ПУБЛИКАЦИИ

" Синтез композиционных наночастиц металлов методом электрического взрыва проводников". Журнал структурной химии. – 2004. - Т. 45.

Синтез композиционных наночастиц металлов методом электрического взрыва проводников.

Домашенко В.В., Лернер М.И., Псахье С.Г.

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, РФ, г. Томск

Лаборатория физикохимии высокодисперсных материалов

Одним из перспективных направлений развития метода электрического взрыва проводника является получение композиционных нанопорошков при параллельном взрыве проводников разнородных металлов.

Первым шагом в разработке технологии получения композиционных нанопорошков металлов стал синтез порошка латуни при параллельном взрыве медного и цинкового проводников (Cu-Zn) и сравнение его характеристик с порошком латуни полученом при взрыве латунной проволоки с содержанием меди и цинка 60% и 40% (CuZn). Выбор проводников обусловлен, тем, что с одной стороны характеристики электрического взрыва указанных металлов хорошо изучены, с другой стороны получаемые порошки являются простым модельным объектом для исследований.

Эксперименты проводились на установке, схема которой представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема установки для синтеза композиционных порошков:

рис.1 обзорная статья.png

Источник высокого напряжения ИП заряжает емкость С до требуемого напряжения, величина которого контролируется киловольтметром kV. Батарея конденсаторов с помощью разрядника Р разряжается на один или два расположенных параллельно проводника ВП, находящихся в реакторе ВК. Предварительно реактор вакуумируется и заполняется рабочим газом (аргон). Проводник взрывается, импульсы тока и напряжения регистрируются при помощи омического токового шунта и делителя напряжения. Продукты взрыва (нанопорошок) удаляются в фильтр через окна 1 и 2 потоком рабочего газа. Регистрация сигналов с шунта и делителя осуществлялась с помощью осциллографа Tektronix TDS 2022B.

Геометрические размеры медного и цинкового проводников подбирались таким образом, чтобы повторить стехиометрического соотношение масс Cu и Zn в исходном латунном проводнике. Эксперимент проводился в среде аргона (давление 1 атм.), при равенстве энергий введенных в проводник как для параллельного взрыва медного, так и цинкового проводника, так и при взрыве латунного проводника.

Полученные порошки исследованы на соотношение и пространственное распределение фаз (Quanta200 3D), проведен рентгенофазовый анализ ( Shimadzu XRD 6000 ) и анализ дисперсного состава (Philips CM 12 ).

Пространственная характеризация металлических фаз в объеме 1 мкм3 позволила установить, что фазы цинка и латуни находятся в тесном контакте. Рентгенофазовый анализ выявил в образцах наличие фазы Cu5Zn8, которая в порошке, полученном параллельным взрывом проводников достигает 57% об. Изучение морфологии наночастиц с помощью просвечивающей электронной микроскопии показало, что если при взрывах CuZn образуются практически сферические частицы без особенностей структуры, при взрывах Cu-Zn значительная часть частиц имеют неправильную форму (огранку) при этом наблюдаются частицы, состоящие из блоков. Ранее блочную структуру частиц наблюдали авторы [1] при получении электровзрывных нанопорошков алюминия в атмосфере аргона с температурой около минус 5 °С. По данным авторов, такая структура свидетельствует о формировании частиц в результате коагуляции кластеров образующихся на ранних стадиях процесса.

Исходя из проведенных анализов и структуры наночастиц Cu-Zn, можно предположить, что наночастицы латуни при параллельном взрыве цинковых и медных проводников также образуются в результате объединения кластеров Zn и Cu.

Из исследований следует, что параллельный электрический взрыв разнородных проводников позволяет целенаправленно осуществлять синтез композиционных наночастиц с заданным составом.

1. Лернер М. И., Шаманский В. В. Формирование наночастиц при воздействии на металлический проводник импульса тока большой мощности // Журнал структурной химии. – 2004. - Т. 45. - С. 112-115.


Возврат к списку



Мы предлагаем нашим партнерам:
  • Индивидуальный подход к заказу
  • Научно-технологическое сотрудничество
  • Систему скидок
  • Доставку продукции
Новости
19 Мая 2020 КОМПАНИЯ «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» (ТОМСК, РФ) ИЗГОТАВЛИВАЕТ НАНОПОРОШКИ ОКСИДА МЕДИ И ЦИНКА С АНТИМИКРОБНЫМ ДЕЙСТВИЕМ
КОМПАНИЯ «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» (ТОМСК, РФ) ИЗГОТАВЛИВАЕТ НАНОПОРОШКИ ОКСИДА МЕДИ И ЦИНКА С АНТИМИКРОБНЫМ ДЕЙСТВИЕМ

