Детонационный синтез

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез

Сущность. За счет высокоэкзотермической реакции между порошками исходных веществ, спрессованными в заготовку, в системе из-за неравновесности и эффекта «наследования формы» продукты приобретают наномасштабные размеры. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез - это автоволновой процесс, аналогичный распределению волны горе­ния, но не в газовой среде, а в твердых веществах.

Регулирование. Размер частиц исходного порошка, концентрация частиц, темпы охлаждения определяют количество центров кристаллизации и размер образующейся нанофазы.

Модификации. Одним из исходных веществ может выступать газообразный компонент из среды, окружающей заготовку для синтеза.

Для получения порошков используют эффект саморассыпания или дополнительную механическую или ультразвуковую обработку.

Достоинства. Синтез наноматериалов в одну стадию, которая не требует высоких энергетических затрат.

Недостатки. Большое количество агрегированных частиц, невысокий выход целевого продукта, необходимость в тонком измельчении исходных веществ.

Применение. Метод позволяет синтезировать порошки тугоплавких соединений, абразивные пасты, керамику, детали и изделия заданных форм, огнеупоры, высокотвердые материалы.

Сущность. Инициирование взрыва в смеси исходных веществ приводит к импульсному возрастанию давления и температуры, что определяет крайнюю неравновесность процесса и всей системы. В такой системе возможно получение наночастиц с узким распределением по размеру.

	Размеры наноструктур. Частицы, полученные ударно-волновым методом, имеют размеры -50 нм, детонационным - 1-5 нм, при этом часто наблюдается образование агрегатов (до 5 мкм), В том числе и фрактальных. Модификации. Ударно-волновой синтез отличается от детонационно-волнового синтеза тем, что в первом случае к
Рис. 2.10. Углеродные нанотрубки, полученные детонационным методом

исходной смеси добавляется взрывчатое вещество, а во втором -исходные материалы для синтеза обладают детонационными. свойствами.

Достоинства. Чрезвычайно узкое распределение по размерам.

Недостатки. Специальное оборудование, трудоемкий подбор условий синтеза.

Применение. Синтез ультрадисперсных алмазов, стабильных при высоких давлениях фаз, синтез нитрида углерода, оксидов, нитевидных нанокристаллов MgO.

Наноалмазы получают либо путем ударно-волновой обработки смесей графита с металлами при 20-40 ГПа и длительно­сти воздействия ударной волны 10-20 мкс (размер частиц алмазов 4 нм), либо путем детонации взрывчатых веществ; имеющих недостаток кислорода. В полученных порошках содержится около 75% алмазных частиц и 25% неалмазных (сажа, графит и др.), последние удаляют путем обработки в азотной кислоте под давлением и при нагревании. Ультрадисперсные алмазы нашли широчайшее применение при производстве различных материалов, в технике обработки поверхности, медицине.

Дата добавления: 2014-01-13