Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»


Свойства изолированных нанокристаллических частиц в большой мере определяются вкладом поверхностного слоя. Для сферической частицы, имеющей диаметр d и толщину поверхностного слоя 8, доля поверхностного слоя в общем объеме части


= 6b/d. При толщине



цы равна AV/V



-d3—(d-25f 6 6


О


(J


Рабочая камера (давление газа 1—50 Па)

Рис. 1.1. Схема апнар>атуры для получения нанокристаллических керамических порошков методом конденсации паров с использованием как источника конденсируемого пара металлоорганических


прекурсоров [41]


поверхностного слоя 8, равной 3—4 атомным монослоям (0,5— 15 нм), и среднем размере нанокристалла 10—20 нм на поверхностный слой приходится до 50 % всего вещества. Однако высокоразвитая поверхность изолированных нанокристаллических частиц крайне увеличивает их реакционную способность и в свою очередь сильно затрудняет их изучение.


1.2. ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ


Одним из самых распространенных химических методов получения высокодисперсных порошков нитридов, карбидов, боридов и оксидов является плазмохимический синтез [42—48]. Основные условия получения высокодисперсных порошков этим методом — протекание реакции вдали от равновесия и высокая скорость образования зародышей новой фазы при малой скорости их роста. В реальных условиях плазмохимического синтеза получение наночастиц целесообразно осуществлять за счет увеличения скорости охлаждения потока плазмы, в котором происходит конденсация из газовой фазы; благодаря этому уменьшается размер образующихся частиц, а также подавляется рост частиц путем их слияния при столкновении.


При плазмохимическом синтезе используется низкотемпературная (4000—8000 К) азотная, аммиачная, углеводородная, аргоновая плазма дугового, тлеющего, высоко- или сверхвысокочастотного разрядов; в качестве исходного сырья применяют элементы, их галогениды и другие соединения. Характеристики порошков зависят от используемого сырья, технологии синтеза и типа плазмотрона. Частицы плазмохимических порошков являются монокристаллами и имеют размеры от 10 до 100—200 нм и более. Плазмохимический синтез обеспечивает высокие скорости образования и конденсации соединения и отличается достаточно высокой производительностью. Главные недостатки плазмохимического синтеза — широкое распределение частиц по размерам и вследствие этого наличие довольно крупных (до 1    5 мкм) частиц, т. е. низкая селективность процесса, а также

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»