химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

а образуются частицы очень малых размеров. Регулируя условия взрыва, можно получать порошки с размером частиц от 100 мкм до 50 нм. Средний размер частиц монотонно убывает с ростом плотности тока и сокращением длительности импульса. Электровзрыв в инертной атмосфере позволяет получать порошки металлов и сплавов, а при введении в реактор дополнительных реагентов (воздуха, смеси кислорода и инертного газа, азота, дистиллированной воды, декана С]ПН22, парафина, технического масла) можно получать тонкодисперсные порошки оксидов, нитридов, карбидов или их смесей (табл. 1.1). В [127] описаны полученные электровзрывом в инертном газе при давлении 200 Па порошки меди с максимумом распределения по размерам примерно 20 нм, и порошки алюминия со средним размером частиц около 50 нм.

Согласно экспериментальным результатам [129], ультрадисперсные порошки, получаемые методом электрического взрыва проволоки, имеют очень большую избыточную энергию. Так, порошки алюминия со средним размером частиц 500—800 нм обладают избыточной энергией 100—200 кДж/моль, а порошки серебра со средним размером частиц приблизительно 120 нм имеют избыточную энергию 40—80 кДж/моль, что в несколько раз превышает теплоту плавления массивного вещества. Такой избыток энергии порошков не может быть обусловлен вкладом только поверхностной энергии. Обнаруженное в [129] запасание большой избыточной энергии тонкодисперсными порошками, полученными электровзрывом, объяснения не получило. Распределение частиц порошков по размеру является логарифмически нормальным, максимум его лежит в области 10^-500 нм, Og = 1,3—1,8. Частицы порошков металлов и сплавов, полученных электровзрывом, являются сферическими, а частицы нит-ридных порошков имеют огранку.

В последние годы стал развиваться электроэрозионный способ образования субмикрокристаллических и нанокристаллических порошков металлов и сплавов.

44

Несмотря на большое разнообразие и развитость методов получения нанокристаллических частиц (в особенности это относится к наиболее известным методам газофазного испарения и конденсации и осаждения из коллоидных растворов), исследование структуры и свойств наночастиц весьма сложно и трудоемко. Это связано, в частности, с высокой реакционной способностью наночастиц из-за их высокоразвитой поверхности.

Большой фундаментальный и прикладной интерес представляют компактные нанокристаллические материалы, во многих случаях более удобные для изучения и применения. Описание основных методов получения компактных наноматериалов дано в обзоре [15].

2.1. КОМПАКТИРОВАНИЕ ПОРОШКОВ

Широкую известность и популярность приобрел метод получения компактных нанокристаллических материалов, предложенный авторами [130—134]. Описанная в этих работах технология использует метод испарения и конденсации для образования нанокристаллических частиц, осаждаемых на холодную поверхность вращающегося цилиндра; испарение и конденсация проводятся в атмосфере разреженного инертного газа, обычно гелия Не; при одинаковом давлении газа переход от гелия к ксенону, т. е. от менее плотного инертного газа к более плотному, сопровождается ростом размера частиц в несколько раз. Частицы поверхностного конденсата, как правило, имеют огранку. При одинаковых условиях испарения и конденсации металлы с более высокой температурой плавления образуют частицы меньшего размера. Осажденный конденсат специальным скребком снимается с поверхности цилиндра и собирается в коллектор. После откачки инертного газа в вакууме проводится предварительное (под давлением примерно 1 ГПа) и окончательное (под давлением до 10 ГПа) прессование нанокристаллического порошка (рис. 2.1). В результате получают пластинки диаметром 5—15 и толщиной 0,2—3,0 мм с плотностью 70—90 % от теоретической соответствующего материала (до 97 % для нанокристаллических металлов и до 85 % для нанокерамики [6]). Полученные этим способом компактные наноматериалы в зависимости от условий испарения и конденсации состоят из частиц со средним размером d от 1—2 до Ш—100 нм.

Исключение контакта с окружающей средой при получении нанопорошка и его прессовании позволяет избежать загрязнения компактных нанокристаллических образцов, что весьма важно при изучении наносостояния металлов и сплавов. Описанную в [130—134] аппаратуру можно применять для получения компактных нанокристаллических оксидов и нитридов; в этом случае металл испаряется в кислород- или азотсодержащую атмосферу.

Пористость нанокерамики, полученной компактированием порошков, связана с тройными стыками кристаллитов. Уменьшение дисперсности порошков сопровождается заметным снижением их уплотняемости при прессовании с использованием одинаковой величины давления [135]. Понижение и более равномерное распределение пористости достигается прессованием при такой повышенной температуре, которая еще не приводит к интенсивной рекристаллизации. Так, обычное спекание высокодисперсного порошка оксида циркония с размером частиц 40— 60 нм при 1370 К в течение 10 с позволяет достичь относительной плотности 72 % при

страница 18
< 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
хранение вещей сзао
ремонт катализатора opel
дизайн интерьера трудоустройство
Подставка под горячее FLAME 3160528 24.5х24.5х0.7 см зеленая

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
(04.12.2016)