Нанотехнология негіздері оқу құралы Алматы
жүктеу/скачать 3,32 Mb.
|
treatise34956
| 3.7 Екпінді-толқынды синтез
Толқын екпінінің әрекеті өнімнің және оның диспергирлеуіне жағдай жасайды. Бірақ жай жүретін механикалық химиялық синтезге қарағанда өтетін үрдістер өте жылдам және энергияны нәтижелі пайдалануға әкелетін адиабаталық режимде қарастыруға болады.Металл мен графит қоспаларын жарылыстағы бірнеше ондық ГПа қысым кезінде толқын екпінімен өңдегенде орта өлшемі 4 нм болатын алмаздың нанокластерлері түзіледі. Алмаздың нанокристалдарының өлшемі толқын екпінінде дамитын қысымнан ғана емес, сонымен қатар толқын екпінінің жүру уақытына да тәуелді болады. Графитті-металдық қоспаның көмегімен алынатын наноалмаздар өте майда алмаз нанокластерлері бар микрондық кристаллиттер түзілуі мүмкін.Толқын екпінінің ұзақтығы 10 ÷ 20 мкс және қысымы 20 ÷ 40 ГПа кезінде 50 нм жеке алмаз нанокластерлері және 1 ÷ 4 нм және 10 ÷60 нм алмаз кластерлерінен тұратын өлшемі 5 мкм және одан да үлкен болатын агломераттар алынған. Наноалмаздарды жарылыс арқылы алудың тағы бір әдісі жарылатын заттардың детонациясын оттегінің төмен құрамымен пайдалануынан тұрады, ол бос көміртегінің бөлінуіне әкеледі, осыдан алмаз нанофазасы түзіледі. Мұндай үрдіс өнімнің инертті атмосфераның газдық фазасында кезекті кеңею мен суумен іске асырылады. Наноалмаз өндірісі үшін бұл үрдістің –өнеркәсіптік маңызы бар.Наноалмаздарды алуда одан да қуатты жарылғыш заттар қолданылады, мысалы тринитротолуол мен гексоген қоспасы. Бұл қоспалар үшін детонациялық толқындағы температура мен қысым 15 ГПа және Т ≥ 3000 К құрайды. Бастапқы мөлшерден алмаздың шығуы 8 ÷ 9 %.Детонациялық синтез арқылы алынатын алмаз нанокластерлерінің сипаттамалық маңызы олардың –өлшемдерінің 4 ÷ 5 нм жақын жоғары монодисперстігі болып табылады. Бұл графитпен салыстырғанда наноалмаздың жоғары термодинамикалық тұрақтылығымен байланысты. Тағы бір синтездің детонациялық әдісі металдардың нанокластерлерінің түзілуімен, тотықтарының жарылғыш заттардың әрекеттесу заряды көмегімен әсер етуі болып табылады. Толқын екпінінде металдың қысылуы мен қызуы жүреді (әдетте қуыстық) немесе металл тотығының түзілуімен жүретін бастапқы қосындысының ыдырау реакциясы болады. Металл нанокластерлерін алу үшін оттегі бар активті орта пайдаланылады, бұл металдардың тотық нанокластерлерін түзе жүретін жануға әкеп соғады.Көміртегі бар атмосферасын қолдану кезінде, мысалы СО2, көміртегі нанотүтігін немесе жіптәрізді кристаллиттер алуға болады, мысалы диаметрі 60 нм шамасындай MgO. Нанокластерлерді және нейтралды ортаны алу үшін олардың жылдам сууына байланысты, тұздар мен металл комплекстерін пайдалану кезінде жоғары температуралы және метатұрақты кристалдық модификациялары тұрақталады, мысалы ZrO2 кубтық модификациясы. Нанокластерлерді алу мақсатымен жарылыс пен толқын екпінінің әсері, сол өткізгіштен ұзақтығы (10-5 ÷ 10-7) с және (104 ÷ 106 ) А/мм2 болатын токтың қуатты импульсі өткенде өткізгіштің электрлік жарылысы көмегімен жүзеге асады. Әдетте диаметрі (0,1÷1,0) мм болатын жіңішке өткізгіштер қолданылады. Өткізгіштің электрлі жарылысы энергияның айтарлықтай бөлінуіне әкеп соғады және толқын екпінінің генерациясымен орын алады, ол жылдамдығы 107 К/с және температурасы 104 К жоғары болатын металдың қызуымен жүреді. Бұл жылдамдығы 5∙103 м/с дейін өткізгіштің жарылуы тәрізді кеңеюіне әкеледі және қыздырылған металл диспергирленеді.Мұндай жылдам кеңейетін ағында конденсацияның әсерінен өлшемдері айтарлықтай кішкене болатын 20 нм кластерлер түзіледі. Кластердің орта өлшемі токтың тығыздығы ұлғайғанда және импульс ұзақтығы азайғанда төмендейді.Инертті атмосферада электр жарылыс металдар, құймалар, тотықтар, нитридтер, карбидтер және т. б. кластерлерін алуға мүмкіндік береді. жүктеу/скачать 3,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|