata in tancul de stocare.

Tancul de stocare– are o importanță deosebită asupra costurilor globale și a

performanței întregului sistem. Din punct de vedere constructiv, rezervorul de stocare este realizat din otel sau din material plastic intarite cu fibra de sticla

Sistemele de control și pompe de recirculare – sunt formate dintr-un controler de

temperatură care măsoară diferența de temperatură între partea inferioară și cea superioară a rezervorului de stocare.Atunci cand temperature fluidului care iese din captator e mai mare decat temperature fluidului din rezervor,contrler-ul porneste pompa recicland fluidul prin captator.Caldura colectata de la fluidul de transfer este stocata in rezervorul de stocare.

Fluidul- pentru a elimina problema înghețului majoritatea sistemelor solar-termice folosesc un amestec netoxic și cu punct scăzut de îngheț format din apă, glicol si agenți anticorozivi. Un astfel de amestec prelungește timpul de viața al sistemului solar termic, însă scade ușor randamentul în amestec apa-glicol-agenți anticorozivi, comparativ cu cel al apei distilate.

[R. Lateș, Optimizarea construcției colectoarelor solare pentru implementarea în mediul construit din România, Universitatea Transilvania din Brașov, Teză de doctorat 2010]

Datorită costurilor ridicate, desi au un randament bun, extinderea colectoarelor solar-termice este limitată.Costurile pentru fabricarea lor ar putea fi reduse prin utilizarea unor materiale mai ieftine pentru acoperirea placilor absorbante dar si a unor tehnologii de obtinere a acestora mai rentabile din punct de vedere al costurilor.

1.3.1Clasificarea colectoarelor solar-termice:

Colectoarele solar-termice (CST) se pot clasifica în funcție de domeniul de utilizare, temperatura de functionare,agentul termic utilizat si dupa modelul de functionare.

După domeniul de utilizare:

domeniul domestic

domeniul industrial

După temperatura la care funcționează:

temperatură mică (pană la 400ºC)

temperatură medie (400 ºC pînă la 800 ºC)

temperatură mare (peste 800 ºC)

Mediul utilizat pentru tranferul de căldură:

apă

aer

ulei

Modul de funcționare:

Colectoare plane

plan vidate

cu tuburi vidate

cu tuburi termice

Colectoare cu concentrare

parbolic

cu receptor central

Colectorii solari plani sunt mai ieftini si mai simpli din punctul de vedere al constructiei ,ei sunt din punct de vedere al capacitătii de a capta radiatia difuză decat colectorii solari cu tuburi vidate si tuburi termice mai putin performanti.

1.3.2Colectorul solar- termic plan

Colectorul solar plan are in componenta sa un schimbător special de căldură care transformă energia radiației solare în energie solară. Orice suprafață neagră expusă razelor,numită suprafață absorbantă,transformă energia solară în căldură. Suprafață absorbantă prezintă cel mai simplu exemplu de convertor direct al radiației solare în energie termică, numit colector solar plan.

Colectorul solar de formă plană poate fi proiectat astfel incat sa poata furniza apă caldă la temperaturi mici(40-150°C).El folosește ambele componente ale radiației solare-directă și difuză,costurile de fabricatie sunt reduse și are o construcție mult mai simplă în comparație cu alte colectoare.

C. A. Milea, Materiale oxidice cu proprietăți optic selective controlate utilizate în conversia solar-termică, Teză de doctorat 2013

Colectorul solar-termic plan este alcatuit dintr-o cutie de metal cu un pahar sau capac de plastic(geam) in partea de sus ,iar in partea de jos are o placa de absortie de culoare inchisa. Partea de jos si partile laterale ale colectorului sunt izolate pentru a masca redudce pierderile de caldura.Placa de absortie este lovita de lumina soarelui ce trece prin geam,aceasta incalzindu-se ,energia solara se transforma in energie termica. Căldura este transferată la trecerea lichidului prin conducte atașate la placa de absorbție. Plăci de absorbție sunt de obicei vopsite cu "acoperiri selective", care absorb și rețin căldura mai bine decât vopsea neagră obișnuită. Plăci de absorbție sunt, de obicei, din metal, de obicei, cupru sau aluminiu, deoarece metalul este un bun conductor de căldură. Cuprul este mai scump, dar este un conductor mai bun și mai puțin predispus la coroziune decât aluminiul. În locurile cu energie solară medie disponibil, colectoare plane sunt de dimensiuni aproximativ o jumătate de picior-un pătrat pentru fiecare galon de utilizare a apei calde o zi.

