Спосіб отримання наночастинок електропровідних матеріалів і колоїдних розчинів наночастинок електропровідних матеріалів “плазмова абляція”

Спосіб отримання наночастинок електропровідних матеріалів і колоїдних розчинів наночастинок електропровідних матеріалів, заснований на 3 38230 4 Productuon bulk amophous P77, 5Sil6, 5Cu6 in conВідомий спосіб отримання колоїдних розчинів tainerless lonogravity en vironment Appl. Phys. Zett., наночастинок, заснований на електричних вибухах 1981, vol.38, N3,p.l35-137.]. ділянок поверхні металевих електродів і металеНедоліком відомого способу є низька продуквих гранул, що знаходяться в електричному лантивність. цюзі, шляхом дії на них імпульсним електричним Відомий спосіб отримання наночастинок елекструмом з амплітудою імпульсів більше 1000 А і тропровідних матеріалів, що включає помішування тривалістю менше 100мкс і охолоджуванні продукв камеру з діелектричною рідиною електродів і тів вибухів у воді [Патент України № 23564. СПОздійснення між ними імпульсного електричного СІБ ОТРІМАННЯ КОЛОЇДНИХ РОЗЧИНІВ МЕТАрозряду з утворенням дуги. При цьому вимірюють ЛІВ. МПК (2006) B01J 13/00, B22F 9/14. Опубл. відстань між електродами і підтримують його по25.05.2007. Бюл.№7.] стійним, здійснюють проточний рух діелектричної Спосіб об'єднує дві ознаки синтезу наночастирідини через камеру, вимірюють температуру діенок «зверху-вниз» і «знизу-вверх». Недоліком сполектричної рідини на вході і виході з камери і підсобу є широка крива розподілу наночастинок за тримують в заданих межах значення температури розмірами. як на вході, так і на виході з камери, змінюючи виВідомий спосіб отримання наночастинок лазетрату діелектричної рідини, що проходить через рною абляцією поверхні матеріалу, що включає камеру, і забезпечують різницю температур діелеподачу матеріалу мішені і матеріалу серцевини, ктричної рідини на виході з камери і на вході в каабляцію вищезазначеного матеріалу мішені з меру не більш 7°С [Патент России №2272697. утворенням матеріалу частинок мішені, що виноСПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НАНОЧАСТИЦ. МПК сяться; нанесення покриття на матеріал серцевиB22F9/14 (2006.01). Опубл. 2006.03.27]. ни з вищезазначеного матеріалу частинок мішені, Недоліком способу є низька продуктивність, що виносяться. При цьому спосіб здійснюється обумовлена тим, що генерація наночастинок здійпри тиску приблизно 10Торр або вище, а вказана снюється в одному розрядному проміжку між елекабляція досягається використовуванням лазера, тродами. вибраного з іонних лазерів, напівпровідникових Відомий спосіб отримання наночастинок елеклазерів і імпульсних ексимерних лазерів [Заявка тропровідних матеріалів, що включає диспергуРоссии №2001135712. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ вання матеріалу шляхом дії на вістрійний катод з ПОКРЫТИЙ НА ЧАСТИЦЫ И ЧАСТИЦЫ. ПОЛУпровідного матеріалу з радіусом кривизни вістря ЧЕНЫЕ ЭТИМ СПОСОБОМ. МПК А61К9/50. не більше 10мкм електричного поля з напруженісОпубл. 2003.09.27]. тю поля на вершині вістря не менше 107В/см, поСпосіб об'єднує дві ознаки синтезу наночастидачу отриманих рідких крапель цього матеріалу в нок: «зверху-вниз» і «знизу-вверх». Недоліком плазму електричного розряду з тривалістю імпульспособу є широка крива розподілу наночастинок су не менше 10мкс, створюваного в інертному газі за розмірами. при тиску 10-3-10-1Па між електродами при різниці Найближчим до пропонованого є спосіб отрипотенціалів не менше 2кВ і одночасній дії магнітмання наночастинок лазерною абляцією поверхні ним полем напруженістю не менше 600Ге, нормаматеріалу шляхом швидкого випаровування речольним до згаданого електричного поля, що ствовини, утворення плазми, дії на речовину, що абрює згадану плазму, охолоджування в інертному лює, плазмою так, що речовина розпадається і газі рідких наночастинок, що утворилися в згаданій іонізується, а потім конденсується в наночастинки плазмі, до затвердіння і нанесення отриманих твез перенасиченої пари при швидкому охолоджуванрдих наночастинок на носій [Патент России ні [Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. №2265076. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСЮ.Д.Третьякова. