ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механохимические превращения из "Физико-химия нанокластеров наноструктур и наноматериалов" Механохимия очень эффективный способ получения и формирования нанокластеров и наносистем, осуществляемый обычно с помощью шаровых или планетарных мельниц. Наблюдаемые механохимические реакции приводят к возникновению новых соединений, появление которых совершенно невозможно в реакциях, стимулированных, например, температурным фактором. Механическое воздействие в области контактов вещества с инициаторами, например металлическими шарами, приводит к возникновению напряжений на поверхности контактов. Последующая релаксация, которая ведет к снятию этих напряжений и уменьшению свободной энергии, может сопровождаться выделением тепла, образованием новой поверхности, зарождением дефектов и, наконец, прохождением химических реакций. Направление релаксации энергии зависит от структуры исходного вещества, условий механохимической обработки (мощности установки, соотношения между давлением и сдвигом), размеров и формы кластера. Увеличение мощности обработки и времени воздействия приводит к переходу от пути релаксации в виде теплового канала к пластической деформации, а затем к химической реакции. [c.406] Механическое воздействие при механохимической обработке является импульсным, поэтому возникновение поля напряжений и его релаксация происходят не в течение всего времени пребывания кластеров в реакторе, а только в момент соударения и в короткое время после, что вызывает необходимость исследования кинетики процессов. [c.407] Однако механическое воздействие является не только импульсным, но еще и локальным, поскольку не происходит равномерно по объему вещества, а только в области генерации и релаксации поля напряжений. [c.407] Как и образование кластеров в реакциях температурного разложения соединений, механохимические превращения включают несколько стадий. Это, прежде всего, истирание и сдвиги атомов на поверхности, которые приводят к активации поверхности, затем дробление вещества до нанодиапазона и проведение механохимических реакций, далее возможное дальнейшее измельчение нанокластеров и, наконец, возможное дальнейшее укрупнение нанокластеров за счет спекания. [c.407] С помощью механохимического синтеза получены многие системы тугоплавких соединений, боридов металлов, карбидов металлов, НС, 2гС, УС, Nb с размерами около 7 нм, многие сплавы металлов, например FeNi, РеРА1 с размерами 5 15 нм и т.д [6]. [c.408] Поучительно рассмотреть механохимические превращения на примере образования нанокластеров карбида титана [8]. [c.408] Компоненты механохимического синтеза Т1 и С образуют в результате помола в шаровой мельнице кластеры состава Т144С56 [8]. На рис. 13.8 приведены рентгенограммы наносистемы, полученные после различных времен механосинтеза. [c.408] После времени обработки 2 10 с наблюдаются только широкие рефлексы, соответствующие начальным фракциям титана и углерода. После 11-10 с рефлексы графита исчезают, а после 15-10 с уже появляются рефлексы, соответствующие новой фазе с кубической структурой кристаллической решетки — карбиду титана с постоянной решетки 0,4326 нм. Дальнейшее увеличение времени помола до 4-10 с приводит к полному исчезновению рефлексов от металлического титана и увеличению рефлексов от карбида титана. Увеличение времени размола до 8 Ю с ведет к уменьшению размеров кластеров и накоплению их деформации, что сопровождается уширением линий рентгеновской дифракции. Помол системы в течение 7,2 10 с приводит к формированию нанокристаллов карбида титана. Увеличение времени воздействия до 10 с не привело к изменению нанокластеров карбида титана, например к спеканию. [c.408] Результаты кинетических исследований механохимических воздействий на карбидно-титановую систему приведены на рис. 13.9. [c.409] Результаты этого рисунка позволяют выделить четыре стадии образования нанокластеров карбида титана. Для сравнения на рис. 13.10 приведены снимки сканирующей электронной микроскопии. [c.409] Вернуться к основной статье