Способы получения наноразмерных материалов презентация

Получение объемных наноматериалов. 2 Основные методы получения объемных материалов. — презентация

Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемЛюбовь Горюнова

Похожие презентации

Презентация на тему: » Получение объемных наноматериалов. 2 Основные методы получения объемных материалов.» — Транскрипт:

1 Получение объемных наноматериалов

2 2 Основные методы получения объемных материалов

3 3 I. Облучение потоками высокоэнергетических частиц Радиационно-пучковые технологии. Ионно-лучевые, ионно- плазменные технологии и воздействие концентрации. потоков энергии для модификации материалов. Физико-химические процессы при взаимодействии ионов с твердым телом. Методы получения и транспортировки пучков заряженных частиц. Имплантация ионов в металлы и полупроводники Электронные пучки и их применение Мощные ионные пучки и их применение Потоки высокотемпературной импульсной плазмы и их применение Лазерное излучение и его применение II.Пленочные технологии. CVD – химическое осаждение PVD – физическое осаждение Электроосаждение

4 4 Радиационное воздействие м.б. использовано для модифицирования и создания новых материалов. Радиационная обработка включает следующие задачи: Техника для обработки: создающая потоки ионов, атомов, электронов, плазмы и т.д. Методы обработки: имплантация, распыление, осаждение, перемешивание, нагрев, деформирование, насыщение и др. Регулируемые параметры при обработке: токи, потоки, флюенсы, энергия и вид излучения, масса частиц, температура облучения. Технологические задачи: изменение топографии поверхности, активация поверхности, изменение структуры или химического состава, нанесение или удаление слоя, залечивание дефектов Результат обработки, изменение шероховатости, глубина слоя, структура, состав и фазовое состояние слоев. Эксплуатационные свойства созданные обработкой: износостойкость, коррозионная стойкость, прочность, твердость, термостойкость и др.

5 5 Механизм воздействия A Ионный пучок Охлаждение за счет теплопроводности Пробег ионов Модифицирование плазма Дефектообразование

6 6 Воздействие пучков Металлическая мишень Металлические ионы Твердые растворы НАНОРАЗМЕРНЫЕ ФАЗЫ Интерметаллиды, оксиды, карбиды Мишень Модифицированный слой

7 7 Радиационно-пучковые технологии используют тепловую, кинетическую, электрическую и магнитную составляющую энергии и различные способы подвода к мишени: непрерывный, импульсный, импульсно-периодический, точечный, линейный, поверхностный, квази объемный. Модификация осуществляется за счет физических процессов: Быстрый нагрев и охлаждение Имплантация атомов/ионов в материал Распыление или испарение поверхностного слоя Плазмообразование на поверхности Дефектоообразование в слое материала Осаждение атомов на поверхность Ионное перемешивание в поверхностном слое Термическая и радиационно-стимулированная диффузия Термические и структурные напряжения

8 8 При модифицировании происходят различные структурные и фазовые изменения. Наиболее значимыми изменениями являются: Увеличение параметра решетки Разворот плоскостей упаковки атомов Образование аморфных и ультрадисперсных фаз Диспергирование микроструктуры Накопление радиационных дефектов Загрязнение примесями Растворение и образование радиационно-стимулированных фаз Расслоение твердых растворов Создание пересыщенных твердых растворов Радиационно-индуцированная сегрегация Образование слоистых структур Формирование дислокационных субструктур Образование градиентных структурно-фазовых состояний

9 9 Виды радиационных технологий По носителям энергии и с учетом основного модифицирующего фактора 1 Ионно-пучковые технологии моноэнергетические пучки ионов поли энергетические пучки ионов 2 Ионно-плазменные технологии 3 Плазменные технологии равновесная плазма неравновесная плазма 4 Технологии, основанные на использовании концентрированных потоков энергии

10 10 Виды облучения Ионные пучки Ускоренные ионы (и атомы) в виде моноэнергетических или поли энергетических пучков являются рабочим телом ионно-пучковых и ионно- плазменных технологий Используют ионы газовые или твердотельные (металлические) Параметрами являются: энергия, поток, флюенс Ионно-пучковые технологии направлены на 1) получение новых материалов: нанесение пленок путем распыления, бомбардировка подложки в процессе нанесения, имплантация в объем материала для создания нового, ионно-пучковая эпитаксия 2) модифицирование материалов (поверхностного слоя): формирование рельефа путем распыления, изменение структуры путем имплантации, изменение элементного и фазового состава.

