СИНТЕЗ НАНОДИСПЕРСНЫХ ВЕЩЕСТВ ПУТЁМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКОВ Ачинский район, 2012г.

Цель исследования: Рассмотреть процессы получения нанодисперсных веществ методом электрического взрыва проводников (ЭВП). Создать экспериментальную установку для получения нанопорошков методом ЭВП. Задачи исследования: познакомиться с историей нанотехнологий; изучить и проанализировать накопленный материал теоретического и экспериментального характера, касающийся вопросов развития способов получения наноматериалов; привести примеры применения наноматериалов в различных областях науки и техники; на основе полученных результатов, сравнить метод ЭВП с существующими методами получения наноматериалов и сделать вывод.

ВВЕДЕНИЕ Проблема получения тонкодисперсных порошков металлов, сплавов, соединений и сверхмелкозернистых материалов из них, предназначенных для различных областей техники, давно обсуждается в литературе. В последнее десятилетие, интерес к данной теме существенно возрос, так как обнаружилось, что уменьшение размера кристаллитов ниже некоторой пороговой величины может приводить к значительному изменению свойств. Такие эффекты появляются, когда средний размер зерен не превышает 100 нм, и наиболее отчётливо наблюдаются, когда размер зерен менее 10 нм. Изучение свойств сверхмелкозернистых материалов требует учёта не только их состава и структуры, но и дисперсности. Поликристаллические сверхмелкозернистые материалы со средним размером зерен от нм, называют обычно субмикрокристаллическими, а со средним размером зерен менее 40 нм – нанокристаллическими.

Создание нанопорошков металлов методом электрического взрыва проводников Для получения нанопорошков требуется зарядить конденсаторную батарею (3) до напряжения 4 – 4,5кВ. На рисунке приведена схема подключения конденсатора (3) к высоковольтному блоку. Установка для получения нанопорошков: 1 – взрываемый проводник, 2 – разрядник, 3 – конденсаторная установка. На рисунке изображена разрядная платформа, которая помещается в купол для произведения процесса ЭВП.

Фотография купола из закалённого стекла с притёртой крышкой Фотография экспериментальной установки

На фотографиях зафиксирована динамика электрического взрыва металлического проводника:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ технической и научной литературы по данной проблеме показал, что на сегодняшний день существует достаточно большое количество методов и технологий получения ультра и нанодисперсных веществ. Самыми распространёнными являются методы: газофазного синтеза, плазмохимического синтеза, осаждения из коллоидных растворов, термического разложения и восстановления, механического и детонационного синтеза. Как один из распространённых методов синтеза в данной работе рассмотрен метод получения нанопорошков металла путём электрического взрыва металлического проводника. В результате проведённых в данной работе исследований, в лабораторных условиях была собрана, протестирована и налажена действующая установка для получения нанопорошков оксидов металлов (медь, алюминий).

Метод ЭВП имеет ряд преимуществ перед другими методами, такие как: - возможность получения частиц металлов с высокой физико-химической активностью, которую невозможно обеспечить другими технологиями; - формирование частиц сферической формы наноструктурированных по объему, что обеспечивает их высокую химическую активность; - энергозатраты ниже, чем в других известных нам методах получения сферических металлических наночастиц. Это связано с тем, что в ЭВП- технологии энергия вводится в металл импульсно и объёмно, а не с поверхности, поэтому расход энергии на нагрев окружающей среды относительно низок; - возможность тонкого и гибкого управления параметрами технологического процесса и соответственно свойствами получаемых порошков; - получение широкой гаммы нанопорошков любых металлов и сплавов, которые выпускаются или могут быть изготовлены в виде проволоки или фольги. К основным недостаткам метода ЭВП можно отнести: - высокий уровень шума, возникающего при электровзрыве; - использование инертных газов для предотвращения процессов окисления полученных нанопорошков.