Нанотехнология негіздері оқу құралы Алматы
Наноматериалдарды ұсақтау және қыздыру жолымен алу
жүктеу/скачать 3,32 Mb.
|
treatise34956
| 3.9 Наноматериалдарды ұсақтау және қыздыру жолымен алу
3.9.1 Жоғары энергетикалық ұсақтау Ұсақтау – бұл«жоғарыдан төменге» технологияның түрінің типтік мысалы ретінде қарастырылады. Диірмендерде, дезинтеграторларда, аттриторларда және басқа да майдалағыш аспаптарында ұсақтау езу, жару, кесу, уатылу, арамен кесу, соққы есебiнен немесе бұл әсерлер комбинациялары нәтижесiнде іске асырылады. Төменде қондырғының сұлбасы көрсетілген, онда майдаланылатын шихтаның және шарлардың айналуы есебінен соққы және қажау әсерлері бірігеді, сонымен қатар шарлар қозғалысы мен соқтығысу жиілігі қозғалысының жылдамдығын қамтамасыз ететін вибрациялық диірмен суреті көрсетілген. Бұзылу басталу үшін ұсақтау төменгі температураларда жүргізіледі. Ұсақтаудың тиiмдiлiгіне шарлар және ұсақталатын қоспалардың массалары әсер етеді, әдетте олардың ара қатынасы 5 :1 - 40:1 аралығында болады. а – аттритор (1 – корпус, 2 – шарлар, 3 – айналмалы қалақша (крыльчатка)); б – вибрациялық диірмен (1 – қозғалтқыш, 2 – вибратор, 3 – пружиналар, 4 – шарлар және ұсақтау шихтасымен барабандар) 3.15 сурет. Ұсақтауға арналған қондырғы сұлбасы Дисперсиялаудың кинетикасы екi бөлшектi ұсақтауға жұмсалған энергия шығындары туралы мәлiметтердiң талдауы негiзінде алынған өрнекпен сипаттала алады: (3.14) мұнда S, Sm, S0 – қазіргі мәндері, максимальды және бастапқы ұсақталатын ұнтақтың салыстырмалы беттері; k0 - ұсақтаудың жылдамдық тұрақтысы; W - дененiң бiрлiк көлеміне жұмсалған энергия (бұзылу жұмысы), жұмсалған уақытқа пропорционал. Бір қатар жағдайларда (3.14) теңдеу қиын балқитын қосылыстарды шарлы және дірілді (вибрационый) диірменде ұсақтауда тәжірибеде алынған деректерімен сәйкес келеді. Алайда бөлшектерді ұсақтау және химиялық реакция кезіндегі агрегация құбылысы диспергирлеуді қиындатады. 3.16 сурет. S-тiң (1) меншiктi бетiнің, L-нiң (2) кристаллиттер өлшемнiң және ε (3) микродеформациясының кинетикасы, бензолдағы никель(а), вольфрам (б) цирконий карбидінің ZrC (в) және ниобий карбидінің NbC (г) ұнтақтарын дірілді ұсақтау кинетикасы Егер бұл объектілердің құрылымдық параметрлерiнiң өзгерiсiнiң кинетикасы көп ұқсастығы бар және кристаллиттердің шекті өлшемі мен микродеформациялары шамамен бiрдей болса, онда никелдiң, вольфрам және карбидтердің жеке дисперсиялану заңдылықтары айтарлықтай бірдей болады. Никелдi ұзақ ұсақтауы кезінде меншiктi беттiң бiр қалыпты емес өзгерiсi байқалады - бөлшектердiң агрегациясы нәтижесінде оның кiшiрейуі. Вольфрам және цирконий карбиді үшін меншікті бетінің уақыт бойынша артуы сызықты заңмен сипатталады. Ниобий карбиді үшін дисперсиялану жылдамдығының сөнуі байқалады. Ұсақтау үрдісі жоғары өнімділік қамтамасыз еткенімен нәзiк ұнтақтарды алуға мүмкіндік бермейді. Іс жүзінде аттритор және диірмен түріндегі қондырғыларда наноматериалдарды алу механикалық-химиялық синтездеу үшінжиі қолданылады. Бұл кезде жоғары дисперсиялау кезінде химиялық реакцияға түсу нәтижесінде қосылыстар мен қоспалар түзіледі. Ол бастапқы ұнтақтардың өзара әсерлесуі есебінен немесе газ фазасының қанығуынан болады. Қосылыстардың және қоспалардың механикалық-химиялық синтез жағдайында түзілуі жаңа беттердің қарқынды генерациясымен және терең араластырумен байланысты (бұл диффузиялық процесстердің қарқындалуын камтамасыз етеді), демек реагенттердің кристаллдық құрылымдар реттiк бұзылуынан жүзеге асады (бұл қоспалар мен қосылыстардың түзілу процесі төменгі температурасында қарапайым синтездеу үшін процесстерді іске асыру кезінде өте маңызды фактор болып саналады. Көп реакциялардың экзотермиялық сипаты процестің өздiгiнен дамыйды, сонымен бiрге механика химиялық синтездің өтуіне әсерін тигізеді. Механикалық химия синтез әдiсiмен көптеген қиын балқитын қосылыстардың (TiN, TiC, TiB2, ZrN, NbC тағы басқалар) және композициялық құрамдардың Аl2О3+Fe (Ni, Сr) түріндегі ультрадисперсті ұнтақтары алынды, сонымен бірге Fe–Сu, Fe–Ni, Fe–Ti, Fe–Al, W–Сu, Ni– Al және т.б. тойынған қатты ертінділер жүйелерінде пайда болуы анықталды. Жоғарғы энергетикалық майдалау және механика-химиялық синтез кең масштабтағы әр түрлі құрамдығы ультрадиспестік ұнтақтарды алуды қамтамасыз етеді, бірақ алынған өнімдердің тазалығы барлық уақытта жоғары болмайды және бөлшектердің (кристаллиттердің) минимальдық өлшемі шекараланған болады. жүктеу/скачать 3,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|