11 11 Низкотемпературная плазма Низкотемпературная плазма (Т

10 4 К) может быть равновесной (Т е Т i T a ) или неравновесной (Т е Т i T a ), где Т е, Т i, T a температуры атомов, ионов и электронов соответственно. Перенос вещества в плазме осуществляется путем диффузии, направленных потоков атомов под действием градиентов температуры. Рабочим телом плазмы является (Ar, He, H 2, O 2, N 2 ) и воздух. Направления: 1)Получение/синтез материалов: химический синтез (в том числе органический) веществ, полимеризация мономеров; экстрактивная металлургия, включая восстановление оксидов (или их диссоциацию) металлов в плазме и других газовых смесей; получение ультрадисперсных порошков; плазменная плавка металлов 2) Модификация материалов: формирование заданного рельефа (травление или очистка); нанесение покрытий на изделия; синтез химических соединений на поверхности; плазмохимическое насыщение поверхностного слоя азотом, углерода.

12 12 Ионно-плазменные технологии Одновременная или последовательная обработка поверхности ионами и плазмой. Использование ионно-плазменных технологий расширяет возможности обработки по сравнению с ионно-пучковыми технологиями так как позволяет чередовать операции распыления, нанесения покрытий и имплантацию ионов. Эффективна для получения функциональных покрытий и пленок. Осуществляется ряд операция необходимых для получения прочного сцепления с поверхностью, путем комбинации очистки, напыления ионного перемешивания.

13 13 Концентрированные потоки энергии (КПЭ) Высокие потоки энергии (десятки и более Дж/см 2 ) можно создавать мощными электронными пучками (МЭП), мощными ионными пучками (МИП), лазерным излучением (ЛИ), потоками высокотемпературной импульсной плазмы (ВТИП), Общим для КПЭ является высокие плотности мощности (

10 12 Вт/см 2 ), энергии (100 Дж/см 2 ), высокие градиенты температуры ( К/см), высокие скорости нагрева и закалки ( К/с). Получение материалов путем испарения мишени и конденсации атомов, инициирования химических реакций на поверхности Модифицирование поверхностного слоя путем сверхбыстрой закалки, изменения элементного и фазового состава, формирования заданного рельефа путем оплавления, заглаживания или создания дефектов, объемное ударное упрочнение, удаление ранее нанесенных пленок и покрытий.

Источник

Презентация на тему: Получение объемных наноматериалов

Получение объемных наноматериалов

I. Облучение потоками высокоэнергетических частиц I. Облучение потоками высокоэнергетических частиц Радиационно-пучковые технологии. Ионно-лучевые, ионно-плазменные технологии и воздействие концентрац. потоков энергии для модификации материалов. Физико-химические процессы при взаимодействии ионов с твердым телом. Методы получения и транспортировки пучков заряженных частиц. Имплантация ионов в металлы и полупроводники Электронные пучки и их применение Мощные ионные пучки и их применение Потоки высокотемпературной импульсной плазмы и их применение Лазерное излучение и его применение II.Пленочные технологии. CVD – химическое осаждение PVD – физическое осаждение Электроосаждение

Радиационное воздействие м.б. использовано для модифицирования и создания новых материалов. Радиационное воздействие м.б. использовано для модифицирования и создания новых материалов. Радиационная обработка включает следующие задачи: Техника для обработки: создающая потоки ионов, атомов, электронов, плазмы и т.д. Методы обработки: имплантация, распыление, осаждение, перемешивание, нагрев, деформирование, насыщение и др. Регулируемые параметры при обработке: токи, потоки, флюенсы, энергия и вид излучения, масса частиц, температура облучения. Технологические задачи: изменение топографии поверхности, активация поверхности, изменение структуры или химического состава, нанесение или удаление слоя, залечивание дефектов Результат обработки, изменение шероховатости, глубина слоя, структура, состав и фазовое состояние слоев. Эксплуатационные свойства созданные обработкой: износостойкость, коррозионная стойкость, прочность, твердость, термостойкость и др.

