Спосіб одержання інкапсульованих нанопорошків і установка для його здійснення

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб виготовлення нанопорошків, інкапсульованих в оболонку з солі, шляхом випаровування матеріалу і сольових компонентів у закритому герметичному об'ємі, змішування парових фаз згаданих компонентів і наступної їх конденсації, який відрізняється тим, що у закритому герметичному об'ємі попередньо створюють вакуум, випаровування вищезгаданих компонентів здійснюють шляхом нагріву заготовок матеріалу і солі, покладених у тиглі, які розміщені у закритому об'ємі, за допомогою променевої енергії електронних променів або променів лазера, а конденсацію згаданої суміші здійснюють на поверхню підкладки.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що співвідношення між інтенсивностями парових потоків солі та матеріалу регулюють інтенсивністю парового потоку кожного зі згаданих компонентів окремо.

3. Спосіб за пп. 1 і 2 , який відрізняється тим, що інтенсивність парового потоку кожного зі згаданих компонентів регулюють потужністю електронних або лазерних променів, що опромінюють заготовки солі та матеріалу окремо.

4. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що додаткове регулювання інтенсивності парового потоку кожного зі згаданих компонентів здійснюють шляхом переміщення підкладки у площині, паралельній площинам поверхонь розплавів солі та матеріалу у згаданих тиглях, у бік одного чи другого тигля.

5. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що додаткове регулювання інтенсивності потоку парової фази кожного зі згаданих компонентів здійснюють шляхом розміщення у проміжку між згаданими тиглями з одного боку  і підкладкою - з другого боку екрана з отворами, через які направляються потоки згаданих парових фаз, причому потоки та співвідношення згаданих парових фаз матеріалу і солі направляють через отвори, а інтенсивність регулюють за допомогою зменшення чи збільшення розмірів згаданих отворів у згаданому екрані.

6. Установка для одержання нанопорошків, інкапсульованих в оболонку з солі, яка містить герметичну камеру, в якій розміщені тиглі, що охолоджуються водою, із заготовками солі та матеріалу, на основі якого виготовляються порошки, джерела нагріву солі та матеріалу до температури їх випаровування, та підкладку, на якій конденсуються пари згаданих компонентів, яка відрізняється тим, що додатково має екран, розміщений у проміжку між згаданими тиглями з одного боку і підкладкою - з другого боку, причому згаданий екран має два отвори перемінного розміру та механізм регулювання розміру отворів, який забезпечує переміщення заслінок з отворами змінного перерізу відносно отворів в екрані для проходження потоків парових фаз згаданих компонентів, та механізм переміщення підкладки у площині, паралельній площині поверхонь розплаву солі та матеріалу у бік одного чи другого тиглів, шляхом розміщення підкладки на тримачі, який кріпиться до напрямних, а як джерела підігріву солі та матеріалу до температури їх випаровування використані джерела електронних або лазерних променів.