1.3.3 Componentele colectoarelor solare plane (Fig. 3) sunt :

-plăcile transparente (1)

-circuitul fluidului purtător de căldură (2)

-placa absorbantă (3)

-izolația termică (4)

-carcasa (5)

Figura 3.Componentele unui colector solar-termic plan

www.calorserv.ro/articole/panouri-solare/sistemul-solar-termic-componente

Plăcile transparente(1): se referă la unul sau mai multe rânduri de plăci de sticlă; majoritatea colectoarelor plane sunt executate din două rânduri de plăci,din care cea montată la exterior este din sticlă, iar cea din interior este o folie din material plastic.

Circuitul fluidului purtător de căldură(2): conduce sau direcționează agentul termic de la intrare la ieșire; el se află plasat între două plăci, și curge printr-o serie de conducte prinse pe placa absorbantă. Din punct de vedere constructiv, rețeaua de tuburi este realizată din material termoconductor (cel mai des utilizat este cuprul).

Tuburile/țevile pot fi dispuse sub formă de serpentină , cu țevi paralele (liră) , cu canale

formate din două plăci metalice sudate prin metoda de contact sau canale formate în interiorul unei plăci din masă plastică.

Placa absorbantă(3): este în general executată dintr-o placă metalică sau din alt material, acoperită cu un strat negru, în vederea creșterii gradului de absorbție a radiației solare și a scăderii gradului de emisivitate. Din punct de vedere constructiv, placa de absorbție este realizată dintr-un substrat metalic bun conductor termic (cupru, aluminiu) pe care este depusă o suprafață optic selectivă.

Izolația termică(4): reduce pierderile de căldură din părțile inferioare și laterale ale colectorului. Cele mai frecvente materiale utilizate pentru izolație sunt vata de sticlă, spumele poliuretanice și rășinile melaminate. Grosimea straturilor de izolație este cuprinsă în domeniul 40 – 70mm.

Carcasa(5): conține toate componentele colectorului și le protejează de praf,umezeală, șocuri mecanice etc. Cele mai des utilizate materiale pentru confecționarea carcasei sunt cornierul din aluminiu anodizat și folii din oțel zincat.

Funcționarea colectorului solar se bazează pe două fenomene:absorbția de către un corp negru a radiației solare și efectul de seră (artificial) realizat de suprafața transparentă.Suprafața este transparentă pentru razele solare și opacă pentru radiația infraroșie, căldura emisă de suprafața absorbantă.Temperatura suprafeței absorbante crește și căldura este transmisă apei care circulă prin țevi.

www.calorserv.ro/articole/panouri-solare/sistemul-solar-termic-componente

1.3.4Randamentul colectoarelor solar termice

Randamentul colectorilor solari η, reprezintă eficiența cu care este transformată radiația solară în căldură și poate fi calculat cu relația:

unde:

– qu [W/m2 ] densitatea fluxului de căldură utilă, acumulată în agentul termic din colectori;

-Ig [W/m2 ] este densitatea fluxului radiației solare globale.

O variantă simplificată de calcul a randamentului colectorilor solari, permite utilizarea relației:

unde :

– q0 [W/m2 ] este densitatea fluxului termic produs pe suprafața absorbantă, sau fracția din densitatea fluxului radiației solare globale Ig, care ajunge pe suprafața absorbantă și este transformă efectiv în căldură transmisă agentului termic din colectorul solar;

– qp [W/m2 ] este densitatea fluxului termic pierdut în mediul ambiant, de la agentul termic

Raportul dintre q0 și Ig, reprezintă o mărime caracteristică importantă a colectorilor solari, denumită randament optic și notată 0:

0=

Utilizând această notație, randamentul colectorilor solari se poate calcula cu relația:

= 0 –

Densitatea fluxului termic q0 produs de colectorul solar, depinde atât de proprietățile sticlei colectorului solar, cât și de proprietățile materialelor din care este realizată suprafața absorbantă. Randamentul optic poate fi determinat în funcție de proprietățile materialelor, utilizate în construcția colectorilor solari termici, cu ajutorul relației:

η0 τ α

unde: – τ este factorul de transmisie, al materialului transparent (de regulă sticlă), care acoperă și izolează colectorul asigurând și rezistența mecanică a acestuia, având valorile prezentate în tabelul 4, pentru câteva materiale uzulale; – α este factorul de absorbție al materialului absorbant.

