|
Metalllarning nano kukunlari va ularning birikmalari
|
| bet | 2/3 | | Sana | 05.12.2023 | | Hajmi | 35,51 Kb. | | #111947 |
Bog'liq Nanozarrachalar va nanomateriallarni olish usullariMetalllarning nano kukunlari va ularning birikmalari nanomateriallarning eng keng tarqalgan turi bo'lib, ularning ishlab chiqarilishi yil sayin ortib bormoqda. Umuman olganda, nano kukunlarni olish usullarini ajratish mumkin kimyoviy(plazma-kimyoviy sintez, lazer sintezi, termal sintez, o'z-o'zidan tarqaladigan yuqori haroratli sintez (SHS), mexanik kimyoviy sintez, elektrokimyoviy sintez, suvli eritmalardan cho'kish, kriokimyoviy sintez) va jismoniy(inert yoki reaksiya gazida bug'lanish va kondensatsiya, o'tkazgichlarning elektr portlashi (EEW), mexanik silliqlash, detonatsiya bilan ishlov berish). Ularning sanoat ishlab chiqarishi uchun eng istiqbollilari gaz fazali sintez, plazma-kimyoviy sintez, o'tkazgichlarni silliqlash va elektr portlatishdir.
Da gaz fazali sintez bug'lanishni amalga oshiring qattiq material(metall, qotishma, yarimo'tkazgich) atmosferada boshqariladigan haroratda turli gazlar(Ar, Xe, N 2, He 2, havo) keyin hosil bo'lgan moddaning bug'larini intensiv sovutish. Bu polidispers kukun hosil qiladi (zarrachalar hajmi 10-500 nm).
Metall bug'lanishi tigeldan sodir bo'lishi mumkin yoki metall isitish va bug'lanish zonasiga sim, metall kukuni yoki suyuq oqim shaklida kiradi. Ba'zan metall argon ion nurlari bilan püskürtülür. Energiyani to'g'ridan-to'g'ri isitish, elektr tokini sim orqali o'tkazish, plazmadagi elektr yoyi razryadlari, yuqori va o'rta chastotali oqimlar bilan induksion isitish, lazer nurlanishi va elektron nurlar bilan isitish orqali ta'minlash mumkin. Bug'lanish va kondensatsiya vakuumda, statsionar inert gazda, gaz oqimida, shu jumladan plazma oqimida sodir bo'lishi mumkin.
Ushbu texnologiya tufayli mahsuldorlik soatiga o'nlab kilogrammga etadi. Shu tarzda metallar oksidlari (MgO, Al 2 0 3, CuO), ayrim metallar (Ni, Al, T1, Mo) va o'ziga xos xususiyatlarga ega yarim o'tkazgich materiallar olinadi. Usulning afzalliklari kam energiya iste'moli, uzluksizlik, bir bosqichli va yuqori mahsuldorlikni o'z ichiga oladi. Nano kukunlarning tozaligi faqat xom ashyoning tozaligiga bog'liq. An'anaga ko'ra, gaz fazasi sintezi yopiq hajmda yuqori haroratda amalga oshiriladi, shuning uchun nanozarrachalarning ish joyiga tushish xavfi faqat favqulodda vaziyat yoki professional bo'lmagan operatorlar tufayli bo'lishi mumkin.
Plazma kimyoviy sintezi nitridlar, karbidlar, metall oksidlari, zarracha hajmi 10-200 nm bo'lgan ko'p komponentli aralashmalarning nano kukunlarini olish uchun ishlatiladi. Sintezda past haroratli (10 5 K) argon, uglevodorod, ammiak yoki har xil turdagi razryadlarning (yoy, porlash, yuqori chastotali va mikroto'lqinli) azot plazmasi ishlatiladi. Bunday plazmada barcha moddalar atomlarga parchalanadi, keyinchalik tez soviydi, ulardan tarkibi, tuzilishi va holati sovutish tezligiga kuchli bog'liq bo'lgan oddiy va murakkab moddalar hosil bo'ladi.
Usulning afzalliklari aralashmalarning hosil bo'lishi va kondensatsiyasining yuqori tezligi va yuqori mahsuldorlikdir. Plazma-kimyoviy sintezning asosiy kamchiliklari zarrachalarning keng o'lchamdagi taqsimoti (o'nlab nanometrlardan minglab nanometrlargacha) va kukun tarkibidagi aralashmalarning yuqori miqdori. Ushbu usulning o'ziga xosligi jarayonlarni yopiq hajmda amalga oshirishni talab qiladi, shuning uchun sovutilgandan so'ng, nano kukunlar to'g'ri ochilmagan va tashilgan taqdirdagina ish joyining atmosferasiga kirishi mumkin.