Текст

1. Спосіб виготовлення нанопорошків, інкапсульованих в оболонку з солі, шляхом випаровування матеріалу і сольових компонентів у закритому герметичному об'ємі, змішування парових фаз згаданих компонентів і наступної їх конденсації, який відрізняється тим, що у закритому герметичному об'ємі попередньо створюють вакуум, випаровування вищезгаданих компонентів здійснюють шляхом нагріву заготовок матеріалу і солі, покладених у тиглі, які розміщені у закритому об'ємі, за допомогою променевої енергії електронних променів або променів лазера, а конденсацію згаданої суміші здійснюють на поверхню підкладки. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що співвідношення між інтенсивностями парових потоків солі та матеріалу регулюють інтенсивністю парового потоку кожного зі згаданих компонентів окремо. 3. Спосіб за пп. 1 і 2 , який відрізняється тим, що інтенсивність парового потоку кожного зі згаданих компонентів регулюють потужністю електронних або лазерних променів, що опромінюють заготовки солі та матеріалу окремо. 4. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що додаткове регулювання інтенсивності парового 2 (19) 1 3 82448 Цей винахід відноситься до способу одержання вакуумним випаровуванням порошків нанорозмірного масштабу з частинками, замкненими в оболонці, яка захищає їх від зовнішнього середовища. Більш конкретно, даний винахід відноситься до одностадійного способу виготовлення інкапсульованих нанопорошків металів взятих з ряду Be, Mg, Al, Ca, Sc, V, Cr, Zn, Fe, Ni, Cu, Ті, Si, Co, Pt, Au, Zr, Mn, Sr, Y, Nb, Mo, Ag, Ba, La, Hf, Ta,W, Pt, Au, Bi, Ce, Sm, та D y або сплавів на їх основі та хімічних сполук цих металів з елементами взятими з ряду В, С, О, Si (надалі матеріал), інкапсульованих в оболонку солі, взятої з ряду NaCl, NaF, KC1, KF, LiCl та LiF або їх сумішей (надалі сіль), за допомогою випаровування матеріалу та солі в замкнутому об’ємі та сумісної конденсації їх парових фаз на металеву підкладку. Відомо, що порошкові матеріали суттєво змінюють свої фундаментальні властивості такі, як температура плавлення, теплота випаровування, енергія іонізації, робота виходу електронів, магнітні властивості і т.п., коли розміри окремих частинок досягають нанорозмірного масштабу (розміри частинок стають меншими за 100нм) [А.И. Гусев, А.А. Ремпель, Нанокристаллические материалы, Москва, Физматгиз, 2001.; Р.А. Андриевский, А.М. Глезер, Физика металлов и металловедение, 1999, т.88, №1, с.50-73.]. Завдяки особливим властивостям нанопорошків, а також нанорозмірному масштабу окремих частинок, нанопорошкові матеріали знаходять широке застосування в якості функціональних матеріалів з особливими магнітними та каталітичними властивостями, енергоактиваторів процесу спікання та присадок до мастильних матеріалів. Крім того, використання нанопорошків відкриває широкі можливості в області створення нових матеріалів і технологій, принципово нових приладів і пристроїв. Так, нанопорошки знайшли широке застосування як вихідна сировина при виробництві нанокомпозитних матеріалів, надпровідників, сонячних батарей, фільтрів, геттерів, компонентів низькотемпературних високоміцних припоїв та ін., високі експлуатаційні властивості яких досягнуті завдяки зменшенню розмірів зерен. Враховуючи вище зазначене, технологія виготовлення нанопорошкових матеріалів є ключовою для вирішення широкого кола задач. При цьому вона повинна забезпечити, окрім структурної та хімічної однорідності порошків, високу їх стійкість до агломерації та взаємодії з атмосферою. Одним із шляхів для досягнення цієї мети є інкапсуляція частинок нанопорошку. Основними способами одержання нанопорошку є спосіб газової фази і спосіб рідкої фази [М.