Упорядочение нестехиометрических соединений
Создание твердых и одновременно нехрупких материалов всегда являлось перспективной и многообещающей задачей. Нанокристаллические керамические материалы на основе нестехиометрических карбидов переходных металлов IV и V групп вполне подходят в качестве вариантов для поиска решения этой материаловедческой проблемы.
Такие карбиды получают при 1400-1800 К, и при охлаждении до комнатной температуры структура материала стремится к упорядочению. Если охлаждение осуществляется быстро, то образец остается в метастабильном неупорядоченном состоянии, что впоследствии приводит к растрескиванию кристаллитов по границам раздела упорядоченной и неупорядоченной фаз. Изменяя размер доменов упорядоченной фазы, можно получить наноструктурированные порошки нестехиометрических карбидов.
Преимущество спеченных нанодисперсных порошков перед крупнокристаллическими карбидами заключается в повышенных значениях микротвердости (разница в три раза для карбида ванадия VC0,875), которые приближаются к твердости алмаза.
Самораспространяющийся высокотемпературный
синтез
Это режим протекания экзотермической реакции (с выделением тепла) при действии явления «твердого пламени» (исходные реагенты, промежуточные и конечные продукты остаются в твердом состоянии), приводящий к образованию твердых материалов.
Среди методов получения наночастиц большой интерес представляет газофазный СВС – горение газов, сопровождающееся образованием конденсированного продукта. Элементарные частицы продукта, консолидируясь друг с другом, образуют зародыши, на которых в дальнейшем идет реакция. Частицы растут до тех пор, пока не будут израсходованы реагенты.
Если реакционную смесь быстро расширить, то процесс прекратится, так как произойдет быстрое искусственное остывание смеси (закалка). Используя этот прием, можно остановить рост частиц на нужной стадии.
Сонохимический синтез
Сонохимия - раздел химии, который изучает взаимодействие мощных акустических волн и возникающие при этом химические и физико-химические эффекты.
Применение ультразвука для получения наноматериалов используется при синтезе и осаждении наночастиц и при диспергировании их в жидкости (разрушение образовавшихся агломератов).
Ультразвуковая дезинтеграция агломератов в водных и безводных суспензиях позволяет полностью использовать потенциал наноматериалов. Исследования на различных дисперсиях агломератов наночастиц с различным содержанием твердой части продемонстрировали значительные преимущества ультразвука по сравнению с другими технологиями, такими как роторные мешалки, поршневые гомогенизаторы, шаровые и коллоидные мельницы.
Заключение
В данном реферате рассмотрены несколько методов синтеза наноматериалов, которые являются самыми распространенными, изученными и в то же время перспективными среди попадающих под концепцию «сверху-вниз». Получаемые с помощью этих методик материалы могут иметь как кристаллическую структуру (кристаллизация аморфных сплавов, интенсивная пластическая деформация и др.), так и аморфное строение (СВС). Также методы могут служить для улучшения свойств уже существующих материалов (сонохимия).
Все вышеперечисленные методы хорошо изучены и применяются на практике для получения наноразмерных материалов и веществ, превосходящих низкодисперсные состояния по различным характеристикам и обладающих уникальными свойствами.