Наноматериалы. СабакКитжанАзамат. Методы получения наноматериалов
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
Методы получения наноматериалов Классификация нанотехнологий основана на природе основного процесса, приводящего к синтезу наноматериалов. Методы получения наноматериалов разделяются на механические, физические, химические и биологические. К основным классам нанотехнологий относятся: эпитаксиальная технология, (эпитаксия - ориентированный рост одного монокристалла на поверхности другого или подложки); нанолитография (литография – способ плоской печати, при котором печатной формой служит твердая печать, которая вдавливает рельеф в подложку), зондовые нанотехнологии. Методы получения наночастиц: Измельчение твердых материалов Диспергирование жидкостей (расплавов) Физическое вакуумное осаждение Химическое вакуумное осаждение Лазерная абляция Золь-гель-метод Химическое осаждение Синтез наночастиц в мицеллах Гидротермический синтез Пиролиз Плазмохимический метод 2.7.3. Механические методы получения нанопорошков Измельчение твердых материалов (механосинтез). При дроблении до крупных частиц расход энергии пропорционален объему разрушаемого тела. При получении наноразмерных частиц работа измельчения в основном 100 пропорциональна площади образующейся поверхности. Механическое измельчение производят шаровыми мельницами. Частицы хрупких материалов приобретают осколочную форму, частицы пластичных материалов - чешуйчатую форму. Технологический цикл дробления длится 1-100 часов в шаровых мельницах до нескольких суток в вибромельницах.300 часов. Пример. При механосинтезе в вибромельнице сплавов Fe Ni Fe Al достигается высокий уровень сплавления с размером частиц нанопорошков 5-15 нм. В системах Ni Al , Fe Al , Cu Al образуются интерметаллиды. На рис. 2.2 показана вихревая мельница для ковких металлов. Основные ударные и истирающие усилия возникают при соударениях частиц самого материала. В рабочей камере пропеллеры вращаются в противоположных направления с равными скоростями 50 об/сек. Измельченные частицы удаляются из рабочего пространства в приемную камеру. В вихревых мельницах отсутствует загрязнение порошка материалом мелющих тел.  Рис. 2.2. Вихревая мельница 1-рабочая камера, 2-пропеллеры, 3-бункер, 4-насос, 5-приемная камера, 6-отсадочная камера. Преимущества: сравнительная простота технологии, универсальность, возможность получения порошков сплавов и интерметаллидов, композитов. Недостатки: не получаются порошки с одинаковым размером и заданной формой частиц, всегда происходит частичное загрязнение порошков продуктами рабочих тел мельниц. Интенсивная пластическая деформация. Образцы должны иметь форму дисков. 1.Кручение под высоким давлением. Образец помещается между пуансонами и сжимается до нескольких Гигапаскалей. Верхний пуансон вращается. 101 Алюминиевые сплавы при закаливании образов измельчаются до50 нм. Al Cu Mg  Рис. 2.3. Принцип способа деформации кручением под высоким давлением. [5] 2.Равноканальное угловое прессование (РКУ-прессование.) Образцы неоднократно продавливаются через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, соединенными под прямым углом. Размер зерен на 100 -150 нм выше, чем при деформации кручением. См.рис. II.4.  Рис. 2.4. Принцип способа равноканального углового прессования. [5] 3.Кавитационно-гидродинамический метод. При подаче ультразвука с частотой выше 16 кГц в жидкость образуются кавитационные пузырьки газ, которые схлопываются, создавая ударные волны с давлением 1000 МПа, которые механически разрушают поверхность образца находящегося в жидкости. Методом детонационного синтеза в промышленных масштабах, взрывая смеси тринитротолуола и гексагена в соотношении в специальных камерах, создавая давление 15 ГПа и температуру 3000 К в течении 0,2-0,5 сек, получают наночастицы алмазов размером 4-5 нм с 8-9% выходом конечного продукта. 50:50 Методы химического диспергирования  свойства конечных порошков регулируются в ходе их получения; возможны двойные и тройные композиции с равномерным распределением компонентов. Недостатки: многостадийность процесса, потеря части продукта в гелиевом осадке, невысокая производительность. |