Т. Swihart , Current Opinion in Colloid and Interface Science, v.8, (2003), p. 127-133]. У випадку способу газової фази нанопорошки одержують шляхом випаровування-конденсації в умовах швидкого охолодження, а при застосуванні рідиннофазового способу синтез, наприклад, металевих нанопорошків відбувається з використанням органічних розчинників і полімерів. При отриманні нанопорошків за участю газової фази, випаровування матеріалу здійснюють різни 4 ми способами: у плазмовому стр умені, нагріванням за допомогою електричного струму, лазерним або електронним променем та ін. Разом з тим, ці способи не забезпечують необхідних умов для запобігання зміни хімічного складу порошків, наприклад окисленню поверхні частинок металевого порошку, та їх агломерації з часом. Крім того, при певних концентраціях порошинок в атмосфері можливим стає вибух. З ура хуванням пірофорності порошків та їх високого енергонасичення, при використанні подібних способів неодмінною умовою є інкапсуляція частинок нанопорошку в захисній оболонці, яка запобігає їх агломерації та взаємодії з оточуючим середовищем (атмосферою) або проведення синтезу наночастинок в середовищі, в якому створені частинки зберігаються. У відомих способах за участю рідкої фази для запобігання агломерації частинок використовують полімери, органічні та неорганічні солі. Так, у [патенті №WO2004/078641 від 16 вересня 2004p., кл. МПК В82ВЗ/00; В82ВЗ/00; (ІРС1-7): В82ВЗ/00 (KANG DAE SAM)] представлений рідинно-фазний спосіб отримання металевого нанопорошку інкапсульованого до оксиду кремнію. Процес полягає в сумісному осаджені на поверхню електроду іонів металу, що знаходяться в розчині, та часток оксиду кремнію, отриманих в результаті гідролізу відповідного розчину. Зважаючи на високу хімічну стійкість оксиду кремнію недоліком цього методу є складність вивільнення порошинок від оболонки, в яку вони інкапсульовані, для подальшого використання. У [патенті США №5593740 від 14 січня 1997p., кл. МПК B22F9/12; С23С14/00; С23С14/32; С23С16/26; Н05Н1/24; B22F9/02; С23С14/00; С23С14/32; С23С16/26; Н05Н1/24; (ІРС1-7): Н05Н1/24 (STRUMBAN EMIL Е. і інші)] запропонований спосіб одержання вуглець-інкапсульованого металевого нанопорошка, отриманого випаровуванням у плазмовому струмені. Процес складається з наступних етапів: метал випаровується в дуговій плазмі і змішується з газом, що містить вуглець. Отримана суміш охолоджується з високою швидкістю. В результаті цього формуються металеві наночастинки в оболонці, що вміщує вуглець. Недоліком представленого способу одержання інкапсульованих наночастинок є складність відділення наночастинок від покриваючої їх оболонки, яка формується на основі неорганічних речовин з високою їх інертністю до відомих розчинників. Найбільш близьким по сукупності істотних ознак до пропонованого винаходу й обраний як прототип є розкритий у [патенті №WO9532061 від 30 листопада 1995р., кл. МПК B01J2/00; B22F1/02; B22F9/28; С01В13/22; С01В35/04; C01G23/07; С23С16/30; С23С16/453; С23С16/56; B01J2/00; B22F1/02; B22F9/16; С01В13/20; СО1В35/ОО; C01G23/00; С23С16/30; С23С16/453; С23С16/56; (ІРС1-7): B05D7/00; В29В9/00; С23С16/00; F23J7/00 (AXLEBAU M RICHARD L. і інші)] спосіб отримання нанопорошку, інкапсульованого в сольовій матриці, яка забезпечує йому стійкість до окислення. Відповідно до опису винаходу, нанопорошок, інкапсульовані частинки якого являють со 5 82448 бою метали або інтерметалеві сполуки, одержували шляхом випаровування металевих і сольових компонентів у закритому об’ємі, змішування парових фаз заданих компонентів і наступної їх конденсації. Замкнутий об’єм реактора попередньо заповнювали аргоном, випаровування металевих і сольових компонентів відбувалося у газовому полум’ї з наступною їх конденсацією в атмосфері реактора, зважаючи на високу ступінь пересичення пари в атмосфері реактора. В результаті цього утворюються металеві частинки, інкапсульовані в солі (хлористому натрію). З опису винаходу випливає, що сольова матриця обмежує агломерацію наночастинок та запобігає їх окисленню при вилученні з реактора в атмосферу. Разом з тим, цей спосіб не дозволяє отримувати нанопорошки з високим ступенем хімічної чистоти, оскільки процес формування частинок порошку відбувається в середовищі, насиченому газами та продуктами горіння. Крім того, враховуючи те, що процес зародження частинки та її ріст може відбуватися в частинах реактора з різною насиченістю парами, температурою і ті., цей спосіб не дозволяє контролювати розміри частинок та забезпечити формування нанопорошку з малою дисперсію розподілу частинок за розмірами. В основу винаходу поставлена задача створити спосіб виготовлення порошків металів, сплавів або сполук металів з неметалами (B, C, O, Si), надалі матеріалів, інкапсульованих в інертну оболонку, що забезпечує їм захист від окислення в атмосфері та їх легке видалення шляхом розчинення оболонки, який, завдяки шуканому середовищу, забезпечив би можливість отримання частинок матеріалу наномасштабного розміру, в яких відсутні домішки, що формуються при його взаємодії з газами (оксидів, нітридів і т.