WikiSort.ru - Не сортированное

Нанопорошок (англ. nanopowder) — в настоящее время существует несколько определений данного термина:

1. согласно определению Международной организации по стандартизации (ISO), нанопорошок — твердое порошкообразное вещество искусственного происхождения, содержащее нанообъекты, агрегаты или агломераты нанообъектов либо их смесь;
2. ансамбль наночастиц;
3. порошок, размер всех частиц которого менее 100 нм.

Описание

Определенное содержание наноразмерной фракции можно встретить во многих субмикронных порошках, но, как правило, это количество незначительное. Наличие такой нанодисперсной фракции не дает основания считать весь порошок «нанопорошком». Возможны отдельные случаи нанопорошков, когда субмикронные конгломераты состоят из связанных наноразмерных кристаллитов и/или блоков, но при определенном физическом воздействии (ультразвуковое диспергирование, механическое активирование и др.) могут распадаться на наночастицы.

Нанопорошки характеризуются:

• средним размером частиц и распределением частиц по размерам;
• средним размером кристаллитов и распределением кристаллитов по размерам;
• степенью агломерации частиц (слабая агломерация — связь частиц за счет взаимодействий типа ван-дер-ваальсовых, сильное агрегирование характеризуется сильными межчастичными связями);
• удельной площадью поверхности;
• химическим составом объёма частиц;
• составом по сечению для частиц ядро-оболочка;
• морфологией частиц;
• химическим составом поверхности;
• кристаллической структурой наночастиц;
• содержанием влаги и других адсорбатов;
• сыпучестью (текучестью);
• насыпной плотностью;
• цветом.

Коммерческие нанопорошки

Коммерческие нанопорошки (англ. bulk nanoparticles) — нанопорошки, производимые в промышленном масштабе по устоявшимся промышленным технологиям. Объемы производства коммерческих нанопорошков различны в зависимости от характера применения и рыночных потребностей. Например, для сажи, оксида титана и оксида кремния объемы составляют сотни тонн, для нанолюминофоров — сотни килограммов, для нанопорошков, используемых в медицине, — килограммы.^[1]

Производство нанопорошков

Нанопорошки производятся при лазерном испарении мишени с последующей конденсацией пара в потоке несущего газа. Поскольку основная доля наночастиц формируется из паровой фазы. Они имеют сферическую или близкую к сферической формы. Полученный порошок состоит из частиц двух фракций. Первая фракция составляет 93-97% веса порошка и содержит только наноразмерные частицы. Вторая фракция (3-7% веса порошка) является результатом вытеснения расплава из кратера под действием давления пара, а также растрескиванием кристаллизовавшегося расплава. Она состоит в основном из частиц сферической формы диаметром 0,2-2 мкм, среди которых попадаются частицы неправильной чешуйчатой формы размерами 5 мкм и более. После седиментации и удаления частиц второй фракции нанопорошок обладает следующими характеристиками:

• Слабая агломерация.
• Сложный состав.
• Хорошая прессуемость.
• Средний размер частиц независимо от состава 10-14 нм.
• Диапазон размеров частиц 2-40 нм.

Получение нанопорошков методом электрического взрыва проволок

Электрическим взрывом проводников (ЭВП) называют явление взрывообразного разрушения металлического проводника при прохождении через него импульса тока большой плотности (более 1010 А/м2 ). Явление это сопровождается яркой вспышкой света, резким звуком, ударной волной, распространяющейся в окружающей проводник среде. Продуктами разрушения проводника являются пары и мельчайшие частицы металла, которые в определенных условиях могут взаимодействовать с окружающей средой, образуя различные химические соединения. В зависимости от рода газа, окружающего проводник, можно получать порошки металлов, сплавов, порошки химических соединений или порошки композиционных составов. Если добавлять реагенты, например кислород, можно получить оксиды металлов. Так же возможно получение нетридов, карбидов, вториды. Диаметр проволоки используемой для взрыва 0,08 мм и тоньше. Взрывать можно всё в виде проволоки (железо, медь, алюминий, титан, никель + различные сплавы и металлы). Производительность такого метода до 500 грамм в час. Наиболее просто ЭВП осуществить в LC-контуре по схеме, показанной на следующем рисунке. Емкостной накопитель энергии C заряжается от источника энергии до напряжения U0 и с помощью разрядника (GAP) коммутируется на взрываемый проводник (WE). Основную информацию о процессе взрыва получают из осциллограмм тока и напряжения. Их анализ позволяет выявить отдельные стадии ЭВП. При замыкании цепи разрядником (GAP) ток вначале определяется волновым сопротивлением контура, так как сопротивление проводника очень мало. Поглощая энергию, проводник нагревается, плавится (небольшой скачок на осциллограмме напряжения) и дальше нагревается в жидком состоянии до момента t1. С этого момента проводник начинает бурно расширяться по объему, теряет металлическую проводимость, его сопротивление быстро возрастает на несколько порядков, а ток в контуре уменьшается. Если добавлять реагенты, например кислород, можно получить оксиды металлов. Так же возможно получение нитридов, карбидов, фториды. Диаметр проволоки используемой для взрыва 0,08 мм и тоньше. Взрывать можно всё в виде проволоки (железо, медь, алюминий, титан, никель + различные сплавы и металлы). Производительность такого метода до 500 грамм в час.

См. также

• Компактирование нанопорошков
• Частица нанопорошка
• Пиролитическое получение нанопорошков
• Плазмохимический синтез нанопорошков
• Механический высокоэнергетический размол

Примечания

Литература

• NanoDictionary // Nanotechnology Perceptions. 2005. №1. P. 147–160.

Ссылки

• При написании этой статьи использовался материал^{(статья, авторы)} из издания «Словарь нанотехнологических терминов» (2009—…), доступного по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.