Наноқұрылымдар мен наноматериалдарды алудың химиялық, физикалық, механикалық және механохимиялық әдістері

Наноқұрылымдар мен наноматериалдардың алу әдістері

Орындаған: Төлеутаева Сабина

Курс: 4

Қабылдаған: Матниязова Г. К.

Қазіргі уақытта наноматериалдарды алудың көптеген әдістері мен әдістері әзірленді. Бұл, бір жағынан, наноматериалдардың құрамы мен қасиеттерінің әртүрлілігіне байланысты болса, екінші жағынан, бұл заттардың осы класының ауқымын кеңейтуге, жаңа және бірегей үлгілерді жасауға мүмкіндік береді. Наноөлшемді құрылымдардың қалыптасуы фазалық түрлену, химиялық әрекеттесу, қайта кристалдану, аморфизация, жоғары механикалық жүктемелер және биологиялық синтез сияқты процестер кезінде болуы мүмкін.

Наноқұрылымдар мен наноматериалдарды алудың химиялық әдістері

Сағат лазерлік абляция графит нысанасы жоғары температуралы реакторда буланады, одан кейін конденсацияланады, өнім шығымы 70% жетеді. Бұл әдіспен диаметрі бақыланатын бір қабырғалы көміртекті нанотүтіктер шығарылады. Алынған материалдың жоғары құнына қарамастан, лазерлік абляция технологиясын өнеркәсіптік деңгейге дейін кеңейтуге болады, сондықтан нанотүтіктердің жұмыс аймағының атмосферасына түсу қаупін қалай жою туралы ойлану маңызды. Соңғысы процестерді толық автоматтандыру және өнімді орау сатысында қол еңбегін алып тастау арқылы мүмкін болады.

Химиялық булардың тұндыру металл бөлшектерінің (көбінесе никель, кобальт, темір немесе олардың қоспалары) катализатор қабаты бар субстратта кездеседі. Нанотүтіктердің өсуін бастау үшін реакторға газдың екі түрі енгізіледі: технологиялық газ (мысалы, аммиак, азот, сутегі) және құрамында көміртегі бар газ (ацитилен, этилен, этанол, метан) . Нанотүтіктер металл катализатор бөлшектерінде өсе бастайды. Бұл әдіс өнеркәсіптік ауқымда ең перспективалы болып табылады, себебі оның төмен құны, салыстырмалы қарапайымдылығы және катализатор көмегімен нанотүтіктердің өсуін басқару мүмкіндігі.

Химиялық буларды тұндыру арқылы алынған өнімдердің егжей-тегжейлі талдауы кем дегенде 15 ароматты көмірсутектердің бар екенін көрсетті, оның ішінде 4 улы полициклді көміртекті қосылыстар анықталды. Полициклді бензапирен, белгілі канцероген, өндірістің жанама өнімдерінің құрамында ең зиянды деп танылды. Басқа қоспалар планетаның озон қабатына қауіп төндіреді.

Наноқұрылымдар мен наноматериалдарды алудың физикалық әдістері

Фуллерендер алудың ең тиімді жолы доғалық разряд плазмасында графит электродты термиялық бүрку, гелий атмосферасында жану. Екіграфит электродтары арасында электр доғасытұтанады,

онда анод буланады. Күйе 1-ден 40%-ға дейін (геометриялықжәне технологиялық параметрлеріне байланысты) фуллерендерден тұрады. Фуллеренді құрамдыкүйеден алу үшін бөлу және тазарту, сұйықэкстракция және колонна . Өнімділік бастапқы графит күйесініңсалмағының 10% аспайды, ал соңғы өнімде C 60: C 70 қатынасы 90: 10 құрайды. Бүгінгі күнінарықтағы барлық фуллерендер осы. әдіспен алынған.

Қолдану доғалық разряд графиттік анодтыңқарқынды термиялық булануы жүреді жәнекатодтың соңғы бетінде ұзындығы шамамен 40 мкм болатын шөгінді (анод салмағының ~ 90%) пайдаболады. Катодта орналасқан нанотүтіктершоғырлары тіпті қарапайым көзге де көрінеді. Бөренелердің арасындағы кеңістік және жалғыз толтырылған. Көміртек мөлшері 60%-ға дейін жетуімүмкін, ал алынған бір қабырғалы шағын диаметрлі (1-5 нм) бірнешемикрометрге дейін жетуі мүмкін.

Наноқұрылымдар мен наноматериалдарды алудың механикалық және механохимиялық әдістері

Сондай-ақ әдіс кеңінен қолданылады материалдарды механикалық ұнтақтау, онда шарикті, планетарлық, центрифугалық, діріл диірмендері, сонымен қатар гироскопиялық құрылғылар, аттриторлар және симолойерлер қолданылады. «Техника и Технология Дизинтеграция» ЖШС өнеркәсіптік планетарлық диірмендерді пайдалана отырып, ұсақ ұнтақтар мен наноұнтақтарды шығарады. Бұл технология өнімділікке 10 кг/сағ-тан 1 т/сағ-қа дейін жетуге мүмкіндік береді, төмен бағамен және өнімнің жоғары тазалығымен, бақыланатын бөлшектердің қасиеттерімен ерекшеленеді.

Әдісті жүзеге асыру оңай, материалды көп мөлшерде алуға мүмкіндік береді. Салыстырмалы түрде қарапайым қондырғылар мен технологиялардың механикалық ұнтақтау әдістеріне қолайлы болуы да ыңғайлы, әртүрлі материалдарды ұнтақтауға және қорытпа ұнтақтарын алуға болады. Кемшіліктерге бөлшектердің өлшемдерінің кең таралуы, сондай-ақ механизмдердің абразивті бөліктерінен алынған материалдармен өнімнің ластануы жатады.

Сусымалы материалдарда наноқұрылымды қалыптастыру үшін салыстырмалы төмен температурада үлгілер құрылымында үлкен бұрмалануларға қол жеткізуге мүмкіндік беретін арнайы механикалық деформация схемалары қолданылады. Осыған сәйкес, ауыр пластикалық деформацияға келесі әдістер жатады:

• Жоғары қысымды бұралу;

• Тең арналы бұрыштық престеу (ECU-басу) ;

• Жан-жақты соғу әдісі;

• Тең арналы бұрыштық сорғыш (ECU-сорғыш) ;

• Құм сағаты әдісі;

• Сырғымалы үйкеліс әдісі.

• Қазіргі уақытта нәтижелердің көпшілігі алғашқы екіәдіспен алынды. Соңғы уақытта әртүрліорталардың механикалық әрекетін пайдаланаотырып, наноматериалдарды алу әдістері жасалды. Бұл әдістерге кавитациялық-гидродинамикалық, діріл әдістері, соққы толқыны әдісі, ультрадыбыстық ұнтақтау және детонациялықсинтез жатады.