і.) та малою дисперсію їх розподілу за розмірами. Поставлена задача вирішена тим, що запропонований спосіб виготовлення нанопорошків матеріалів, інкапсульованих в оболонку з солі, який включає змішування в замкнутому об’ємі парових фаз компонентів, що формують композитну стр уктуру, яка складається з частинок матеріалу, втілених в сольову матрицю, в якому, за винаходом, змішування парових фаз компонент проводиться у вакуумному середовищі при одночасному випаровуванні цих матеріалів та галогеніду лужного металу і сумісній конденсації парових фаз на поверхні підкладки. Таке рішення забезпечує інкапсулювання частинок матеріалу в сольовій матриці в умовах вакууму, що виключає зміну хімічного складу матеріалу, яке виникає при хімічній взаємодії атомів, що входять до складу матеріалу, з газами, які знаходяться в атмосфері камери. Враховуючи взаємодію атомів металу, які входять до складу матеріалу, та атомів, що формують сіль, за винаходом в якості матеріалу доцільно використовува ти такі, до складу яких входить метал, взятий з ряду Be, Mg, Al, Ca, Sc, V, Cr, Zn, Fe, Ni, Cu, Ті, Si, Co, Pt, Au, Zr, Mn, Sr, Y, Nb, Mo, Ag, Ba, La, Hf, Та, W, Pt, Au, Bi, Ce, Sm, та Dy, а в якості солі - галогенід лужного металу взятий з ряду NaCl, NaF, LiCl та LiF або їх суміш. 6 При цьому, у відповідності з дійсним винаходом, процес сумісної конденсації матеріалу наночастинок та солі доцільно проводити при умовах, які забезпечують перемішування парових потоків солі та матеріалу у співвідношенні, яке забезпечує формування конденсату з об’ємною долею солі не меншому за 30%. Згідно з дійсним винаходом для випаровування компонентів, що формують інкапсульовані порошки, доцільно використовува ти високоенергетичні промені електронів та світла, які будуть розповсюджуватися в вакуумі з мінімальними енергетичними втратами та розфокусуванням. Практичну реалізацію цих схем випаровування можна реалізувати за допомогою електронно-променевих гармат або (і) джерела лазерного випромінювання. Спосіб сумісної конденсації солі та матеріалу, при якому співвідношення їх парових потоків забезпечує формування конденсату з об’ємною долею солі не меншому за 30%, дозволяє отримати на підкладці інкапсульований в сольовій матриці порошок матеріалу, стійкий до агломерації та взаємодії з оточуючим середовищем, з малою дисперсією розмірів. Для реалізації процесу сумісної конденсації парових фаз компонентів, що формують інкапсульовані наночастинки матеріалу в сольовій матриці, може бути використане устаткування, яке забезпечує сумісне випаровування в вакуумній камері вказаних компонент та їх конденсацію на підкладку в необхідному співвідношенні. Найбільш близьким до цього винаходу по сукупності істотних ознак є описана у статті [B.A.Mo vchan "EBPVD Technology in the Gas Turbine Industry: Present and Future" JOM (1996) 11, p.p. 40-45] установка (прототип) для сумісного електронно-променевого випаровування и осадження матеріалів з двох джерел. В описі установки вказано, що в вакуумній камері в нижній її частині на невеликій віддалі розміщують джерела випаровування у вигляді мідних тиглів, що охолоджуються водою, а на бокових стінках камери - потужні джерела випромінювання електронних променів. Фокусуючи одне джерело електронних променів на одному з тиглів, у якому розміщено перший компонент, а друге джерело - на другий тигель, у якому розміщено другий компонент, підвищують потужність електронно-променевих гармат таким чином, щоб компоненти розплавилися і почалося їх випаровування. Інтенсивність випаровування кожної компоненти визначається потужністю гармати сфокусованої на тигель, в якому знаходиться компонента. Парові потоки, які виникають при цьому перемішуються і конденсуються на підкладці, що кріпиться до вертикального валу. В залежності від відстані до вісі обертання підкладки співвідношення парових потоків змінюється. Недоліком такої установки є відсутність технічних засобів для регулювання необхідного співвідношення парових потоків компонент, що випаровуються, на підкладці. Друга задача винаходу полягає у створенні установки для реалізації запропонованого способу. 