Нанотехнология негіздері оқу құралы Алматы
Жоғары жиiлiктегi индукциялық қыздыру
жүктеу/скачать 3,32 Mb.
|
treatise34956
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.9.3 Термолиз
- 4. Плазмалық-химиялық синтез
| 3.9.2 Жоғары жиiлiктегi индукциялық қыздыру
Бұл әдiсте нанобөлшектерді синтездеу үшін, жоғарғы жиіліктегі кыздырғыш катушкаларымен пайда етілген плазма қолданылады. Бастапқыда металл ауасы сорып шығарылған камерада шыбықша түрінде болады. Бұл метал процесс кезінде жоғары жиiлiктегi катушкалармен булану нүктесi температурасынан жоғары қыздырылады. Гелий атомдары металл атомдары үшiн конденсациялану орайы (тұқымдары) ретiнде болады және бұл кешендер суық коллекторға қарай ығысады (диффузияланады) және сол жерде нанобөлшектер пайда болады. Әдетте бөлшектер қандай да бір газды еңгізу арқылы пассивтендіріледі, мысалы оттегімен. Алюминий нанобөлшектерi жағдайында оттегі бөлшектер бетінде алюминий оксиді қабатын қалыптастырады. 3.17 сурет. Жоғары жиiлiктегі индукциялық қыздыру қондырғысының сызба нұсқасы 3.9.3 Термолиз Нанобөлшектер, металл катиондары, молекулярлық аниондар немесе металл органикалық қосылыстары бар қатты заттардың жоғары температурада ыдырау нәтіжесінде пайда болады. Мұндай процесс термолиз деп аталады. Мысалы, литийдің кіші бөлшектерiн LiN3 литий азидің ыдырату жолымен алу мүмкін. Зат ауысы сорып алынған кварцтық құбырға орналастырылады. 370оС температура шамасында газ тәрізді N2 бөліп шығуымен ыдырайды, мұны вакумделген кеңістіктегі кысымның артуы бойынша анықтауға болады. Бірнеше минуттан кейін кысым бірінші деңгейге дейін төмендейді, бұл барлық азоттың шығарылғаның көрсетеді. Литийдің қалған атомдары кіші коллоидтық металдық бөлшектерге бірігеді. Мұндай әдiспен 5 нм-ден кіші өлшемдерi бар бөлшектерді алуға болады. 3.18 сурет. Қатты заттарды термиялық ыдырату қондырғысының сұлба нұсқасы 4. Плазмалық-химиялық синтез Бұл әдiс плазма ағыны жылдам суытуға негізделген, бұл уақытта наноөлшемді бөлшектердің газдық фазадан конденсациялануы іске асады. Салқындатудың жоғары жылдамдығы бөлшектер, соқтығысу кезінде өлшемдерінің үлкейуіне және біріктіруге мүмкіндік бермейді. Жоғары жыладамдықта тұқым пайда болуына және олардың төменгі жылдамдықта өсуіне мүмкіндік бермейтін реакциялар тепе-теңсіздік шарттарда жүреді. Плазмалық - химиялық синтез үшiн төменгі температурадағы плазмалар (3500-7500ºС) азотты, аммиакты, көмiрсутекті, аргонды, сонымен бірге жоғары немесе өте жоғары жиілікттегі (разрядтарда алынған бықситын доғалық плазмаларда қолданылады. Мұндай температуралар плазмада электрондар және иондардан басқа – қозған күйлердегі радикалдар және бейтарап бөлшектердің болуын жоққа шығармайды. Бұл реакциялардың жылдам (10-3 - 10-6 с ішінде) өтуіне және оларда бастапқы барлық заттардың қатысуына алып келеді. Бұл әдіс көбіне нитридтер, карбидтер, борид және оксидтердің наноұнтақтарын алуға қолданылады. Бастапқы шикізат ретінде осы элементтердің өзін, галогендерін және басқа қосылыстарын қолданады. Бастапқы шикізатқа, синтездеу технологиясы мен реактордың түріне 10 нм жоғары нанобөлшектерді алуға болады. Плазмалық-химиялық әдіс жоғары өнімді, алайда оның ең басты кемшілігі алынған ұнтақтарлың өлшемдерінің әртүрлі болуы. Әдісті қолдану үшін доғалық плазмотрондар, жоғары және аса жоғары жиілікті плазма генераторлары қолданылады. Доғалық қондырғылар өте өнімді және қол жетімді, алайда жоғары жиілікті генераторлар таза және майда ұнтақтарды алуға мүмкіндік береді. I– күштіқ жабдықтар; (1 – микротолқындық генератор); II– негізгі технологиялық жабдық (2 – плазмотрон, 3 – реагенттерді еңгізу құрылғысы, 4 – реактор, 5 – жылу алмастырғыш, 6 – сүзгі, 7 – контейнер, 8 –реагенттердің дозаторы,9 – бұландырғыш); III, IV – көмекші технологиялық жабдық және басқару блогы, сәйкесінше (10 – вентильдер, 11 – ротаметрлер, 12 – манометрлер, 13 – газдарды тазату жүйесі, 14 – скруббер, 15 – плазманы пайда етуші газды, 16 – газ тасымалдаушіны еңгізу, 17 –газдарды шағару) 3.19 сурет. Плазмалық-химиялық синтездеу ӨЖЖ қондырғысының сұлбанұсқасы Плазмалық – химиялық синтездеу үшін бастапқы өнімдер ретінде металдардың хлоридтері, металлдық ұнтақтар, кремний және металдық органикалық қосылыстары қолданылады.Қарастырғандай типіндегі ӨЖЖ-қондырғылары және плазма-химиялық нитраттардың, оксидттердің және т.б. ұнтақтары ЖАҚ «Наноматериалы» (Черноголовка, Москеу обласы) фирмасында дайындалады. Плазмалық-химиялық технологиясы масштабтық қиын балқитын металдардың (W, Мо), қосылыстарын (TiN, AlN, Аl2О3, SiC, Si3N4, Ti(C,N) және т.б.), сонымен бірге композициялықSi3N4 + SiC, TiB2+TiN және т.б. типтегі объектлерді алуды қамтамасыз етеді. Плазмалық-химиялық синтездің өзгешеліктеріне байланысты (үрдістердің изотермиялық еместігі, бөлшектердің коагуляциялану мүмкіндігіжәне т.б.), көптеген жағдайларда алынған бөлшектердің өлшемі бойынша бөлінісушілері айтарлықтай кең. жүктеу/скачать 3,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|