12. Сонохимическое диспергирование

Сущность. В основе лежит эффект кавитации микроскопи­ческих пузырьков, вызывающий разрывы сплошности и локаль­ное повышение давления (до нескольких МПа) и температуры (до 5000 К). Основная область применения сонохимического диспергирования связана с разрушением агломератов в порош­ках, полученных другими методами.

Регулирование. К параметрам регулирования относятся: частота ультразвуковых колебаний, интенсивность воздействия, природа среды, в которой происходит процесс, длительность диспергирования.

Модификации. Диспергирование с ПАВ увеличивает воз­можности данного метода.

Достоинства. Ультразвуковое диспергирование, в отличие от механического, позволяет получать, более чистые порошки.

Недостатки. Данный метод не нашел широкого распростра­нения из-за малой мощности аппаратов и высокого уровня шума.

13. Механохимический синтез

Сущность. В результате механического воздействия в при-контактных областях твердого вещества создается поле напря­жений. Релаксация поля напряжений может происходить путем выделения тепла, образования новой поверхности, образования различных дефектов в кристаллах, возбуждения химических реакций в твердой фазе. В отличие от механического дисперги­рования основная цель механохимического синтеза - иницииро­вать химические реакции в твердой фазе.

Размер наноструктур. Возможен синтез частиц карбидов, нитридов, боридов и других соединений с различной степенью дефектности и размером от 10 нм. Агрегаты из частиц достигают по размерам нескольких микрометров.

Регулирование размеров наноструктур и их морфологии осуществляется путем изменения интенсивности воздействия, проведения синтеза в специальной атмосфере, управлением тем­пературой процесса.

Модификации. Для получения отдельных частиц заряжают поверхность одного из компонентов смеси. Далее осуществляют разделение путем образования золя и последующего осаждения. Также используется селективное растворение.

Механохимический синтез может осуществляться «взрыв­ным методом» или может быть совмещен с самораспространяю­щимся высокотемпературным процессом.

Достоинства. Относительно высокая производительность, возможность получения нанокомпозитов, наибольшая экологи­ческая чистота.

Недостатки. Загрязнение порошка материалом футеровки и мелящих тел, ограниченность минимального размера частиц. Широкое распределение частиц по размерам.

Применение. Использование абразивных свойств стекол при механическом активировании порошка графита или серы в сталь­ной мельнице дает возможность получать наночастицы Fe₃C или FeS₂. С помощью данного метода возможен синтез тугоплавких карбидов, нитридов, боридов, композиционных материалов.

14. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез

Сущность. За счет высокоэкзотермической реакции между порошками исходных веществ, спрессованными в заготовку, в системе из-за неравновесности и эффекта «наследования фор­мы» продукты приобретают наномасштабные размеры. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез - это автоволновой процесс, аналогичный распределению волны горе­ния, но не в газовой среде, а в твердых веществах.

Регулирование, Размер частиц исходного порошка, концен­трация частиц, темпы охлаждения определяют количество цен­тров кристаллизации и размер образующейся нанофазы.

Модификации. Одним из исходных веществ может высту­пать газообразный компонент из среды, окружающей заготовку для синтеза.

Для получения порошков используют эффект саморассы­пания или дополнительную механическую или ультразвуковую обработку.

Достоинства. Синтез наноматериалов в одну стадию, кото­рая не требует высоких энергетических затрат.

Недостатки, Большое количество агрегированных частиц, невысокий выход целевого продукта, необходимость в тонком измельчении исходных веществ.

Применение. Метод позволяет синтезировать порошки ту­гоплавких соединений, абразивные пасты, керамику, детали и изделия заданных форм, огнеупоры, высокотвердые материалы.