Металл-углеродные нанокомпозиты

Московский государственный технический университет

Им. Н.Э. Баумана

Факультет “Специальное машиностроение”

Кафедра ”Высокоточные летательные аппараты”

Отчет по производственной практике

На предприятии

РКК ”Энергия” им. С.П.Королева

Тема реферата:

“Металл-углеродные и углеродные нанокомпозиты”

Студент (Алешина В.В.)

Группа СМ4-61

Руководитель практики (Степанищев Н.А.)

Москва

2011г.

Содержание

Введение.......................................................................................................... 3

1. Металл-углеродные нанокомпозиты....................................................... 4

1.1. Технология получения нанокомпозитов в установке «Фотон»......... 5

1.2. Технология получения нанокомпозита на основе поливинилового спирта 6

1.3. Свойства металл-углеродных нанокомпозитов................................ 7

1.4. Применение нанокомпозитов для изготовления электронных, оптоэлектронных, электрохимических, люминесцентных, сенсорных устройств и катализаторов 11

2. Нанокомпозиты системы углерод-углерод.............................................. 13

2.1. Технические характеристики углеродного нанокомпозита.............. 13

2.2. Получение........................................................................................... 15

2.2.1. Одностадийная технология получения нанокомпозита в химическом реакторе................................................................................................................. 15

2.2.2. Технология получения нанокомпозита в установке «Фотон».... 16

2.3. Свойства углеродных нанокомпозитов............................................. 17

2.4. Применение углеродных нанокомпозитов........................................ 20

2.4.1. Применение в машиностроении................................................... 20

3.Список литературы.................................................................................... 25

Введение

Композиционными называют материалы, состоящие из двух или более фаз с четкой межфазной границей. На практике же это — системы, которые содержат усиливающие элементы (волокна, пластины) с различным отношением длины к сечению, погруженные в полимерную матрицу.

Нанокомпозиты- структурированные материалы со средним размером одной из фаз менее 100 нм. Нанокомпозиты на основе полимеров и керамик сочетают в себе качества составляющих компонентов: гибкость, упругость, перерабатываемость полимеров и характерные для стекол твердость, устойчивость к износу, высокий показатель светопреломления. Благодаря такому сочетанию улучшаются многие свойства материала по сравнению с исходными компонентами. Свойства углеродного нанокомпозита многократно превосходят соответствующие показатели углеродных материалов традиционной технологии. В силу своих свойств углеродный нанокомпозит может использоваться во многих отраслях, таких как: машиностроение, медицина и т.д.

Металл-углеродные нанокомпозиты

Неослабевающий научный и технический интерес исследователей к углеродным наноматериалам обусловлен широким диапазоном областей их потенциального использования (в наноэлектронике, для аккумулирования и хранения водорода, в качестве армирующих и антифрикционных материалов, носителей для гетерогенных и электрокатализаторов и др.). Легирование углеродных наноматериалов наночастицами металлов в еще большей степени расширяет возможности их применения. Эксплуатационные характеристики таких нанокомпозитных материалов определяются как структурой и морфологией углеродных наночастиц, так и природой металла и условиями их получения. Возможность управления структурой нанокомпозитов позволяет получать материалы с заданными свойствами. Новые формы углерода – фуллерен, тубулен - стимулировали исследование структурных свойств углеродных материалов.

Современная электроника характеризуется скачкообразным прогрессом, который приводит в уменьшении размеров и свойств элементов ИС. Из результатов прогнозирования развитие электроники на основе неорганических полупроводников наталкивается на принципиальные физические ограничения размера элемента около 0,1 мкм, которые определяются фундаментальными физическими законами.

При переходе от микро- к наночастицам благодаря квантово-размерному эффекту наноструктуры происходит качественное изменение физических и химических свойств веществ. Для развития наноэлектроники могут найти применение новые материалы, представляющие углеродный

нанокристаллический материал и металлополимерные нанокомпозиты, которые содержат наночастицы (их размер от 1 до 100 нм), сочетающими выгодные свойства органических и неорганических веществ для различных применений системы с плотностью записи 1012 бит/см2; металлополимерные нанокомпозиты с регулируемым коэффициентом преломления (1,47÷1,56), высокой оптической прозрачностью в диапазоне телекоммуникационных длин волн с низкими потерями (< 0,06 дб/см при 830 нм, < 0,2 дб/см при 1310 нм, < 0,6 дб/см при 1550 нм); цветной кремниевый дисплей, холодный катод).

1.1. Технология получения нанокомпозитов в установке «Фотон»

Новый метод нанокомпозитов Cu/C, Fe₃O₄/C, Co/C, ZnS/C, Fe₂S/C и т.д, представляющих углеродную матрицу и содержащих наночастицы металлических материалов: для изготовления металл-углеродных нанокомпозитов впервые применена автоматизированная установка “Фотон”.

Установка оснащена двенадцатью ИК-лампами КГ-220 с суммарной мощностью 12 кВт и максимальной интенсивностью излучения в диапазоне 0,8÷1,2 мкм, которые способны нагревать образец до 1300^оС со скоростью до 100 град/мин. Для получения металл-полимерных нанокомпозитов выбран метод ИК-отжига, который позволяет сочетать преимущества методов образования наночастиц металлов в полимерах с помощью термического разложения соединений металлов и восстановления ионов металлов и самоорганизации молекулярной структуры полимера. В случае ИК-отжига для реакций химических превращений требуются время и температура соответственно в 20 и 2 раза меньше, чем для резистивного нагрева.