химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

еть в виду, что при малом времени существования высоких давлений и температур, необходимых для образования алмаза, важное значение принадлежит кинетике образования и роста зародышей алмазной фазы. Подтверждением этого является, например, взрывное разложение тринитротолуола, при котором выделяется максимальное количество свободного углерода и параметры детонационной волны в плоскости Чепмена—Жуге (р ~ 18 ГПа, Т = 3500 К), когда химическая реакция уже практически закончилась, соответствуют области устойчивости алмазной фазы (см. рис. 1.4). Однако детонация тринитротолуола не дает заметного выхода алмазной фазы [121].

Для достижения заметного выхода алмазного порошка при детонации взрывчатых веществ потребовались более мощные составы, благодаря чему удалось повысить создаваемые ударной волной давление и температуру. Обычно для получения ультрадисперсных алмазных порошков используют смеси тринитротолуола и гексогена в соотношении по массе 50 : 50 или 60 : 40 [121, 122]. Для этих смесей давление и температура в детонационной волне составляют/; > 15 ГПа и Т> 3000 К. При "сухом" детонационном синтезе процесс проводят в специальных взрывных камерах, заполненных инертным или углекислым газом, который предотвращает окисление алмазных частиц и их превращение в графит. Образование частиц ультра дисперсного алмаза происходит до достижения плоскости Чепмена—Жуге и заканчивается за 0,2—0,5 мке, что соответствует продолжительности зоны химической реакции для смесей тринитротолуол—гексоген. В зоне химической реакции давление и температура могут быть значительно выше, чем в плоскости Чепмена—Жуге, поэтому расчеты образования алмазной фазы, базирующиеся на параметрах детонационной волны Чепмена—Жуге, следует рассматривать как грубую оценку. Заметим также, что в детонационном синтезе при весьма малом времени образования алмазных частиц скорость их роста на несколько порядков выше таковой для статических условий. После взрыва конденсированные продукты синтеза собирают и обрабатывают в горячих хлорной НСЮ4 и минеральных кислотах под давлением для удаления сажи и других примесей, затем многократно промывают в воде и сушат. Выход алмазного порошка составляет 8—9 % от исходной массы взрывчатых веществ, которая в различных устройствах может меняться от десятков грамм до нескольких килограмм [121].

В промышленных условиях освоен конверсионный способ получения алмазного нанопорошка путем взрыва боеприпасов в специальных камерах; в результате развивающихся при взрыве высоких давлениях и температур происходит синтез алмаза из углеродсодержащих взрывчатых веществ, катализируемый частицами и парами металла из оболочек боеприпасов.

Характерной особенностью алмазных нанопорошков, получаемых детонационным синтезом, является чрезвычайно малая дисперсия размеров наночастиц: основная доля частиц имеет размер 4—5 нм [120—124]. Действительно, определение размера наночастиц методом комбинационного рассеяния света и по уширению рентгеновских дифракционных отражений показало, что частицы алмаза независимо от метода и кинетики охлаждения представляют собой нанокристаллы с характерным размером 4,3 нм [122]. Согласно [122], наблюдаемый в разных исследованиях узкий диапазон размеров нанокристаллов алмаза — следствие того, что при малых размерах наночастиц именно алмаз, а не графит является термодинамически стабильной формой углерода. Это предположение подтверждают численные Расчеты [125].

Быстро развивающимся методом получения тонкодисперсных порошков является электрический взрыв проводника при Прохождении по нему мощного импульса тока длительностью 10-5—-10-7 с и плотностью 104—106 А/мм2 [126, 127]. Для этой цели используется проволока диаметром 0,1—1,0 мм.

42

43

Электрический взрыв проводника представляет собой резкое изменение физического состояния металла в результате интенсивного выделения энергии в нем при пропускании импульсного тока большой плотности [128]. Электровзрыв сопровождается генерацией ударных волн и создает возможность быстрого нагрева металлов со скоростью более 1-107 К/с до высоких температур Т > 104 К. Способность электрически взрываемых проводников резко изменять свои свойства и эффективно преобразовывать первичную электрическую или магнитную энергию накопителей в другие виды энергии (тепловую, энергию излучения образующейся плазмы, энергию ударных волн и др.) нашла применение для получения, в частности, тонкодисперсных порошков.

На начальной стадии электровзрыва джоулев нагрев проводника сопровождается его линейным расширением с относительно небольшой скоростью 1—3 м/с. На стадии собственно взрыва в результате прохождения импульса тока металл перегревается выше температуры плавления, расширение вещества взрываемого проводника происходит со скоростью до 5-103 м/с и перегретый металл взрывообразно диспергирует. Давление и температура на фронте возникающей ударной волны достигают нескольких сотен мегапаскалей (тысяч атмосфер) и примерно 104 К соответственно. В результате конденсации в потоке быст-рорасширяющегося пар

страница 17
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
как лечить гардинеллу у мужчин
мономотоцикл sunwheel f1 видео
тимати концерты 2017 расписание
как создать благотворительный сайт по сбору денег

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.10.2017)