Нанотехнологии и наноматериалы

ASOSIY TEXNOLOGIYALAR KABITTA NANOMATERİALLAR

Nanomateryallarni olishning asosiy usullarini bir qancha texnologik guruhlarga ajratish mumkin (4.1-rasm): kukunli metallurgiyaga asoslangan usullar, amorf prekursorlarni ishlab chiqarishga asoslangan usullar, sirt texnologiyalari (nanostrukturali qoplamalar va modifikatsiyalangan qatlamlarni yaratish), usullar. intensiv plastik deformatsiyadan foydalanishga asoslangan va ketma-ket yoki parallel ravishda bir nechta turli texnologiyalardan foydalangan holda murakkab usullar.

4.1. Nanomateryallarni olishning asosiy usullari.

1. Chang metallurgiya usullari

Bu usullarni shartli ravishda ikki guruhga bo'lish mumkin - nano kukunlarni olish usullari va ulardan mahsulotlarni zichlash usullari. Bir qator usullar, ularning variantlariga qarab, nano kukunlarni ishlab chiqarishda ham, quyma mahsulotlarni shakllantirishda ham qo'llanilishi mumkin.

1. Nano kukunlarni olish usullari

Nano kukunlarni olishning barcha usullariga xos bo'lgan va ularni an'anaviy kukunlarni ishlab chiqarish usullaridan ajratib turadigan bir qator umumiy yondashuvlarni ajratib ko'rsatish mumkin :

• 
  zarrachalarning yadrolanish markazlarining yuqori shakllanishi;
  
• 
  zarrachalarning past o'sish tezligi,
  
• 
  olingan zarrachalarning eng katta hajmi 100 nm dan oshmaydi,
  
• 
  zarrachalar hajmi taqsimotining tor diapazoni,
  

rasm. 4.2. Hozirgi vaqtda nano kukunlarni tayyorlashning asosiy usullari

• 
  ma'lum o'lchamdagi zarrachalarni olish barqarorligi,
  
• 
  zarrachalarning kimyoviy va fazaviy tarkibining takrorlanishi,
  
• 
  ishlab chiqarish jarayoni parametrlarini nazorat qilish va boshqarish uchun talablarning ortishi.
  

Har qanday usul bilan olingan kukunlarning nanozarrachalarining umumiy xususiyati ularning agregatlar va aglomeratlarga birlashishga moyilligidir [8]. Natijada, nafaqat alohida nanozarrachalarning o'lchamlarini, balki ularning yig'ilishlarining o'lchamlarini ham hisobga olish kerak. Biroq, agregatlar va aglomeratlar o'rtasida aniq terminologik farqni ajratib bo'lmaydi
agregatlarda kristallitlar orasidagi bog'lanish kuchliroq, donalararo g'ovaklik esa pastroq ekanligiga ishoniladi. Keyinchalik siqilish paytida, materialning ma'lum bir g'ovakligiga erishish uchun agregatlangan kukunlar yig'ilmaganlarga nisbatan yuqori harorat va / yoki bosimni talab qiladi.
Nano kukunlarni olish usullarining barcha guruhlarini shartli ravishda ikki guruhga bo'lish mumkin (4.2-rasm). Birinchi guruhga kimyoviy jarayonlarga, ikkinchisiga esa fizik jarayonlarga asoslangan texnologiyalar kiradi. Shunga ko'ra, hozirda nano kukunlarni ishlab chiqarishda qo'llaniladigan asosiy usullarni batafsil ko'rib chiqaylik.


Kimyoviy bug'larni joylashtirish texnologiyalari
Bu texnologiyalar guruhi gaz fazasida metall birikmalarining kimyoviy reaksiyalaridan foydalanishga asoslangan. Bunday holda, reaksiya kamerasining ma'lum bir zonasida bu birikmalar nano chang va gazsimon moddalar shaklida qattiq cho'kma hosil bo'lishi bilan termal parchalanadi yoki chang va gazsimon moddalar hosil bo'lishi bilan ham kimyoviy reaktsiyalarga kiradi . Xom ashyo sifatida metallarning galogenidlari (asosan xloridlari), alkil birikmalari, karbonillar, oksixloridlar ishlatilishi mumkin. Olingan zarrachalarning hajmi harorat va cho'kish tezligi bilan boshqarilishi mumkin. Bu texnologiya kremniy, bor, titan oksidlari, tsirkoniy, alyuminiy, nitridlar, karbidlar va kremniy karbonitritlari hamda zarracha oʻlchami 20 dan 600 nm gacha boʻlgan titanium diboridning nano kukunlarini olish uchun ishlatilgan .
Ko'rib chiqilayotgan texnologiyalar guruhida ikkita asosiy usulni ajratish mumkin: gaz fazasi orqali o'tish va keyinchalik parchalanish bilan kamaytirish [56]. Birinchi usulga misol sifatida metall xloridlar ishtirokidagi bir qator takroriy kimyoviy reaksiyalar ketma-ketligiga asoslangan jarayonni keltirish mumkin: NH4Cl → NH3 + HCl; MeI + 2HCl → MeICl2 + H2; MeIO + + 2HCl + C MeICl2 + CO + H2; MeICl2 + MeII ↔ MeI +
MeIICl2; MeIICl2 + H2 ↔ MeII + HCl. Ikkinchi usulga misol sifatida karbonillarning sintezi va keyingi parchalanishi reaktsiyalariga asoslangan jarayon bo'lishi mumkin: xMe + yCO = Mex (CO) y; Mex (CO) y → xMe + yCO.
Kimyoviy bug 'cho'ktirish texnologiyasi sifatida ham tasniflanishi mumkin bo'lgan yaqinda ishlab chiqilgan usul yuqori haroratli gidroliz usulidir U birikmalarning, asosan, xloridlarning vodorod-kislorod alangasida o'zaro ta'siriga asoslangan.
Ular ko'p komponentli birikmalarni olishlari mumkin. Xususan, SiO2, TiO2, Al2O3, ZrO2 nano kukunlari olindi.


Yuqori energiyali sintez texnologiyalari
Ushbu texnologiyalar guruhi yuqori energiya ta'sirida muvozanatdan uzoqda bo'lgan sharoitlarda yuqori tezlikda davom etadigan reaktsiyalardan foydalanishga asoslangan. Nano kukunlarni olish uchun ikkita usul qo'llanilgan - detonatsiya va plazma-kimyoviy.