1.4Suprafata absorbantă optic selectivă

In general,rolul suprafetei absorbante este de a absorbi cat mai mult din radiatia solară incidentă si de a limita emisia de radiatie termică,cu precadere din domeniul lunigimilor de unde IR.

O placă absorbantă este considerată performantă pentru valori ale selectivității spectrale mai mari de 9, adică pentru valori αsol>0,9 și εT< 0,1.

Obtinerea materialelor solare absorbante se face prin depunerea unui strat subtire care absoarbe radiatia solara si transmite radiatia termica pe un strat metalic.Stratul subtire are rol de protectie,altfel este necesara depunerea altui material inhibitor de coroziune. C. A. Milea, Materiale oxidice cu proprietăți optic selective controlate utilizate în conversia solar-termică, Teză de doctorat 2013 Colectoarele solar-termice existente pe piață au o eficiență bună însă un factor care limitează extinderea lor pe scară largă îl constituie prețul ridicat al acestora. Reducerea costurilor depide în mare măsură de tipul de materiale utilizate pentru acoperirea plăcilor absorbante precum și de tehnologia de obținere a acestora Printre primele acoperiri cu materiale cu absorbtie selectiva, utilizabila în productia în serie, a fost acoperirea cu crom, se aplica pe suprafetele de aluminiu sau cupru prin procedeu galvanic. Pe suprafata metalului apar firicele de crom care capteaza între ele razele de lumina, dar datorita marimii lor reduse nu permit emiterea de lungimi de unda mai mari. O modalitate elaborata dar care însa nu a mai fost pusa în fabricatie a avut ca baza acoperirea cu nichel. Pâna prin anul 1977 procedeul de cromare era dominant pe piata. Între timp au aparut noi modalitati de acoperire cu strat absorbant care permit obtinerea de randamente mai mari pe de o parte, si prin renuntarea la procesele galvanice sunt mai ecologice din punct de vedere al productiei si reciclarii pe de alta parte. M. Voinea, Materiale cu proprietăți controlate utilizate ca absorberi IR în colectoarele solare plane, Universitatea Transilvania din Brașov, Teză de doctorat 2009

1.4.1 Proprietatile suprafetelor absorbante optic selective

Radiația care ajunge pe o suprafață opacă, este parțial absorbită și parțial reflectată de aceasta.Proprietatea materialelor de a absorbi radiatia solara se numeste absorbanta sau factor de absortie(α).

In general absorbanta materialelor difera in functie de lungimea de unda a radiatiei incidente ,ea depinde de natura materialului,de calitatea finisajului si de gradul de oxidare a acestuia.Absorbanta unui material finisat pentru a avea suprafata lucioasa,va fi redusa,acea suprafata reflectand o mare parte din radiatia incidenta.

Suprafața materialelor absorbante, aflate la temperaturile de lucru, care de regulă sunt mai ridicate decât temperatura mediului ambiant, prezintă proprietatea de a emite radiație termică, în funcție de temperatura suprafeței și de emisivitatea materialului (ε).

Temperatura suprafeței depinde de combinația celor două efecte: absorbție și emisie de radiație. De regulă, în regim termic staționar, absorbanța (α) este egală cu emisivitatea (ε) deoarece în caz contrar, suprafața materialului fie s-ar încălzi, fie s-ar răci continuu.

