Нанотехнологии и наноматериалы

Gidrotermik sintez usuli suvli muhitda yuqori haroratda (100-370 oS) va bosimda (100 MPa gacha) yuzaga keladigan gidrotermik parchalanish va oksidlanishning kimyoviy reaktsiyalaridan foydalanadi Usul tor zarracha o'lchamiga ega bo'lgan oksidli nano kukunlarni olish imkonini beradi. Ushbu usulning kamchiligi uskunaning yuqori narxi va murakkabligi, shuningdek, sintez jarayonining chastotasi.
Mikroemulsiya usuli quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi: bir-biriga aralashmaydigan ikkita suyuqlik - suvli eritma va moydan emulsiya tayyorlash, organik cho'kma qo'shib suvli faza tomchilari ichida metall gidroksidni cho'ktirish, tarkibiy qismlarni ajratish, cho'kma mahsulotini quritish. Ushbu usul yordamida 800-1000 nm gacha bo'lgan o'lchamdagi sferik zarralari bo'lgan Y2O3 kukuni va 2-2,5 nm kumush kukunini ishlab chiqarish haqida ma'lumotlar mavjud .
Kriokimyoviy usul metall oksidlarining nano kukunlarini olish tuzlarni eritishdan, hosil bo'lgan eritmalarni tez muzlatishdan, erituvchining sublimatsiyasidan va qoldiqning termal parchalanishidan iborat.
Bu usul mis va itriy oksidi kukunlari va Al2O3 - 10 wt% ZrO2 - 2 wt% MgO tizimi kukunlarini olish uchun ishlatilgan . Ushbu usulning afzalliklari murakkab tarkibli bir hil nano kukunlarni olish imkoniyatini o'z ichiga oladi