7 82448 Поставлена задача вирішена тим, що в вакуумній камері, оснащеній джерелами високоенергетичних променів та водоохолоджуваними тиглями, розміщено тримач підкладки оснащений механізмом її переміщення у площині, паралельній площині поверхонь розплаву солі та матеріалу у бік одного чи другого тиглів, наприклад, шляхом розміщення тримача на направляючих, вздовж яких можна переміщува ти тримач, екраном розташованим між тримачем підкладки та тиглями з отворами, розміри яких можуть змінюватися, та заслінок, які можуть забезпечити закривання або відкривання цих отворів. Технічна суть і принцип дії винаходу пояснюється на прикладах виконання з посиланнями на додані креслення і фігури. Фіг.1 представляє схематичне креслення установки та процесу для сумісного осадження з двох джерел парових фаз металу та соли на підкладку. Фіг.2 зображає схему пристрою, яка дозволяє переміщувати тримач підкладки у вакуумній камері вздовж направляючих. Фіг.3 зображає схему пристрою для регулювання розміру отворів в захисному екрані шляхом переміщення одної частини пристрою відносно іншої. Фіг.4 зображає схему формування структури конденсатів при різному співвідношенні парових потоків солі та металу. Фіг.5 представляє структур у металевих наночастинок Ni, інкапсульованих в сольовій матриці NaF. Фіг.6 зображає розподіл металевих наночастинок Ni за розмірами. Фіг.7 зображає дифрактограми, отримані від нанопорошку Ni інкапсульованого в сольову матрицю NaF (а) та після промивання у воді (б). Фіг.8 представляє структур у інкапсульованих в сольовій матриці NaCl металевих наночастинок Сu. Фіг.9 зображає розподіл металевих наночастинок Сu за розмірами. Фіг.10 представляє структуру конденсата міді, отриманого при співвідношенні парових потоків солі та металлу, при яких формується конденсат з об’ємним вмістом солі 10%. Докладний опис винаходу Відповідно до Фіг.1. у вакуумній камері 1 на плиті 2 встановлено мідний водоохолоджуваний тигель 3, у якому розміщено злиток матеріалу, на основі якого формується порошок 4, та тигель 5, у якому поміщено злиток на основі солей лужних металів. У верхній частині камери 1 розташовані джерела високо енергетичних променів ( електроннопроменеві гармати або (і) джерело лазерного випромінювання) 7 та 8 для випаровування. Між тиглями і підкладкою, яка кріпиться до тримача, що може бути переміщеним відносно тиглів в бік одного чи іншого (Фіг.2) вздовж направляючих, які розміщені вздовж лінії, що проходить через вісі тиглів для випаровування, розташований захисний екран 11 з отворами, розміри яких можуть змінюватися незалежно один від одного, наприклад, за 8 допомогою пристрою зображеному Фіг.3, який складається як мінімум з двох елементів у вигляді пластин з прорізами, які можуть переміщуватися одна відносно іншої, змінюючи розмір отвору, і заслінками, які за рахунок переміщення в одному з робочих положень перекривають отвори в захисному екрані і не дозволяють проникати паровим потокам на підкладку, а в іншому відкривають отвори в захисному екрані і забезпечують проникнення парових потоків до підкладки. За допомогою високоенергетичних променів 7 та 8, на поверхнях злитків матеріалу та солі створюють рідку ванну, що дозволяє проводити випаровування матеріалу (сплаву) та солі рівномірно по всій поверхні злитків. Після чого відкриваються заслінки на захисному екрані і починається процес сумісної конденсації парових потоків, що проходять через відкриті отвори в екранах, на поверхні підкладки 10. Конструкція електронно-променевих гармат або лазерів ідентична описаним у літературі, а їхня потужність визначається необхідною швидкістю випаровування. Таке рішення забезпечує осадження на підкладці нанопорошку матеріалу без його забруднення, який складається з наночастинок з малою дисперсією розмірів, інкапсульованих в сольовій матриці, з необхідним співвідношенням компонентів. Відправним пунктом для розрахунку необхідного співвідношення парових потоків є швидкість випаровування солі та матеріалу зі злитків. Для її встановлення перш за все необхідно експериментально визначити залежність швидкості випаровування солі та матеріалу від величини потужності джерела високо енергетичних променів. Необхідне співвідношення парових потоків солі та матеріалу (К) на підкладці, розташованій на висоті Н, над