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - с. 114ТИЦ. МПК7 С23С4/00, МПК B01J2/02, МПК 115]. B22F9/00. Опубл. 2005.11.27]. Спосіб об'єднує дві ознаки синтезу наночастиНедоліком способу є складність і низька пронок: «зверху-вниз» і «знизу-вверх». Недоліком дуктивність, оскільки генерація частинок здійснюспособу є його складність і необхідність застосується тільки в одному розрядному проміжку. Це вання потужних лазерів, що призводить до дорожобмежує можливість застосування способу в прочання отриманих наноматеріалів. Для лазерної мислових масштабах. абляції зазвичай використовують лазери потужнісВідомий спосіб отримання наночастинок шлятю не менше 0,5 кВт при густині опромінювання не хом електричного вибуху дроту при пропусканні менше 1-Ю4 Вт/см 2 [див. патент России через нього електричного струму, при густині №2302371. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОСТЕНструму, достатній для запобігання неоднорідного НЫХ УГЛЕРОДНЫХ Н АНОТРУБОК, УСТАНОВКА нагріву заготівки [Патент RU №2115515. Седой ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И СПОСОБ ИЗГОB.C. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ УГЛЕРОДНЫХ МИНЫХ ПОРОШКОВ НЕОРГ АНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ. ШЕНЕЙ. МПК С01В31/02 (2006.01), В82ВЗ/00 МПК 6 B22F9/14. Оп убл. 20.07.1998]. (2006.01) . Опубл. 2007.07.10]. Основними недоліками цього способу є низька В основу корисної моделі поставлені задачі продуктивність, обумовлена наявністю трудомістспрощення способу, підвищення його продуктивкого підготовчого періоду, пов'язаного з складною ності і зниження вартості отриманих наноматеріатехнологією подачі дроту, а також обмеження на лів. Це досягається тим, що абляцію поверхні елечастоту вибухів через механічні операції, необхідні ктропровідних матеріалів здійснюють плазмою, для подачі заготівок в зону реактора. утвореною в розрядному проміжку імпульсним електричним струмом. 5 38230 6 Запропонований, як і відомий спосіб отриманнерація плазми здійснювалася в розрядному проня наночастинок електропровідних матеріалів і міжку при величині імпульсного електричного колоїдних розчинів наночастинок електропровідструму через розрядний проміжок 220А і енергії них матеріалів заснований на абляції поверхні електричного імпульсу 100Дж. За рахунок плазмоматеріалів шляхом сублімації речовини з поверхні вої абляції здійснювалось вибухоподібне дисперпід дією енергії, що вводиться в матеріал, конденгування вольфраму з утворенням отворів в плассації перенасиченої пари в наночастинки при тині. Ділянки поверхні вольфрамових пластин в швидкому охолоджуванні перенасиченої пари в локалізованих зонах вибухоподібне руйнувалися рідині і, відповідно до цієї пропозиції, абляцію поплазмою на найдрібніші наночастинки і пару. Проверхні електропровідних матеріалів здійснюють дукти руйнування матеріалу направляли у воду і дією на матеріали струменем плазми, утвореної в дуже швидко охолоджували в ній. В результаті, в розрядному проміжку при величині імпульсного рідині накопичувався нанодисперсний металевий електричного струму через розрядний проміжок не порошок вольфраму. Поверхня вольфрамових менше 200А і енергії електричного імпульсу не пластин після плазмової абляції мала вигляд, поменше 50Дж. казаний на Фіг.2, Фіг.3, Фіг.4. Дія кожного імпульсу Абляцію поверхні електропровідних матеріалів призводила до яскраво вираженої абляції вольфздійснюють дією на матеріали струменем плазми, рамової пластини з утворенням отворів в ній, що утвореної в розрядному проміжку. Це спрощує демонструє високу продуктивність способу. спосіб, оскільки для отримання плазми не вимагаПриклад 2. Наночастинки міді одержували абється дорогих потужних лазерів. ляцією поверхні мідних пластин шляхом дії на маАбляцію поверхні електропровідних матеріалів теріал плазмою. Спосіб здійснювали за допомогою здійснюють при величині імпульсного електричноустановки, як і в Прикладі 1 [див. Косинов Н.В. го струму через розрядний проміжок не менше Фракталы в плазме. Физический вакуум и природа, 200А і енергії електричного імпульсу не менше №5, 2002, с. 168-176.]