Parchalanish texnologiyasi barqaror bo'lmagan ulanishlar
Hozirgi vaqtda ushbu texnologiya zarracha o'lchami 20-300 nm bo'lgan nanochanglar olishning istiqbolli usuli hisoblanadi.
Eng koʻp oʻrganilgani azidlar, oksalatlar, perxloratlar, stifnatlar, permanganatlar, karbonatlar, gidratlar, sitratlar, asetatlar, gidroksidlar va alkogolatlarning termik parchalanishidir. Jarayon uchta reaktsiyani o'z ichiga oladi: termoliz, oksidlanish va gidroliz. Ushbu usulning afzalliklari past jarayon harorati, kichik reaktsiya hajmlari, oxirgi mahsulotlarni yuvish va filtrlash uchun mehnat talab qiladigan va samarasiz operatsiyalarning yo'qligi, dispersiyaning nazorat qilinishi, yaxshi sinterlash xususiyatlari va hosil bo'lgan kukunlarning yuqori tozaligini o'z ichiga oladi. Ushbu usulning kamchiliklari zarrachalar hajmini nazorat qilish va tartibga solishning murakkabligi, bir vaqtning o'zida ikkita jarayonning raqobatbardosh kursi - dastlabki birikmaning parchalanishi va harorat ta'siri ostida yakuniy mahsulot zarralarini sinterlash. Ayniqsa, bu usulda olingan kukunlar yuqori kimyoviy faolligi bilan ajralib turishi. Metall oksidlarining nano kukunlarini olish uchun dastlabki mahsulot sifatida alkogolatlardan (metallarning alkogol hosilalari) foydalanish istiqbolli. Shu bilan birga, alkogolatlarni organik erituvchilarda uchuvchanligi va eruvchanligi tufayli boshqa metallarning birikmalaridan chuqur tozalash imkoniyati mavjud. Usulni qo'llashning boshqa misollari - magniy karbonat trihidratini termal parchalash yo'li bilan magniy oksidi nanokuchani ishlab chiqarish va ularning formatlarini 470 haroratda piroliz qilish yo'li bilan zarracha o'lchamlari 100-300 nm bo'lgan temir, kobalt, nikel va mis nano kukunlarini ishlab chiqarish. -530 K . Shu bilan birga, alkogolatlarni organik erituvchilarda uchuvchanligi va eruvchanligi tufayli boshqa metallarning birikmalaridan chuqur tozalash imkoniyati mavjud. Usulni qo'llashning boshqa misollari - magniy karbonat trihidratini termal parchalash yo'li bilan magniy oksidi nanokuchani ishlab chiqarish va ularning formatlarini 470 haroratda piroliz qilish yo'li bilan zarracha o'lchamlari 100-300 nm bo'lgan temir, kobalt, nikel va mis nano kukunlarini ishlab chiqarish. -530 K . Shu bilan birga, alkogolatlarni organik erituvchilarda uchuvchanligi va eruvchanligi tufayli boshqa metallarning birikmalaridan chuqur tozalash imkoniyati mavjud. Usulni qo'llashning boshqa misollari - magniy karbonat trihidratini termal parchalash yo'li bilan magniy oksidi nanokuchani ishlab chiqarish va ularning formatlarini 470 haroratda piroliz qilish yo'li bilan zarracha o'lchamlari 100-300 nm bo'lgan temir, kobalt, nikel va mis nano kukunlarini ishlab chiqarish. -530 K.
Ushbu guruhga tegishli bo'lgan yana bir usul - birikmalarning radiatsiyaviy parchalanishi. Ushbu usuldan foydalanib, kumush azidni parchalash orqali kumush nano kukuni olingan bo'lib, unda asosan ikkita zarrachalar guruhi mavjud - 5-30 nm va 170-220 nm. Bunda 100 nm gacha bo'lgan zarrachalar sharsimon, yirik zarrachalar esa fasetli bo'lgan. Xuddi shu usuldan kimyoviy chidamliligi juda yuqori bo'lgan Pd va Cd nano kukunlarini olish uchun ham foydalanish mumkin.
Qayta tiklash jarayonlaridan foydalanish
Bu guruhning eng mashhuri metall birikmalarini vodorod bilan qaytarish usulidir. Metall birikmalari (gidroksidlar, xloridlar, nitratlar, karbonatlar) taxminan 500 K haroratda vodorod oqimida qaytarilish reaksiyasiga kirishadi. Metall xlorid misolida kimyoviy qaytarilish reaksiyasini quyidagicha yozish mumkin: MeCl2 + H2 ↔ Me + 2HCl. Bu usul odatda temir, volfram, nikel, reniy, molibden, mis, kaltsiy kukunlarini olish uchun ishlatilishi mumkin; qotishma qotishmalar va po'latlarning kukunlarini olish imkoniyati ham mavjud [56]. Olingan metall nano kukunlari aralashmalarning past miqdori va zarrachalar hajmining tor taqsimlanishi bilan ajralib turadi.
Xuddi shu guruhga kimyoviy-metallurgiya usulini kiritish mumkin. Bu usulga muvofiq, birinchi navbatda, kam suvli gidroksidlarni sintez qilish reaksiyasi gaz fazali o'zaro ta'sir orqali amalga oshiriladi, so'ngra olingan gidroksidlarga termik ishlov berish qaytaruvchi muhitda, masalan, vodorodda amalga oshiriladi. Natijada temir, nikel, kobalt, molibden, volfram, misning nano kukunlari olinadi. Agar issiqlik bilan ishlov berish havoda amalga oshirilsa, u holda oksidli nano changlar, masalan, Al2O3, TiO2, ZrO2 yoki ularning kompozitsiyalari olinadi. Usulning afzalliklari - nano chang zarrachalarining o'lchamlari bo'yicha kichik dispersiyasi, aralashmalarning pastligi, nisbatan arzon texnologik uskunalar va bir kukunni chiqarishdan boshqasini chiqarishga oson o'tish.

Jismoniy bug'larni joylashtirish usullari

Nano kukunlarni olishning ushbu usullari hozirda eng ko'p qo'llaniladi. Buning sababi, har xil yuqori intensiv energiya manbalaridan foydalangan holda moddani bug'lash va uni bug 'fazasidan keyin cho'ktirish texnologiyalari etarlicha rivojlangan, oson boshqariladigan va hosil bo'lgan nano changning tozaligiga yuqori talablarni ta'minlaydi, ayniqsa boshqariladigan atmosferaga ega kameralardan foydalanish. Ikkinchi holda, ko'pincha vakuum kameralari yoki inert gazlar bilan to'ldirilgan kameralar - geliy yoki argon, ksenon ishlatiladi. Metalllarni vakuum yoki inert gazda bug'langanda, gaz fazasiga (bug ') o'tgan metall atomlari bir necha nanometrli zarrachalarga birlashishga moyil bo'lib, so'ngra sovutilgan substratga yotqiziladi. Ushbu usullar guruhi murakkab qotishma kukunlarni olish imkonini beradi,
ma'lum bir kompozitsiyani oldindan qo'shilgan materialni bug'lash orqali ham, alohida komponentlarni bir vaqtning o'zida bug'lash orqali ham olish mumkin. Olingan kukunlarning zarracha kattaligi usul turiga va texnologik parametrlarga qarab 5 dan 100 nm gacha bo'lishi mumkin.
Bug'lanish jarayonining turiga qarab, quyidagi usullar turlarini ajratish mumkin.