випаровувачами можна визначити за формулою n V cos {arctg[(D - l) / H ]} K (l ) = C (1) VM cos n [arctg(l / H)] де VM - швидкість випаровування злитка матеріалу; Vc - швидкість випаровування злитка солі; Н - відстань від тигля до підкладки; D - відстань між тиглями; l - відстань від вісі, що проходить через злиток матеріалу, до середини підкладки ; n=2; 3. З цієї формули видно, що на величину співвідношення парових потоків, К(1), впливають не тільки відносна швидкість випаровування солі до матеріалу, VC/VM, а й геометрія розташування підкладки. При незмінній відносній швидкості випаровуванні солі до матеріалу (VC/VM) шляхом переміщення підкладки в положення 10’ (за рахунок зміни величини l) відносно осьових ліній випаровувачів і незмінній відстані між ними (D), в відповідності до формули (1) можна також змінювати величину співвідношення парових потоків солі до матеріалу. Крім того, необхідне співвідношення парових потоків матеріалу та солі можна встановити також за рахунок зміни розмірів отворів у захисному екрані. Для визначення їх оптимальних значень необхідно при сталій величині потужності джерела 9 82448 високоенергетичних променів експериментально визначити залежність швидкості випаровування солі та матеріалу від величини отворів. Потім виходячи з формули (1) при встановленому положенні підкладки, визначити розміри отворів, при якому забезпечується необхідне співвідношення парових потоків солі та матеріалу. Величина необхідного співвідношення парових потоків солі і матеріалу, при якому формуються порошки матеріалу інкапсульовані в сіль, визначається залежністю структури конденсату, що формується при сумісному осадженні парового потоку солі та матеріалу. Умовно структура конденсату, що формується при різних співвідношеннях парових потоків солі та матералу, можна розділити на дві структурні зони. З Фіг.4, де наведено схему зміни структури конденсатів в залежності від співвідношення парових потоків солі та матеріалу, видно, що при малому співвідношенні парового потоку солі до матеріалу (перша структурна зона) домінуючим є процес консолідації матеріалу - формується матриця на основі матеріалу, в якій спостерігаються вкраплення солі. Коли співвідношення солі та матеріалу в конденсаті, досягає величини близьких до 0,3 їх об’ємних долей і більше - формується інкапсульований в сольову матрицю нанопорошок. Таке співвідношення парових потоків солі до матеріалу забезпечує надійну інкапсуляцію наночастинок, перешкоджає їх агломерації й забрудненню шкідливими домішками і сприяє формуванню сферичних наночастинок матеріалу. Вищеописаний винахід може бути краще зрозумілим з нижче поданих прикладів. Приклад 1 Формування нікелевого нанопорошку, наночастинки якого інкапсульовані в матриці солі NaF, проводили за наступним способом. Злитки нікелю і солі NaF діаметром 68мм поміщали в водоохолоджувані тиглі і проводили їх електронно-променеве випаровування з наступною конденсацією пари на пікладку згідно схеми Фіг.1. Підкладку кріпили на тримач (Фіг.2), розташований вздовж лінії, яка проходить на рівних відстанях від осьових ліній злитків (симетричне розташування). Після створення у вакуумній камері тиску залишкових газів на рівні 1x10-4 Торр, проводили нагрівання злитків нікелю і солі до появи на їх поверхні рідкої ванни. Регулювання співвідношення парових потоків солі та металу виконувалось шляхом забезпечення необхідної потужності електронно-променевих гармат, за допомогою яких випаровуються злитки солі та металу. Після цього заслонки на захисному екрані (11) переміщувалися в положення, яке забезпечувало попадання парових потоків металу та солі на підкладку, на якій вони сумісно починали конденсуватися. При цьому величина струму електронно-променевої гармати для випаровування солі була 0,2А, а для випаровування нікелю – 1,5А, при різниці потенціалів 18,7кВ на кожній гарматі. Парові потоки солі та металу, що при цьому одночасно утворюються, за рахунок геометрії розташування випаровувачів та підкладки перемішували і сумісно осаджували 10 на пласку підкладку, розташовану на висоті 300мм від тиглів. При обраному режимі випаровування та при розташуванні підкладки на висоті 300мм від плити (3) і на відстані 150мм від вісі, що проходить через злиток металу, співвідношення парових потоків солі та металу