Bugungi kunga kelib, yarim sanoat darajasida, faqat jismoniy nano kukunlarni olish usullari. Ushbu texnologiyalar asosan AQSh, Buyuk Britaniya, Germaniya, Rossiya, Ukrainada joylashgan ishlab chiqarish kompaniyalarining juda kichik qismiga tegishli. Nano kukunlarni olishning fizik usullari metallar, qotishmalar yoki oksidlarning bug'lanishiga, keyinchalik ularni boshqariladigan harorat va atmosferada kondensatsiyasiga asoslangan. "Bug '-suyuqlik-qattiq" yoki "bug'-qattiq" fazali o'tishlar reaktor hajmida yoki sovutilgan substrat yoki devorlarda sodir bo'ladi. Intensiv isitish orqali boshlang'ich material bug'lanadi, bug tashuvchi gaz yordamida reaksiya maydoniga beriladi, u erda tez soviydi. Isitish plazma, lazer nurlanishi, elektr yoyi, qarshilik pechlari, induksion oqimlar va boshqalar yordamida amalga oshiriladi Xom ashyo va hosil bo'lgan mahsulot turiga qarab bug'lanish va kondensatsiya vakuumda, inert gaz yoki plazma oqimida amalga oshiriladi. Zarrachalarning kattaligi va shakli jarayon haroratiga, atmosferaning tarkibiga va reaksiya maydonidagi bosimga bog'liq. Masalan, geliy atmosferasida zarrachalar og'irroq gaz, argon atmosferasiga qaraganda kichikroqdir. Usul zarracha o'lchami 100 nm dan kam bo'lgan Ni, Mo, Fe, Ti, Al kukunlarini olish imkonini beradi. Bunday usullarni amalga oshirish bilan bog'liq afzalliklar, kamchiliklar va xavflar quyida simli elektr portlash usuli misolida ko'rib chiqiladi.
Usul ham keng qo'llaniladi materiallarni mexanik ravishda silliqlash, unda sharli, sayyoraviy, markazdan qochma, tebranishli tegirmonlar, shuningdek, giroskopik qurilmalar, attritorlar va simoloyerlar ishlatiladi. “Texnika i tekhnologiya disintegratsii” mas’uliyati cheklangan jamiyati sanoat sayyora tegirmonlari yordamida mayda kukunlar va nano kukunlar ishlab chiqaradi. Bu texnologiya 10 kg/soatdan 1 t/soatgacha mahsuldorlikka erishish imkonini beradi, arzonligi va mahsulotning yuqori tozaligi, nazorat qilinadigan zarracha xossalari bilan ajralib turadi.
Metallar, keramika, polimerlar, oksidlar, mo'rt materiallar mexanik ravishda maydalanadi, silliqlash darajasi esa materialning turiga bog'liq. Shunday qilib, volfram va molibden oksidlari uchun zarracha hajmi taxminan 5 nm, temir uchun - 10-20 nm. Ushbu usulning afzalligi qotishma qotishmalarning nano kukunlari, intermetalik birikmalar, silisidlar va dispersiya bilan mustahkamlangan kompozitsiyalarni (zarrachalar hajmi ~ 5-15 nm) ishlab chiqarishdir.
Usulni amalga oshirish oson, materialni ko'p miqdorda olish imkonini beradi. Nisbatan oddiy o'rnatish va texnologiyalar mexanik silliqlash usullariga mos kelishi ham qulay, maydalash mumkin turli materiallar va qotishma kukunlarini qabul qiling. Kamchiliklar orasida zarrachalar hajmining keng taqsimlanishi, shuningdek, mexanizmlarning abraziv qismlaridan olingan materiallar bilan mahsulotning ifloslanishi kiradi.
Barcha sanab o'tilgan usullar orasida maydalagichlardan foydalanish ishlatiladigan asboblarni tozalashdan so'ng nanomateriallarni kanalizatsiyaga tushirishni o'z ichiga oladi va ushbu uskunaning qismlarini qo'lda tozalashda xodimlar nanozarrachalar bilan bevosita aloqada bo'lishadi.
Lazer ablasyonu - lazer zarbasi bilan moddani sirtdan olib tashlash usuli.
Attritorlar va simolyatorlar qattiq korpusga ega bo'lgan yuqori energiyali silliqlash moslamalari (undagi koptoklarga harakatni beruvchi aralashtirgichli baraban). Attritorlar barabanning vertikal joylashuviga ega, simoloyerlar - gorizontal. Maydalanadigan materialni silliqlash sharlari bilan silliqlash, boshqa turdagi silliqlash moslamalaridan farqli o'laroq, asosan zarba tufayli emas, balki aşınma mexanizmiga ko'ra sodir bo'ladi.
|
| |