Suprafața neagră de absorbție transformă radiația solară directă sau difuză în căldură, în proporție de 85 – 98% în funcție de construcția sistemului.În țările cu climă mai caldă se întrebuințează adeseori componente acoperite doar cu așa numitele lacuri solare, foarte rezistente la căldură și de regulă sunt de culoare neagră pentru a avea gradul de absorbție cel mai mare posibil pentru radiația solară.

http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_1_c.pdf

1.4.2Criterii de performanță ale suprafețelor absorbante

Performanța optică a plăcilor absorbante se apreciază corelat, în funcție de doi parametrii: coeficientul de absortie solara (α) si emitanta termica (ε) . Corelarea celor doi parametrii se realizeaza prin marimea numita selectivitatea spectrala (Ss):

Ss = α / ε

Absorbanța solara numită și coeficient de absorbție determină eficiența materialului absorbant in conversia solar-termica.Absorbanta solara se defineste ca raportul dintre intensitatea radiatiei solare absorbite si placa de absortie si a celei incidente in intervalul de lungimi de unda cuprins intre 0,3 si 2,55μm:

unde: α reprezintă coeficientul de absorbție;

R (λ) reprezintă reflectanța materialului în funcție de lungimea de undă;

Suprafața materialelor absorbante aflate la temperaturile de lucru (mult mai ridicate decât temperature mediului ambient),prezinta proprietatea de a emite radiatie termica,in functie de coeficientul spectral de emisie a materialului (ε).

Emitanța termică (ε) se definește ca raportul dintre energia emisă de o suprafață și

energia emisă de corpul negru la aceeași temperatură, în intervalul spectral 2,5 – 20 μm:

unde: εT reprezintă emitanța termică;

R (λ)- reprezinta reflectanța materialului în funcție de lungimea de undă;

Valorile coeficienților de absorbție și de emisie sunt cuprinse între 0 și 1. Cazul ideal, atunci cand toata radiatia incidenta este absorbita integral de placa absorbanta (α= 1) și nu emite radiatie in domeniul IR (ε = 0) este cel al corpului negru absolut.

Suprafetele optic selective sunt utilizate in prezent pe o scara larga,dezavantajul acestora fiind costurile ridicate datorate tehnicilor utilizate in sinteza acestora.

(împrăștiere în câmp magnetic, electrochimic). Problema de natură economică determină continuare desfășurării cerectărilor în domeniul suprafețelor absorbante.Deocamdata, pe piață nu există o soluție de obținere a suprafețelor optic selective care să îndeplinescă criteriile de performanță: eficiență, durabilitate, aplicabilitate pe scară industrială, costuri scăzute.

E.Ienei, Materiale I.R. absorbante cu proprietăți controlate utilizate in conversia solar-termică, Universitatea Transilvania din Brașov, Teză de doctorat 2011

1.4.2 Tipuri de suprafete absorbante

Materialele absorbante folosesc radiația solară prin proprietăție de material și, respectiv proprietățile de suprafață. În funcție de acest criteriu, suprafețele cu proprietăți optice controlate se pot clasifica în trei mari categorii, după cum urmează:

1. Suprafețe intrinseci: selectivitatea spectrală este dată de natura materialului;

2. Suprafețe texturate: prezintă absorbanță ridicată datorită reflexiilor multiple (dendritic);

3. Suprafețe tandem, în care se valorifică ambele efecte, grupate în trei categorii:

a) Semiconductor-metal: absorbția radiației solare se datorează semiconductorului, iar pierderile reduse de caldura se datoreaza substratului metalic,storcator de caldura

b) Plăci absorbante multistrat: absorbanța radiației luminoase este mai ridicată datorită reflexiilor multiple intre straturile subtiri compenente,alternand dielectrici cu metale

c) Compozite metal-dielectric (cermeți): o formă îmbunătățită a suprafețelor semiconductor

– metal, având principiul de bază similar.

http://www.ro-bul-ret.eu/images/stories/results/ret/modulul-3.pdf

1.5 Oxidul de Aluminiu.Generalitati

Oxidul de aluminiu face parte din categoria compușilor anorganici, în general fiind folosit pentru a obține aluminiul. Oxidul de aluminiu sau alumina reprezinta elemental principal al ceramicii,in stare naturala se gaseste sub forma de corindon ce poate fi incolor sau colorat precum: rubinul (rosu),safirul(albastru),topazul(galben),ametist(violet).Corindonul se poate obtine si pe cale artificiala ,denumit electrocorindon obtinut in cuptorul cu arc prin topirea a diferitelor combinatii de hidroxizi si oxizi de aluminiu naturali. http://www.scribd.com/doc/48813859/Alumina#scribd

Oxidul de aluminiueste obținut prin calcinarea hidroxidului de aluminiu sau pornind de la alaunul amoniacal. Este un praf alb, ușor, insolubil în apă, densitatea este de circa 3,7.