вздовж підкладки забезпечує формування конденсату з об’ємною долею солі 30%. В результаті такого процесу на підкладці формується конденсат, який являє собою наночастинки нікеля, за формою близькі до сферичних, які інкапсульовані в матриці фториду натрія (Фіг.5) Розподіл частинок за розміром представлений на Фіг.6. Вміст фториду натрія в отриманому порошку складає 30% від об’єму., що забезпечує уповільнений ріст частинок нікеля в процесі конденсації та запобігає їх агломерації. Отриманий інкапсульований нанопорошок після кількох днів знаходження на повітрі аналізували за допомогою рентгеноструктурного аналізу. Відповідна дифрактограма представлена на Фіг.7а .На дифрактограмі присутні піки тільки від Ni та NaF, що є підтвердженням ефективності бар’єрної дії фториду натрію проти окислення нікелевих наночастинок. На користь цього свідчать данні, які були отримані після відділення наночатинок від оболонки солі, шляхом промивання інкапсульованих порошиноу к воді. На Фіг.7б представлена дифрактограма звільненого від оболонки порошку нікелю, на якій присутні лише піки від нікелю. Приклад 2 Осадження мідного нанопорошку, наночастинки якого інкапсульовані в матриці солі NaCl, проводили за способом, аналогічному викладеному в прикладі 1, за винятком того, що у водоохолоджувані тиглі встановлювали злитки міді та хлориду натрію. Прискорююча напруга на кожній з електронно-променевих гармат складала 18,7кВ, величини їх стр умів на нагрівання пікладки , випаровування солі та металу складали 0,2А, 0,1А і 0,8А відповідно. При обраному режимі випаровування та при розташуванні підкладки на висоті 300мм від плити (3) і на відстані 150мм від вісі, що проходить через злиток металу (4) співвідношення парових потоків солі та металу становить 0,3 їх об’ємних долей. В результаті такого процесу на підкладці формується конденсат, який являє собою наночастинки міді, за формою близькі до сферичних, інкапсульовані в матриці хлориду натрія (Фіг.8). Розподіл частинок за розміром аналогічний прикладу 1 і представлений на Фіг.9. Вміст хлориду натрію в отриманому конденсаті складає 30% об’ємної долі, що забезпечує уповільнений ріст частинок міді в процесі конденсації та запобігає агломерації частинок. Слід відзначити, що сольова матриця на основі хлориду натрія також достатньо легко видаляється після промивання інкапсульованого нанопорошку водою. Приклад 3 Осадження парів міді сумісно з парами солі NaCl, проводили за способом, аналогічним викладеному в прикладі 2, за винятком того, що прискорююча напруга на кожній з електроннопроменевих гармат складала 18,7кВ, а величини струмів необхідних для випаровування солі та ме 11 талу складали 0,1А і 1,5А відповідно, що при розташуванні підкладки на висоті 300мм від плити (3) та на відстані 150мм від вісі, що проходить через злиток металу, забезпечило співвідношення парових потоків солі та металу, при якому формувався конденсат з об’ємною долею солі 10%. В результаті такого процесу на підкладці формується конденсат зі структурою полікристалічної міді (Фіг.10). 82448 12 Промислове застосування Цей винахід знайде застосування в промисловості при виробництві нанопорошку, стійкого до хімічної взаємодії з атмосферою та агломерації, який легко видаляється з захисної оболонки в середовищі, яке розчиняє сольову оболонку. 13 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 82448 Підписне 14 Тираж 26 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for production of encapsulated nanopowders and unit for implementation thereof

Автори англійською

Ustinov Anatolii Ivanovych, Melnychenko Tetiana Vsevolodivna, Liapina Kira Volodymyrivna, Chapliuk Vasyl Ivanovych

Назва патенту російською

Способ получения инкапсулированных нанопорошков и установка для его осуществления

Автори російською

Устинов Анатолий Иванович, Мельниченко Татьяна Всеволодовна, Ляпина Кира Владимировна, Чаплюк Василий Иванович

МПК / Мітки

МПК: B82B 3/00, C23C 14/54, C23C 14/24

Мітки: одержання, нанопорошків, установка, здійснення, спосіб, інкапсульованих

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-82448-sposib-oderzhannya-inkapsulovanikh-nanoporoshkiv-i-ustanovka-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання інкапсульованих нанопорошків і установка для його здійснення</a>

Подібні патенти