Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Физико-технологический институт
Кафедра «Физических методов и приборов контроля качества»
РЕФЕРАТ
«ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ»
Преподаватель Ремпель А.А.
Студентка Перевозчикова Ю.А.
группы Фт-490603
Екатеринбург 2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
Термическая плазма в нанотехнологиях 4
4
Плазмохимическая технология получения нанопорошков 5
Плазмохимический синтез фуллерена в импульсном разряде 7
Получение нанотрубок 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 10
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
Введение
Плазмохимический синтез нанопорошков (англ. plasma chemical technique) – химический метод получения высокодисперсных порошков нитридов, карбидов, боридов и оксидов, заключающийся в протекании реакции в низкотемпературной плазме вдали от равновесия при высокой скорости образования зародышей новой фазы и малой скорости их роста.
Метод порошковой металлургии разработали российские ученые Петр Соболевский и Василий Любарский, впервые на практике применив его в 1826 г при изготовлении монет из платины в Петербургском монетном дворе. Температура ее плавления 1770°С в то время была недостижимой, а спекание в специальной форме этого металла, измельченного до порошка, уже тогда удалось осуществить при более низкой температуре.
В начале XX в. эта технология вновь привлекла к себе внимание в ряде стран, что позволило производить материалы, обладающие уникальными свойствами (повышенной твердостью, износостойкостью и другими ценными качествами), получение которых иными способами недостижимо.
Термическая плазма в нанотехнологиях
Как известно, плазма – «четвертое состояние вещества» – полностью или частично ионизованный газ, что, в частности, позволяет стабилизировать ее состояние, воздействуя на плазменную струю электромагнитным полем. Применение в химической технологии и металлургии получила термическая или, в иной терминологии, низкотемпературная плазма, для которой, в отличие от космической или термоядерной, характерен диапазон температур 103-104 К, достижимый в специальных электроразрядных устройствах, называемых плазматронами. Как правило, в металлургии используют их электродуговой вариант, но для получения особо чистых материалов можно применять и безэлектродные высокочастотные установки. В первых плазма образуется в результате дугового разряда и затем стабилизируется. Во вторых – вследствие разряда между обкладками конденсатора или при воздействии высокочастотных полей на газовую среду.
Термическая плазма в данном случае является высокотемпературным теплоносителем. С его помощью материал плавится, испаряется, претерпевает физико-химические превращения, а затем конденсируется, т.е. возвращается в твердое состояние. Отсутствие температурных ограничений, существующих в традиционных технологиях, позволяет интенсифицировать физико-химические процессы и обеспечивает создание продуктов требуемого химического состава, агрегатного состояния и форморазмеров, в том числе и в виде нанопорошков.
Взаимодействие плазмы с обрабатываемым веществом обеспечивает плавление, диспергирование, испарение, а затем восстановление и синтез продукта с размером частиц до нанометров, включая параметры так называемого критического зародыша. Наиболее универсальный способ получения нанопорошков металлов, сплавов и соединений – восстановление и синтез в химически активной плазме. На ряде объектов отмечены относительно небольшой разброс по дисперсности и форма частиц, близкая к сферической.
Рисунок 1 – Принципальная схема струйно-плазменного процесса получения нанопорошков металлов и соединений
Плазмохимический синтез обеспечивает высокие скорости образования и конденсации соединения и отличается достаточно высокой производительностью. Главные недостатки плазмохимического синтеза:
широкое распределение частиц по размерам и, вследствие этого, наличие довольно крупных (до 1-5 мкм) частиц, т.е. низкая селективность процесса;
высокое содержание примесей в порошке.