Воздействие пучков Воздействие пучков

Радиационно-пучковые технологии используют тепловую, кинетическую, электрическую и магнитную составляющую энергии и различные способы подвода к мишени: непрерывный, импульсный, импульсно-периодический, точечный, линейный, поверхностный, квазиобъемный. Радиационно-пучковые технологии используют тепловую, кинетическую, электрическую и магнитную составляющую энергии и различные способы подвода к мишени: непрерывный, импульсный, импульсно-периодический, точечный, линейный, поверхностный, квазиобъемный. Модификация осуществляется за счет физических процессов: Быстрый нагрев и охлаждение Имплантация атомов/ионов в материал Распыление или испарение поверхностного слоя Плазмообразование на поверхности Дефектоообразование в слое материала Осаждение атомов на поверхность Ионное перемешивание в поверхностном слое Термическая и радиационно-стимулированная диффузия Термические и структурные напряжения

При модифицировании происходят различные структурные и фазовые изменения. При модифицировании происходят различные структурные и фазовые изменения. Наиболее значимыми изменениями являются: Увеличение параметра решетки Разворот плоскостей упаковки атомов Образование аморфных и ультрадисперсных фаз Диспергирование микроструткуры Накопление радиационных дефектов Загрязнение примесями Растворение и образование радиационно-стимулированных фаз Расслоение твердых растворов Создание пересыщенных твердых растворов Радиационно-индуцированная сегрегация Образование слоистых структур Формирование дислокационных субструткур Образование градиентных структурно-фазовых состояний

Виды радиационных технологий По носителям энергии и с учетом основного модифицирующего фактора 1 Ионно-пучковые технологии моноэнергетические пучки ионов полиэнергетические пучки ионов 2 Ионно-плазменные технологии 3 Плазменные технологии равновесная плазма неравновесная плазма 4 Технологии, основанные на использовании концентрированных потоков энергии

Виды облучения Ионные пучки Ускоренные ионы (и атомы) в виде моноэнергетических или полиэнергетических пучков являются рабочим телом ионно-пучковых и ионно- плазменных технологий Используют ионы газовые или твердотельные (металлические) Параметрами являются: энергия, поток, флюенс Ионно-пучковые технологии направлены на 1) получение новых материалов: нанесение пленок путем распыления, бомбардировка подложки в процессе нанесения, имплантация в объем материала для создания нового, ионно-пучковая эпитаксия 2) модифицирование материалов (поверхностного слоя): формирование рельефа путем распыления, изменение структуры путем имплантации, изменение элементного и фазового состава.

Низкотемпературная плазма Низкотемпературная плазма Низкотемпературная плазма (Т

104 К) может быть равновесной (Те Тi Ta) или неравновесной (Те Тi Ta), где Те , Тi , Ta температуры атомов, ионов и электронов соответственно. Перенос вещества в плазме осуществляется путем диффузии, направленных потоков атомов под действием градиентов температуры. Рабочим телом плазмы является (Ar, He, H2, O2, N2) и воздух. Направления: 1)Получение/синтез материалов: химический синтез (в том числе органический) веществ, полимеризация мономеров; экстрактивная металлургия, включая восстановление оксидов (или их диссоциацию) металлов в плазме и других газовых смесей; получение ультрадисперсных порошков; плазменная плавка металлов 2) Модификация материалов: формирование заданного рельефа (травление или очистка); нанесение покрытий на изделия; синтез химических соединений на поверхности; плазмохимическое насыщение поверхностного слоя азотом, углерода.

Ионно-плазменные технологии Ионно-плазменные технологии Одновременная или последовательная обработка поверхности ионами и плазмой. Использование ионно-плазменных технологий расширяет возможности обработки по сравнению с ионно-пучковыми технологиями так как позволяет чередовать операции распыления, нанесения покрытий и имплантацию ионов. Эффективна для получения функциональных покрытий и пленок. Осуществляется ряд операция необходимых для получения прочного сцепления с поверхностью, путем комбинации очистки, напыления ионного перемешивания.