Se foloseste în metalurgia aluminiului, ca material de umplutură pentru culori, la fabricarea abrazivelor sau a pietrelor prețioase sau semiprețioase sintetice (rubin, safir, ametist, smarald, acvamarin etc.), ca deshidratant (desicarea gazelor), drept catalizator (fabricarea acetonei, a acidului acetic, operații de cracare etc.). http://80.96.3.68:9080/taric/web/text/SECTIUNEA%20VI/Capitolul%2028/2818_IV.htm

Oxidul de aluminiu este un material abraziv foarte dur, dar ușor de prelucrat și aparține grupei de materiale abrazive sintetice. Datorită duratei mari de viață acesta este folosita la șlefuirea materialelor cum ar fi lemn, oțel, metale neferoase. Granulele abrazive au o structura rezistenta datorita muchiilor extrem de ascuțite.

http://www.klingspor.ro/html/?site=6_0&lng=ro&sLanguage=Romanian&sort=O&lexid=3&lex=Oxidul+de+aluminiu

Porii din oxid pot capta cu ușurință coloranți sau pigmenți. În ultimii ani , această proprietate a fost folosită pentru a obține acoperiri colorate, în care s-a obținut prin anodizare un strat subțire si dens de oxid , care mai apoi a fost colorat cu diverși pigmenti anorganici colorați.

1.5.1 Straturile subtiri de Al2O3

Oxidul de aluminiu ( Al2O3) are proprietăți fizice care îl fac potrivit pentru aplicațiile filmelor subțiri.Proprietățile fizice ale filmelor Al2O3 depind puternic de microstructura lor.Datorită valorilor bune ale transmitanței în regiunea vizibilă și a stabilității chimice, filmele de Al2O3 sunt larg utilizate ca straturi antireflexie și de protecție și de asemenea, pentru aplicații în domeniul dispozitivelor electronicii transparente.S-au dezvoltat diferite tehnici pentru formarea filmelor subțiri de alumină: depunere strat atomic ,depunere chimică din stare de vapori depunere prin fascicul de electroni, magnetron sputtering depunere sprin ablație laser (PLD). http://www.unibuc.ro/studies/Doctorate2013Decembrie/ION%20MARIAN%20-%20Prepararea%20si%20caracterizarea%20straturilor%20subtiri%20semiconductoare%20si%20dielectrice%20obtinute%20prin%20metode%20fizice/Rezumat_Teza%20Doctorat_Marian%20ION.pdf

1.5.2 Tehnici de depunere a straturilor subțiri

Filmele subțiri sunt alcatuite din straturi de material cu grosimi mai mici de 1nm.”Subțire”este un termen relativ deoarece majoritatea tehnicilor de depunere permit un control al grosimii stratului de ordin nanometric.Termenul de ”film subțire”este dedus din metoda de depunere folosită și nu de grosimea filmului.Tehnicile de depunere cuprind metode de producere și structurare de materiale în domeniul micro si nanometric.

Clasificarea tehnicilor de depunere :

După tipul de proces care are loc tehnicile de depunere pot fi clasificate în:

Electrochimic

oxidări anodice

depuneri catodice

Chimice

depunere chimică prin vapori(CVD)

depunere de straturi atomice

depunere sol-gel

depunere prin pulverizare în câmp electrostatic(ESD)

depunere prin pulverizare cu piroliză

Fizice

depunere fizică

sputtering(împraștiere)

nimic despre straturile sobtiri de Al2O3 si CuxS!!!!!