. Генерація плазми здійсню50Дж. Авторами експериментальне встановлено, валася в розрядному проміжку при величині імпущо при струмі через розрядний проміжок менше льсного електричного струму через розрядний 200А значно зменшується продуктивність способу проміжок 200 А і енергії електричного імпульсу унаслідок малої енергії плазми. При енергії елект80Дж. За рахунок плазмової абляції здійснювалось ричного імпульсу менш 50Дж також зменшується вибухоподібне диспергування матеріалу мідних продуктивність способу. пластин. Ділянки поверхні пластин в локалізоваКонденсацію перенасиченої пари в наночастиних зонах вибухоподібне руйнувалися на найдрібнки і швидке охолоджування перенасиченої пари ніші наночастинки і пару. Продукти руйнування здійснюють в рідині, наприклад, у воді. Це дозвоматеріалу плазмою направляли у воду і дуже ляє отримати добре розчинні у воді наночастинки швидко охолоджували в ній. В результаті, в рідині з високою біологічною і хімічною активністю. накопичувалися наночастинки міді. Поверхня мідНа малюнках представлені фотографії матеріних пластин після плазмової абляції мала вигляд, алів після абляції їх поверхні плазмою. На Фіг.1 показаний на Фіг.5. Дія кожного імпульсу призвопоказана фотографія різних матеріалів (вольфдила до яскраво вираженої абляції мідної пластирам, мідь, алюміній, тантал) після абляції поверхні ни з утворенням кратерів на місці випарованого плазмою. На Фіг.2, Фіг.3, Фіг.4 крупним планом металу, що демонструє високу продуктивність показані пластини вольфраму з отворами, утвореспособу. ними після абляції поверхні пластин плазмою. На Приклад 3. Наночастинки алюмінію одержуваФіг.5 показані пластини міді з поглибленнями, ли абляцією поверхні алюмінієвих пластин шляутвореними після абляції поверхні пластин плазхом дії на матеріал плазмою. Спосіб здійснювали мою. На Фіг.6 показана крупним планом пластина за допомогою установки, як і в Прикладі 1 [див. алюмінію з поглибленням, утвореним після абляції Косинов Н.В. Фракталы в плазме. Физический ваповерхні пластини плазмою. На Фіг.7 показана куум и природа, №5, 2002, с. 168-176.]. Генерація пластина вольфраму, абляцію поверхні якої здійсплазми здійснювалася в розрядному проміжку при нювали при різній величині імпульсного електричвеличині імпульсного електричного струму через ного струму через розрядний проміжок і енергії розрядний проміжок 200А і енергії електричного електричного імпульсу. На Фіг.7 зліва вгорі незнаімпульсу 55Дж. За рахунок плазмової абляції здійчна абляція при величині імпульсного електричноснювалось вибухоподібне диспергування матеріаго стр уму через розрядний проміжок менше 200 А і лу алюмінієвої пластини. Поверхня алюмінієвої енергії електричного імпульсу менш 50Дж. На Фіг.7 пластини після плазмової абляції мала вигляд, справа внизу значна абляція при величині імпульпоказаний на фиг.6. сного електричного струму через розрядний проПриклад 4. Наночастинки вольфраму одержуміжок більше 200А і енергії електричного імпульсу вали абляцією поверхні вольфрамових пластин більш 50Дж. шляхом дії на матеріал плазмою при різній енергії Приклад 1. Наночастинки вольфраму одержуплазми. Спосіб здійснювали за допомогою установали абляцією поверхні вольфрамових пластин вки, як і в Прикладі 1 [див. Косинов Н.В. Фракталы шляхом дії на матеріал плазмою. Спосіб здійснюв плазме. Физический вакуум и природа, №5, вали за допомогою установки, що генерує стру2002, с. 168-176.]. Генерація плазми в одному вимінь плазми, утвореної в розрядному проміжку і падку здійснювалася в розрядному проміжку при напрямі струменя плазми на вольфрамову мішень величині імпульсного електричного струму через (див. Косинов Н.В. Фракталы в плазме. Физичесрозрядний проміжок 120А і енергії електричного кий вакуум и природа, №5, 2002, с. 168-176.). Геімпульсу 10Дж. При цьому не здійснювалось дис 7 38230 8 пергування вольфраму (Фіг.7, зображення зліва). цьому випадку за рахунок плазмової абляції здійсПісля цього генерація плазми здійснювалася в нювалось вибухоподібне диспергування вольфрарозрядному проміжку при величині імпульсного му з утворенням отвору в пластині (Фіг.7, зобраелектричного струму через розрядний проміжок ження справа). 220А і енергії електричного імпульсу 100Дж. В 9 38230 10 11 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 38230 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601