Пандемия коронавируса COVID-19 показала, что существует неотложная потребность в эффективных мерах по предотвращению распространения вирусных инфекций различных нозологий. Последние случаи вспышек вируса атипичной пневмонии, птичьего гриппа, гриппа H1N1, и наконец, коронавируса COVID-19 показали, что высокоэффективные бытовые технические средства, позволяющие прервать пути  распространения инфекций, отсутствуют. На данный момент известно, что есть два главных пути передачи вирусов. Во-первых, это воздушно-капельный механизм передачи инфекции, во-вторых, это контакт человека с зараженными поверхностями.
В настоящее время для прерывания путей передачи вирусов в быту в качестве индивидуальных защитных средств используются маски, защищающие органы дыхания, перчатки и различные антисептики, которыми обрабатываются руки и окружающие предметы и поверхности.
Защитные маски позволяют уменьшить распространение респираторных вирусов, особенно при использовании в замкнутом пространстве или при тесном контакте с человеком с симптомами заражения [1, 2]. Однако сами маски также могут быть источником инфекции [3]. Маска примерно через два часа становится влажной и уже в ней начинают размножаться микроорганизмы. По мнению ВОЗ, маски не гарантируют защиты от COVID-19. Установлено, что эффективность хирургических масок даже самого высокого класса защиты FFP3 недостаточна (гриппом заражается не менее 23 % медицинских сестер, носивших хирургические маски класса FFP3).
Вирус COVID-19 передается не только воздушно-капельным, но и контактным путем, и может сохраняться на поверхностях до 72 часов. Поэтому другой стороной вышеуказанной проблемы является передача вирусов, в т.ч. COVID-19, в лечебных учреждениях через медицинскую одежду, постельное белье, корпуса медицинского оборудования и др.
Одним из путей решений вышеуказанных проблем является придание натуральным и искусственным, в т.ч. медицинским, материалам и поверхностям антисептических свойств, например, с помощью биоцидных наночастиц. Волокна, импрегнированные биоактивными наночастицами, проявляют биоцидные свойства – антибактериальные, противогрибковые, противовирусные [4]. В большинстве современных исследований в области применения наночастиц для уничтожения патогеннов, основное внимание уделяется однокомпонентным наноматериалам (например, наночастицам оксида меди CuO, оксида цинка ZnO, серебра Ag). До недавнего времени серебро оставалось наиболее популярным материалом, который предлагался как эффективное антимикробное средство. Однако последние исследования показывают, что серебро при применении в действующих концентрациях оказывает цитотоксический эффект на клетки организма человека [5]. Кроме того серебро имеет высокую стоимость, что приведет к заметному увеличению цены конечной продукции. Поэтому сейчас основное внимание уделяется применению в качестве бактерицидных и противовирусных материалов наночастицам CuO и ZnO, которые практически малотоксичны для человека.
Например, импрегнация биоактивных наночастиц оксида меди в фильтрующий материал позволяет придать одноразовым респираторным маскам мощные биоцидные свойства без изменения их барьерных свойств [6]. При контакте с вирусом ионы меди вызывают массовое повреждение компонентов клеточной стенки, вирусных генов и ключевых белков [7].
Таким образом, с использованием нанопорошков оксидов меди и цинка, возможно разработать ряд продуктов, позволяющих прервать пути передачи вирусов в быту и в медицинских учреждениях – лицевых масок, одежды медицинского персонала, перчаток, больничных простыней, корпусов медицинского оборудования, контейнеры для хранения продуктов, клавиатуру компьютеров, корпуса мобильных телефонов и др.

Компания «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» может изготовить нанопорошки оксидов меди и цинка для разработки новых антимикробных материалов.

1.  Jefferson T, Foxlee R, Del Mar C, Dooley L, Ferroni E, et al. (2008) Physicalinterventions to interrupt or reduce the spread of respiratory viruses: systematicreview. BMJ 336: 77–80.
2. Jefferson T, Foxlee R, Del Mar C, Dooley L, Ferroni E, et al. (2007) Interventions for the interruption or reduction of the spread of respiratoryviruses. Cochrane Database Syst Rev 6207.
3. Zhiqing L. et al. Surgical masks as source of bacterial contamination during operative procedures //Journal of orthopaedic translation.2018; 14: 57-62.
4. Borkow, G. and Gabbay, J. (2004). Putting Copper into Action:Copper-impregnated Products with Potent Biocidal Activities, FASEB Jounal,18(14): 1728–1730.
5. Akter M. et al. A systematic review on silver nanoparticles-induced cytotoxicity: Physicochemical properties and perspectives //Journal of advanced research. – 2018. – Т. 9. – С. 1-16.
6. Gadi Borkow et al. A Novel Anti-Influenza Copper Oxide Containing Respiratory Face Mask // PLoS ONE, June 2010, Volume 5, Issue 6.
7. Borkow & Gabbay (2005) Copper as a biocidal tool. Current Medicinal Chemistry12:2163-75


ООО "ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"
Адрес: 634055, Российская Федерация, Томск, проспект Академический, 8/8
Телефон/Факс: +7 (3822) 28-68-72 , 8-961-888-16-24
http://www.nanosized-powders.com