Аннотация доклада
Ведущее место среди всех известных наноматериалов принадлежит нанопорошкам, или, как их еще называют, ультрадисперсным порошкам.
К категории нанопорошков причисляют порошки, размер зерен которых не превышает 110 нм.
На сегодняшний день уже созданы и описаны различные по составу типы нанопорошковых систем на базисе Fe, Ni, Co, Cu, Ag, Au, W, Mo; Ti, а также оксидных, нитридных, карбидных и прочих химических соединений.
Главная отличительная особенность нанопорошковых структур состоит в том, что они, являясь автономной группой наноматериалов, в то же время могут быть использованы как исходные сырьевые компоненты для получения объемных компактируемыхнаноразмерных структур (НРС), таких, в частности, как твердые сплавы, нанокерамика и нанокомпозиты.
По мере измельчения порошков от грубодисперсного до ультрадисперсного состояния кардинально изменяется целый ряд их физико-химических и физико-механических характеристик. Именно наличие данного фактора явилось причиной выделения нанопорошков в обособленную группу диспергированных структур, практическое использование которых обуславливает возникновение широчайшего потенциала в сфере разработки инновационных технологий, создания принципиально новых материалов и оборудования.
Методы получения нанопорошков
В технологическом отношении методы получения нанопорошковых материалов условно подразделяют на 2 группы:
• методы создания нанопорошков;
• методы создания компактированныхнанопорошковых материалов.
Всем методам создания микродисперсных порошковых материалов присущи определенные характерные особенности, регламентирующие их отличие от соответствующих макротехнологий.
В частности, процессы создания наноразмерных порошковых структур характеризуются:
• интенсивным образованием точек зарождения зерен при незначительной интенсивности их роста;
• максимальными размерами зерен, не превышающими 110 нм;
• узостью пределов распределения зерен по размерным параметрам;
• неизменностью размерных границ;
• воспроизводимостьюфазо- и химсостава зерен.
Размер зерен порошковых НРС, сообразно методам создания и особенностям технологического процесса, может варьироваться в пределах 5…110 нм. Обобщающими особенностями частиц всех без исключения нанопорошков является их способность к агрегатированию и агломерации.
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)
Сущность явления СВС состоит в следующем: за счет тепловой энергии, генерируемой в ходе химической реакции, последовательно разогреваются соседствующие слои исходной шихты, формируя, таким образом, фронт спонтанно распространяющегося по веществу «твердого пламени». Скорость горения при этом может составлять от 0,55 до 15,5 см/сек. По мере распространения фронта синтезируются раскаленные и постепенно остывающие конечные продукты реакции СВС, представляющие собой целый ряд ценных в промышленном отношении новых тугоплавких соединений.
Особую значимость имеет газофазный СВС-процесс с применением в качестве исходного реагента различных газовых смесей и образованием финишной фракции в форме конденсируемых наноструктур.