Технологии высокоэнергетического синтеза Детонационный синтез Плазмохимический синтез
1 — жидкость; 2 — стабильный алмаз; 3 — стабильный графит; 4 — стабильный алмаз и метастабильный графит; 5 — стабильный графит и метастабильный алмаз; 6 — гипотетическая область; 7 — точки, прямому превращению графита в алмаз; 8 — область образования алмаза с использованием металлов; 9 — область экспериментов по образованию алмазов при низком давлении
При образовании НА в детонационной волне протекают следующие процессы: конденсация углерода в зоне реакции с образованием первичных кластеров (d < 1 нм ); взаимодействие кластеров ( жидкокапельная коалесценция ) с образованием нанокапель ; кристаллизация нанокапель с образованием НА при условии достаточного времени их охлаждения турбулентными потоками продуктов детонации или аморфизация нанокапель и кластеров с образованием свободной и связанной сажи Детонационный синтез
При использовании водной оболочки вокруг заряда замедляется падение давления и вдвое снижается температура продуктов детонации, вследствие этого уменьшаются степень графитизации.
Влияние восстановителей Окислители, образующиеся при взрыве (СО 2, Н 2 О, О 2, КО 2, К 2 О 3 ) связываются с легко окисляющимися восстановителями, а не с углеродом З а счет разложения части восстановителя температура продуктов снижается
p > 15 ГПа и T > 3000 K
Химическое модифицирование НА Восстановление ( H 2 ), окисление (HNO3, H2SO4+H2O2), галогенирование, аминирование, водородом
Частицы наноалмаза размером 4-6 нм содержит 75-90 % атомов углерода; переходная оболочка (толщиной 0,2-1,0 нм ) – 10-20 % атомов углерода, а поверхностные функциональные группы – ~5% атомов углерода.
Гальваника (25%)
С помощью низконаполненных водных, органических и водно-органических дисперсий НА можно получить идеально гладкие поверхности обрабатываемых материалов, в которых микронеровности сопоставимы с межатомными расстояниями.
— неоднородности на поверхностях трения заполняются углеродными кластерами, за счет этого уменьшаются граничное трение и износ; — повышается вязкость смазочной композиции в тонких пленках за счет дисперсного структурирования углеродных кластеров; — при низких температурах уменьшается вязкость смазочной композиции вследствие снижения порога стеклования дисперсно-наполненной среды; — наблюдается эффект последействия; этот эффект связан с прочным механическим, адсорбционным и диффузионным закреплением углеродных кластеров на поверхностях трения; — кластеры НА при больших нагрузках и максимальном вытеснении жидкой фазы между поверхностями трения работают как микроподшипники качения. Добавка в смазки (5%)
Добавка в смазки (5%)
У кристаллов НА химически пассивное ядро классического алмаза почти круглой или овальной формы и достаточно химически активная поверхностная «бахрома» из не опасных для живого организма функциональных групп, придающих поверхности гидрофильные свойства. Каждый кристалл НА имеет большое число неспаренных электронов и по сути представляет множественный радикал. Это обусловливает их антиоксидантную активность и способность участвовать в свободно радикальных процессах в живых клетках. Множество функциональных групп на поверхности частиц НА может обеспечивать как дополнительное генерирование, так и обезвреживание избыточных радикалов в метаболических процессах, что может стать основой их противоопухолевого действия. Медицина
Нанопорошки Ме и сплавов, а также нитридов, карбидов, оксидов Ме расширение со скоростью до 5-10 3 м/с, д авление несколько тысяч атмосфер, температура порядка 10 4 К. Частицы от 100 мкм до 50 нм.
Нанопорошки нитридов Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, B, Al и Si, карбидов Ti, Nb, Ta, W, B и Si, оксидов Mg, Y и Al. от 10 до 200 нм
Лазерное испарение Преимущества: высокая скорость осаждения, • быстрый нагрев и охлаждение осаждаемого материала • непосредственная связь энергетических параметров излучения с кинетикой роста слоя; • возможность конгруэнтного испарения многокомпонентных мишеней; • строгая дозировка подачи материала; • агрегация в кластеры разного размера, заряда и кинетической энергии, позволяющая проводить селекцию с помощью электрического поля для получения определенной структуры осаждаемой пленки. взаимодействие лазерного излучения с мишенью — абляция материала мишени и создание плазмы ; Расширение плазмы Нанесение материала на подложку ; Рост пленки на поверхности подложки.
