ПУБЛИКАЦИИ

"Получение многокомпонентных наночастиц металлов". Химия и химическая технология. Материалы I международной Российско-Казахстанской конференции. -2011.

Получение многокомпонентных наночастиц металлов

В.В Домашенко, А. В. Первиков

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

Методом ЭВП получены нанопорошки интерметаллидов и композиционных частиц металлов. Изучен фазовый состав синтезированных наночастиц, распределение частиц по размерам. Рассмотрен механизм формирования частиц.

В настоящее время электрический взрыв проводников (ЭВП) используется для получения нанопорошков чистых металлов и их химических соединений. Дальнейшее развитие ЭВП позволяет расширить круг синтезируемых наноматериалов, в частности получать многокомпонентные наночастицы заданного размера и состава, которые представляют особый практический и научный интерес. Это связано с необычными структурными особенностями наночастиц, определяемых способом их формирования. Наиболее перспективными областями практического применения многокомпонентных наночастиц являются получение катализаторов (биметаллические наночастицы на основе Ag, Cu, Pt), магнитных материалов (Fe-Ni, Fe-Co, Fe-Zn), создание новых конструкционных и функциональных материалов (Ni-Ti, Ni-Al, Ni-Zn, Al-Zn).

Получение нанопорошков интерметаллидов и композиционных частиц металлов реализуется при синхронном распылении двух разнородных металлических проводников. ЭВП как метод получения многокомпонентных нанопорошков позволяет менять фазовый состав конечного продукта за счет широкого регулирования начальных условий, таких как зарядное напряжение, ёмкость конденсаторной батареи, геометрии взрываемых проводников, условий газовой среды. Для синтеза образцов многокомпонентных наночастиц были выбраны следующие пары модельных металлов: Fe-Ni, Cu-Zn, Ag-Cu, Al-Zn, Ni-Zn, Al-Ni. Выбор пар металлов обусловлен их свойствами: электропроводностью, температурой плавления и кипения, энергией сублимации.

Методом электронной микроскопии установлено что, в полученных нанопорошках при ЭВП формируются частицы сферической формы: двухслойные с явной границей раздела металлов ,многослойные и сферические. При рентгенофазовом анализе полученных нанопорошков обнаружены интерметаллические соединения, что свидетельствует о атомарном взаимодействие продуктов взрыва. Регистрация тока и напряжения позволяет определять энергию вводимую в проводник. Наработка образцов нанопорошков проводилась при относительном энерговводе 1-2 E_c (E_c - суммарная энергия сублимации выбранных металлов), при этом среднечисленный размер частиц составил не более 100 нм.

Многокомпонентные наночастицы образуются при синхронном взрыве проводников из разнородных металлов по двум механизмам: 1 – кластерное взаимодействие, 2 – конденсация паров на кластерное ядро, 3 – атомарное взаимодействие. Наибольший выход таких частиц в конечном продукте наблюдается при плотном контакте взрываемых проводников, что соответствует максимальному объему (зоне) взаимодействия кластеров. Параллельный электрический взрыв разнородных проводников позволяет целенаправленно осуществлять синтез композиционных наночастиц с заданным составом.

«Химия и химическая технология» Материалы I международной Российско-Казахстанской конференции.

Автор ГОУ ВПО НИ ТПУИздательство ТПУ, Томск 2011.