Объемные наноматериалы. Учебное пособие

Волков Г.М.

Возрастное ограничение: 12+ Жанр: Наука Издательство: Проспект Дата размещения: 02.10.2013 ISBN: 9785392132959 Язык: Объем текста: 176 стр. Формат: epub

Оглавление

Предисловие

Введение

Глава 1. Основы нанотехнологии

1.1. Влияние дисперсности на свойства вещества

1.2. Физико-химические основы наноэффекта

1.3. Критический диаметр наночастиц

1.4. Целевые продукты нанотехнологии

Глава 2. Наночастицы. 2.1. Наночастицы семейства фуллеренов

2.2. Техническое применение наноразмерных частиц

Глава 3. Объемные материалы традиционной технологии. 3.1. Критерии оценки конструкционных свойств

3.2. Сырьевые ресурсы

3.3. Технический потенциал

3.4. Перспективы нанотехнологии

Глава 4. Объемный наноматериал. 4.1. Моностадийное формирование объемного наноматериала

4.2. Машиностроительный потенциал

4.3. Биоинженерный потенциал

Глава 5. Объемный материал с добавкой наночастиц. 5.1. Основы конструирования

5.2. Механика нанокомпозитов

5.3. Матрица объемных нанокомпозитов

5.4. Контактное взаимодействие компонентов

5.5. Техническое применение

Глава 6. Объемный наноструктурированный металл. 6.1. Основы фрагментирования структуры металлов

6.2. Наноструктурированные металлы

6.3. Порошковые наноматериалы

Приложение. Организация практических занятий по изучению предмета «Объемные наноматериалы»

Теоретический семинар «Нанотехнология»

Лабораторная работа «Наноматериалы»

Глоссарий

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

ГЛАВА 4.
ОБЪЕМНЫЙ НАНОМАТЕРИАЛ

Рассмотренные в главе 1 научные положения легли в основу разработки отечественной моностадийной технологии объемного наноматериала системы углерод-углерод.

4.1. Моностадийное формирование объемного наноматериала

Для практического осуществления технологии объемных наноматериалов необходимо получить наноразмерные частицы и компактировать их в макрообразец. Традиционно компактирование наночастиц осуществляют по технологии композиционных материалов (см. рис. 1.9, а). Для этого их связывают матрицей. Введение дисперсных частиц в матрицу называют наполнением, а сами частицы — наполнителем. Технология композиционных материалов достаточно хорошо отработана, однако наноразмеры наполнителя многократно усложняют технологию и аппаратурное оформление технологических процессов.

Процессы получения наночастиц и их компактирования разделены в пространстве и времени, выполняются разными предприятиями, что также усложняет организацию промышленного производства объемных наноматериалов.

С позиций физико-химической механики (научное направление, которое создал и активно пропагандировал академик АН СССР П.А. Ребиндер) более прогрессивно совмещение процессов получения наночастиц и их компактирования в едином технологическом процессе (см. рис. 1.9, б).

Объемный углеродный наноматериал получают путем связывания наночастиц углерода углеродной же матрицей. Наноразмерный наполнитель формируется одновременно с матрицей в одном и том же химическом реакторе, т.е. технология является моностадийной: в реактор поступает сырье, а из реактора выходит готовый продукт — углеродный наноматериал. Этим технология углеродного наноматериала принципиально отличается от принятой в мировой практике традиционно многостадийной технологии компактирования наноразмерного наполнителя. Отказ от раздельного осуществления процессов получения наночастиц и их компактирования позволил устранить отмеченные выше технологические проблемы при введении наноразмерного наполнителя в матрицу.

Технология основана на осуществлении направленной кристаллизации углерода в процессе пиролиза углеродсодержащих химических соединений. Наноразмерные частицы углерода формируются в результате молекулярной сборки углеродных радикалов в дискретные элементы будущей структуры углеродного наноматериала.

Необходимым условием для формирования объемного наноматериала является наличие в реакционной среде углеродсодержащих химических соединений дисперсных частиц наноразмерного диапазона, т.е. диаметром менее dкр (см. подраздел 1.3), и непрерывный подвод их к реакционной поверхности.

В процессе нагрева углеродсодержащей среды в ней в результате флукуаций возникают участки, отличающиеся по составу от окружающей среды. Минимальное скопление возникшей фазы, находящейся в термодинамическом равновесии со средой, может рассматриваться как зародыш последующих реакций уплотнения. Термодинамически более выгодна гетерогенная кристаллизация углерода, поэтому размеры зародыша увеличиваются путем конденсации продуктов реакции уплотнения на его поверхности. В начальный период вследствие высокомолекулярного характера углеродных радикалов четкая граница между возникшей фазой и дисперсионной средой, по-видимому, отсутствует. В результате дальнейшего развития реакций уплотнения различие свойств (плотности, соотношения углерода к сопутствующим химическим элементам, степени ароматизации и др.) возрастает. Действие сил поверхностного натяжения определяет сферическую форму частиц. При определенных условиях может происходить коалесценция сфер с образованием объемного наноматериала системы углерод-углерод. Рассмотрим возможный механизм его формирования.

Волков Г.М. Объемные наноматериалы. Учебное пособие

Волков Г.М. Объемные наноматериалы. Учебное пособие

Приведены основные сведения по наноматериаловедению, введено понятие о критическом диаметре наночастиц, представлена методика, а также расчетные и экспериментальные результаты определения верхнего предела наноразмерного интервала дисперсных частиц вещества, теоретически обоснована и практически реализована принципиальная возможность моностадийной технологии объемных наноматериалов, приведены технические данные для выбора основных направлений практического использования достижений наноматериаловедения применительно к будущей специальности студента.<br> Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по циклу специальностей 190000 «Транспортные средства». Может быть полезно всем студентам высших технических учебных заведений, а также инженерно-техническим работникам, независимо от их будущей или уже приобретенной специальности, в качестве вводного курса в научно-техническое направление «Наноматериалы». <br><br> <h3><a href="https://litgid.com/read/obemnye_nanomaterialy_uchebnoe_posobie/page-1.php">Читать фрагмент...</a></h3>

Внимание! Авторские права на книгу "Объемные наноматериалы. Учебное пособие" (Волков Г.М.) охраняются законодательством!