Fluxul tehnologic pentru procesul de obținere a straturilor absorbante de CuS/Al2O3

Descrierea fluxului tehnologic pentru procesul de obținere a straturilor subțiri de CuS

Se porneste plita ceramica,pe care se aseza o folie de aluminiu,apoi se pregatesc substraturile cu film de CuxS.Acestea sunt taiate cu ajutorul instalatiei de taiere si spalate cu detergent,apoi sunt clatite in bazinul de clatire cu apa distilata,dupa aceea sunt din noua spalate dar in baia cu ultrasunete,cu etanol si apoi se usuca cu aer comprimat.Substraturile sunt asezate pe plita ceramica cu partea conductoare in sus. Pentru pregătirea soluției de precursori se utilizează CuCl2•2H2O, tiouree,apă distilată, etanol, și glicerină care se omogenizează cu ajutorul reactorului cu agitare, soluția de precursori se transvazează în instalația de pulverizare. Depunerea se efectueaza dupa ce substraturile au ajuns la temperatura de depunere (300oC). Robotul de pulverizare se seteaza pentru numarul de secvente de pulverizare(30),este setat si gazul purtator la presiunea de 1,2 bar.Se poerneste robotul,se verifica daca pulverizarea are loc pe toata suprafata substraturilor.Dupa 30 de secvente sunt prelevate probele care sunt asezate intr-o carcasa.Fiecare proba contine un cod.

Schema de utilaje pentru procesul de obținere a straturilor absorbante pe bază de Al2O3

5.Bilant de masa:

Pentru utilizarea CuS ca substrat s-au folosit placi de aluminiu de 30*30*

Date necesare pentru realizarea bilanțului de masă:

Precursori: CuCl2*2H2O, Tiouree ;

Solvent: amestec H2O:Et:Gli = 7:2:1 (50 mL);

Presiune gaz purtător (aer comprimat) = 1,2 bar;

Substrat: plăcuțe

Grosime strat 300nm = 3 x 10-5 cm ;

Tdepunere = 300°C;

ρ CuS = 4,68g/cm3 [30];

η = 85%.

Ecuația de reacție a procesului:

2(NH2)2CS + 2CuCl2 + 5 O2 = 2CuS+ 4HCl + 2CO2 + 2H2O + 4NO

Calculul masei de CuS necesarǎ pentru film:

Se cunoaște:

ρ CuS= 4,68 g/cm3

grosime strat (g) = 400 nm =4 · 10-5 cm

Lplăcuța = 30*30*42

Asplăcuță = b*h/2 = 441 cm2=0,441 m

Vplăcuță = Asplăcuță · g = 0,441 cm2 ·4 · 10-5 cm=1,764 · 10-5cm3

ρ CuS=

m1 plăcuță CuS = ρ CuS ·V

m1 plăcuță CuS= 4,68 g/cm3 · 0,0017cm3

m1 plăcuță CuS= 0,079 g CuS

m12 plăcuțe CuS = 0,079 · 12

mpractica= 0,0948g CuS

η =

mteoretica= 0, 111g CuS

Se calculează cantitatea de CuS care se pierde (nu este pulverizatǎ pe substrat ci rǎmâne pe suprafața de depunere).

= 0,0948 g CuS

= 0,111 g CuS

= 0,111 – 0.0948 = 0,0162 g CuS pierderi

Se calculează masa de aer comprimat utilizatǎ la pulverizare:

maer comprimat = mO2 + mN2

maer comprimat = 0,109 + 0,456

maer comprimat = 0,565 g aer comprimat

6.Bilant de energie :

Calculul energiei pentru etapa de pulverizare:

Timp de sprayere: 10*30=300 secunde ; 300/60=5 minute

Compresor:

tsprayere=5 min =0,08 h

Pcompresor=3000W=3kW

Ecompresor=P*t=3*0,08=0,24kW/h

Robot de sprayere:

tsprayere=5 min =0,08h

Probot=2700W=2,7kW

Erobot=P*t=2,7*0.08=0,216kW/h

Plita:

tsprayere=5 min =0,08h

Pplita=5700W=5,7kW

Eplita=P*t=5,7*0,08=0,456kW/h

Eproces=Ecompresor+Esprayere+Eplita

Eproces=0.24+0.216+0.456=0.192 kWh consuma instalatia de pulverizare