Умкд "Методы получения наноразмерных материалов"
жүктеу/скачать 2.32 Mb. Pdf көрінісі
|
| агрегатному состоянию исходных веществ:
- газофазные - жидкофазные - твердофазные. В настоящем работе мы будем использовать, в качестве основной, классификацию по принципу изменения размера частиц в ходе синтеза. А. ДИСПЕРГАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ 1. Механическое дробление Механическое воздействие приводит к появлению упругих напряжений в кристалле. Вследствие анизотропии кристаллической решетки, особенностей электронных и ионных свойств, различия в природе и энергии химических связей в структуре, релаксация упругих напряжений может осуществляться по различным механизмам. Такими механизмами могут быть колебательное возбуждение, электронное возбуждение и изменение степени ионности химических связей, разрыв связей, перегруппировки атомов, миграция атомов и ионов. Варьируя интенсивность и характер подводимых к твердому телу механических воздействий можно контролировать свойства материалов, полученных механической активацией. Одним из наиболее часто встречающихся эффектов, сопровождающих механическую активацию кристаллов, является разрушение макрокисталлов и макрокристаллитов, приводящее к измельчению частиц вещества. Разрушению предшествуют процессы накопления, взаимодействия и концентрирования дефектов, образование трещин и их распространение по кристаллу. Однако прямое механическое измельчение твердого тела далеко не всегда позволяет получить наночастицы, так как механическая активация 6 приводит к ускорению процессов массопереноса за счет образования метастабильных дефектов, что инициирует сброс избыточной поверхностной энергии . Кроме того, часть запасенной упругой энергии переходит в тепло и температура в зоне удара может заметно повышаться. Все это благоприятствует протеканию процессов рекристаллизации вещества и залечивания дефектов, что препятствует измельчению. Метод механического дробления хорошо отработан для получения нанопорошков металлов и сплавов. Помол оксидных материалов также позволяет получить порошки с размером частиц десятки-сотни нм. Для получения более мелких частиц этих веществ используют другие методы. Для помола используются шаровые, вибрационные, планетарные и другие мельницы. При совместном помоле порошков возможно образование механических сплавов (эффект механохимического сплавления компонетов, несмешивающихся в равновесных условиях). Размер частиц зависит от температуры плавления металла и времени помола (от нескольких часов до нескольких суток). Чем больше температура плавления металла и больше время помола, тем меньший размер частиц может быть достигнут. Например, при одинаковых условиях помола минимальный размер частиц алюминия (температура плавления 660 0 C) составил 20 нм, а вольфрама (температура плавления 3395 0 C) – 6 нм. Особенно мелкие частицы получаются при помоле металлических порошков в среде жидкого азота или аргона (криопомол). Это связано с увеличением хрупкости металлов при понижении температуры. Нанопорошки, полученные в среде жидкого азота, покрыты тонкой поверхностной оксидно-нитридной пленкой, вследствие чего они обладают повышенной стойкостью к спеканию и сохраняют размер частиц при нагревании до 900-950 0 С. Недостатком этого метода является загрязнение порошка материалом мелющих тел, длительность процесса и большая энергоемкость. Кроме того, 7 в ходе помола возможно также образование неравновесных (γ-, δ-) и аморфных фаз, как это было обнаружено при помоле α-Al 2 O 3 . жүктеу/скачать 2.32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|