Концентрированные потоки энергии (КПЭ) Концентрированные потоки энергии (КПЭ) Высокие потоки энергии (десятки и более Дж/см2) можно создавать мощными электронными пучками (МЭП), мощными ионными пучками (МИП), лазерным излучением (ЛИ), потоками высокотемпературной импульсной плазмы (ВТИП), Общим для КПЭ является высокие плотности мощности (

1012 Вт/см2), энергии (100 Дж/см2), высокие градиенты температуры (106-108 К/см), высокие скорости нагрева и закалки (109-1011 К/с). Получение материалов путем испарения мишени и конденсации атомов, инициирования химических реакций на поверхности Модифицирование поверхностного слоя путем сверхбыстрой закалки, изменения элементного и фазового состава, формирования заданного рельефа путем оплавления, заглаживания или создания дефектов, объемное ударное упрочнение, удаление ранее нанесенных пленок и покрытий.

Источник

Презентация — Синтез углеродных наноматериалов

Описание презентации по отдельным слайдам:

Синтез углеродных наноматериалов

Схемы синтеза ПУМ Традиционный метод получения ПУМ Каталитический метод синтеза

Класссичекий способ получения углеродных наноматериалов на системах металл/ углеродная подложка Практически весь спектр известных каталитических реакций Например, Жидкофазное гидрирование Синтез Фишера-Тропша Дегидрирование Окислительное карбонилирование

Проблема каталитического метода Очистка от побочных продуктов каталитической реакции Например, углеродных нанотрубок различного диаметра Аморфного углерода

Всего этого лишен темплатный метод Сравним нанолитье и макролдитье

Сравнение макро- и нанолитья

● Традиционные методы карбонизации и прогрессирующей активации углеродсодержащих материалов. Их недостатками являются — неоднородная пористость, небольшой выход и большая энергоемкость. ● Темплатный (матричный) метод синтеза позволяет за счет нанорепликации получать однородно пористые адсорбенты с высоким объемом пор. *

После детального описания темплатного метода синтеза мезопористого молекулярного сита MCM-41 с размером пор 3-8 нм (Kresge C.T., Leonowich M.E., Roth W.J., et.al.//Nature.-1992.-V. 359.-P. 710) в литературе опубликованы сотни работ по темплатному методу синтеза упорядоченных нанопористых материалов, в том числе углеродных (НУМ). В качестве темплатов чаще всего используются кремнеземные молекулярные сита. При синтезе НУМ в качестве прекурсоров углерода используются сахароза и глюкоза, фурфуриловый спирт, резорцинол-кротоновый альдегид, ацетонитрил, нефтяной и мезофазный пеки. *

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 832 человека из 77 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

• Сейчас обучается 359 человек из 70 регионов

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

• Курс добавлен 23.09.2021
• Сейчас обучается 47 человек из 23 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание современных способов получения наноматериалов в дополнительном разделе Физики — науке о наноматериалах Проблема современной физики наноматериалов — разброс в свойствах полученных материалов, неоднородность физичсеких свойств полученных материалов Ставший уже калассическим метод получения углеродных нановолокон и углеродных нанотрубок — каталитический синтез Задачи решаемые на сегодняшний день физико-химиками – это установление взаимосвязи между параметрами синтеза и структурой образующихся углеродных нановолокон и нанотрубок. Разработка методик направленного синтеза углеродных наноструктур разных типов. Исследование свойств синтезированных углеродных наноструктур и композитов на их основе Новые каталитические системы на основе углеродных волокон для различных применений в области микроэлектроники. Преимущества углеродных материалов волокнистой структуры. – относительная высокая поверхность и достаточная механическая прочность. Разработка современных высокоэффективных технологий, поиск новых способов получения углеродных материалов волокнистой структуры. Одна из сфер применения полученных углеродных материалов – адсорбция т.к. она сегодня занимает ведущее место среди способов защиты биосферы от вредных промышленных выбросов, например, очистка промышленных газов от сульфида водорода ликвидирует выброс образующегося в процессе химической переработки вредного вещества (диоксида серы) в атмосферу, и рассматривается как один из методов защиты окружающей среды.

Источник