Спосіб виготовлення нанокомпозитного матеріалу

Реферат: Спосіб виготовлення нанокомпозитного матеріалу включає багатоступеневий температурний синтез, з вихідних компонентів літію карбонату і борної кислоти одержування порошку літію тетраборату. Додатково до порошку літію тетраборату додають 1 % ваг. дрібнозернистого нітрокислого срібла, стоплюють суміш в атмосфері повітря при температурі 1300±50 К з наступною гомогенізацією, вирізають пластини, їх полірують і відпалюють в атмосфері водню при температурі скловання. UA 92956 U (12) UA 92956 U UA 92956 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі нелінійної оптики і може бути використана для генерації гармонік вищих порядків та проведення енергообміну під час двохвильової взаємодії, дозволяє отримати додатній нелінійний показник заломлення третього порядку в нанокомпозитному матеріалі в оптичному діапазоні частот. Відомий спосіб виготовлення нанокомпозитного матеріалу, за яким у скло імплантують іони срібла (Нелинейный оптический отклик наночастиц серебра и меди в ближнем ультрафиолетовом спектральном диапазоне // Танеев Р.А., Ряснянский А.И., Степанов А.Л. // ФТТ. - 2004. - Т. 46. - С. 341-346), що дозволяє змінити величину нелінійного показника заломлення. Спосіб не дозволяє змінити знак нелінійного показника заломлення. Відомий спосіб створення рідин CS2 з додатнім нелінійним показником заломлення третього порядку (Саржевский Л.М. Оптика Т.2 / Л.М. Саржевский // Университетское: Минск, 1986. - 320 с.), в яких можливий енергообмін під час двохвильової взаємодії. Спосіб дозволяє отримати ефект лише в рідинах, а нелінійний показник заломлення третього порядку є на декілька порядків меншим, ніж в пропонованому матеріалі. Найближчим аналогом є спосіб виготовлення тетраборатного скла (Патент SU 1415663 А1 від 04.11.86), який ґрунтується на багатоступеневому температурному синтезі з вихідних компонентів літію карбонату і борної кислоти. Спосіб не дозволяє отримати нанокомпозитний матеріал, в якому виникає двохвильова взаємодія. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб виготовлення нанокомпозитного матеріалу шляхом додавання до вихідного матеріалу дрібнозернистого нітрокислого срібла, стоплювання суміші в атмосфері повітря з наступною гомогенізацією, поліруванням та відпалом в атмосфері водню при температурі скловання, що дає змогу отримати нанокомпозитний матеріал з фокусуючими властивостями. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення нанокомпозитного матеріалу, за яким багатоступеневим температурним синтезом з вихідних компонентів літію карбонату і борної кислоти одержують порошок літію тетраборату, при цьому до порошку літію тетраборату додають 1 % ваг. дрібнозернистого нітрокислого срібла, стоплюють суміш в атмосфері повітря при температурі 1300 ± 50 К з наступною гомогенізацією, вирізають пластини, їх полірують і відпалюють в атмосфері водню при температурі скловання. Автори запропонували ввести до вихідної суміші дрібнозернисте нітрокисле срібло і провести відпал матеріалу, внаслідок чого срібло у структурі скла відновлюється і виходить на поверхню, утворюючи металічні наночастинки у приповерхневому шарі скла. Утворення наночастинок срібла у приповерхневому шарі призводить до зміни знаку нелінійного показника заломлення третього порядку n2 і матеріал набуває фокусуючих властивостей на відміну від тетраборатного скла, для якого цей показник є від'ємним, а матеріал має дефокусуючі властивості. Фіг. 1. Схема Z-сканування, де: 1 - лазер; 2 - збірна лінза; 3 - зразок; 4 - діафрагма; 5 фотоприймач. Фіг. 2. Залежність нормалізованого пропускання для відпалених у водні стекол в схемі Z сканування: 1 - нелеговане скло Li2B4O7; 2 - скло Li2B4O7:Ag зі сформованими наночастинками Ag. Суть способу Z-сканування полягає у вимірюванні пропускання І зразка при переміщенні його вздовж осі Z сфокусованого лазерного променя (Фіг. 1) в околі фокусу (Z=0). В результаті отримують залежність нормалізованого пропускання І зразка від густини оптичної потужності, що залежить від положення зразка Z (Фіг. 2). В Z-скан експерименті (Фіг. 1) відносна інтенсивність пропускання для розсіюючого матеріалу - тетраборатного скла, зменшується при проходженні від збіжного до розбіжного пучка. Це відповідає від'ємному значенню показника заломлення третього порядку n2. (Фіг. 2, крива 1. Див. інтенсивність при Z = -3….3). Для пропонованого матеріалу (Фіг. 2, крива 2) у цьому ж діапазоні інтенсивність зростає, тобто n2 > 0. Приклад 1. Для приготування скла Li2B4O7:Ag спочатку проводять синтез самої сполуки Li2B4O7. Для цього використовують літію карбонат Lі2СО3 і борну кислоту Н3ВОз високої степені чистоти. Підготовлену за стехіометричним складом суміш вихідних хімреактивів поміщають в керамічний тигель і багатоступеневим температурним синтезом, що відповідає хімічній реакції Li2CO3 + 4Н3ВО3 → Li2B4O7 + СО2 + 6Н2О, отримують порошок Li2B4O7 з Тплав. = 1198 К. У цей порошок додають дрібнодисперсне нітрокисле срібло AgNO3 з розрахунку 1 % ваг. і готують скло стоплюванням у Аl2Оз тиглі в 1 UA 92956 U 5 10 15 атмосфері повітря при температурі 1270К. Розтоп гомогенізують упродовж 0,5 год. і виливають у металічну форму, яка знаходиться при кімнатній температурі. Із отриманого скла вирізають 3 пластинки розміром 10 × 7 × 1 мм , їх поверхні полірують, а відпал в атмосфері Н2 проводять при тиску газу 700 мм рт. ст. при температурі 720 ± 5 К, що відповідає температурі скловання Li2B4O7. Час відпалу 3-4 год. У отриманих зразках після відпалу в приповерхневому шарі утворюються наночастинки срібла, а нелінійний показник заломлення міняє свій знак з від'ємного на додатній і складає n2 = -4 5,7 × 10 см/Вт, що відповідає матеріалу з фокусуючими властивостями. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб виготовлення нанокомпозитного матеріалу, за яким багатоступеневим температурним синтезом з вихідних компонентів літію карбонату і борної кислоти одержують порошок літію тетраборату, який відрізняється тим, що до порошку літію тетраборату додають 1 % ваг. дрібнозернистого нітрокислого срібла, стоплюють суміш в атмосфері повітря при температурі 1300±50 К з наступною гомогенізацією, вирізають пластини, їх полірують і відпалюють в атмосфері водню при температурі скловання. 2 UA 92956 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3