Влияние степени вакуумирования на время сушки наноматериалов в вакуум-сублимационной установке

Введение 3
1. Обзор способов получения наноматериалов……………………………………………………… 6
2.Получение нанодисперсных материалов криохимическим методом 10
3. Анализ параметров, влияющих на процессы сублимации и десублимации 13
3.1. Механизм сублимационной сушки. 16
3.2. Процесс сублимации с уменьшенным давлением и его теоретический расчет времени сублимации 20
3.3. Процесс сублимации с увеличенной площади нагрева путем установки дополненного ИК нагревателя и теоретический расчет времени сублимации 26
4. Основные процессы десублимации 31
4.1. Принцип работы вакуум-сублимационной установки 34
5. Методика эксперимента 35
Заключение 37
Список литературы: 39

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время наблюдается огромный интерес к ультрадисперсным и нанодисперсным материалам. Этот интерес обусловлен тем, что измельчение структуры материала позволяет решить важную проблему материаловедения – получение материалов с однородной микроструктурой и прогнозируемыми на этой основе физико-механическими свойствами и долговечностью. Этот интерес объясняется также стремлением улучшить эти свойства металлических материалов вследствие получения в ультра- и наноструктуры.
Существует большое разнообразие методов физико-химического воздействия на материалы в процессах кристаллизации, деформации, термической обработки, приводящих к измельчению структуры. Традиционные технологии производства металлических и неметаллических материалов обычно придают им крупнозернистое строение, поскольку в этих технологиях используется такая температура обработки, при которой возникающие мелкие зерна нестабильны и увеличиваются в результате роста.
Термин «нанотехнология» впервые предложил японец Н. Танигучи в 1974 г. На возможность создания материалов с размерами зерен менее 100 нм, которые должны обладать многими уникальными и полезными свойствами по сравнению с традиционными микроструктурными материалами, указал в 1981 г. немецкий ученый Г. Глейтер. Он же и независимо от него отечественный ученый И. Д. Морохов ввели в научную литературу представления о нанокристаллах.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Обзор способов получения наноматериалов

К настоящему времени разработано большое количество методов и способов получения наноматериалов. Это обусловлено разнообразием состава и свойств наноматериалов, с одной стороны, а с другой - позволяет расширять ассортимент данного класса веществ, создавать новые, уникальные образцы.
Формирование высокодисперных структур может происходить в ходе таких процессов, как фазовые превращения, химическое взаимодействие, рекристаллизация, аморфизация, высокие механические нагрузки, биологический синтез. Как правило, формирование наноматериалов возможно при наличии существенных отклонений от равновесных условий существования вещества, что требует создания специальных условий и, зачастую, сложного и прецизионного оборудования.
Существует классификация методов по принципу изменения размера частиц в ходе синтеза. Если за основу классификации брать процессы разделения «сверху-вниз» или синтеза «снизу-вверх», то методы получения можно разделить на две группы:
- диспергационные методы (основаны на диспергировании исходных материалов).
- конденсационные методы (основаны на получении наночастиц из систем, в которых вещества диспергированы на молекулярном (атомном) уровне).
Диспергационные методы представляют собой механическое измельчение частиц материала (предварительно полученные порошки, гранулы, размолотые слитки) и принадлежат к числу наиболее распространенных методов изготовления порошков. Особенно легко получать порошки на основе хрупких материалов. Порошки пластичных, высокопрочных и аморфных материалов получить труднее. В этом случае возрастает опасность чрезмерного нагрева материала и загрязнения его продуктами износа рабочих частей технологического оборудования. Механическое воздействие приводит к появлению упругих напряжений в кристалле. Вследствие анизотропии кристаллической решетки, особенностей электронных и ионных свойств, различия в природе и энергии химических связей в структуре, релаксация упругих напряжений может осуществляться по различным механизмам. Такими механизмами могут быть колебательное возбуждение, электронное возбуждение и изменение степени ионности химических связей, разрыв связей, перегруппировки атомов, миграция атомов и ионов. Варьируя интенсивность и характер подводимых к твердому телу механических воздействий можно контролировать свойства материалов, полученных механической активацией.
Одним из наиболее часто встречающихся эффектов, сопровождающих механическую активацию кристаллов, является разрушение макрокисталлов и макрокристаллитов, приводящее к измельчению частиц вещества.
Разрушению предшествуют процессы накопления, взаимодействия и концентрирования дефектов, образование трещин и их распространение по кристаллу. Однако прямое механическое измельчение твердого тела далеко не всегда позволяет получить наночастицы, так как механическая активация приводит к ускорению процессов массопереноса за счет образования метастабильных дефектов, что инициирует сброс избыточной поверхностной энергии. Кроме того, часть запасенной упругой энергии переходит в тепло и температура в зоне удара может заметно повышаться. Все это благоприятствует протеканию процессов рекристаллизации вещества и залечивания дефектов, что препятствует измельчению.
Метод механического дробления хорошо отработан для получения нанопорошков металлов и сплавов. Помол оксидных материалов также позволяет получить порошки с размером частиц десятки-сотни нм. Для получения более мелких частиц этих веществ используют другие методы.
Для помола используются шаровые, вибрационные, планетарные и другие мельницы. При механическом размельчении с использованием мельниц уменьшение размеров частиц материала происходит в результате интенсивного раздавливания между рабочими органами мельницы.
Конденсационные методы основаны на получении наночастиц из систем, в которых вещества уже диспергированы на атомном или молекулярном уровне, т.е. из растворов и газовой фазы.
Химические методы на основе растворных технологий являются трехстадийными:
? приготовление прекурсора;
? обезвоживание;
? отжиг.
Методы химического осаждения заключаются в совместном осаждении (соосаждении) компонентов продукта из раствора в виде нерастворимых солей или гидроксидов. Наиболее распространены три типа химического осаждения – гидроксидный, оксалатный и карбонатный методы.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Волынец А.З. «Сублимация» Москва 1987, 54
2. https://bookree.org/reader?file=542156&pg=150
3. М.Б. Генералов «Криохимическая нанотехнология» Москва 2006
4. Третьяков Ю.Д., Олейников Н.Н., Можаев А.П. Основы криохимической технологии. - М.: Высшая школа, 1987. - 143с.
5. Веркин Б.И., Гетманец В.Ф., Михальченко Р.С. Теплофизика низкотемпературного сублимированного охлаждения. -Киев: Наук. думка, 1980. - 232 с.
6. Бражников С.М. Тепло-и массообмен и структурообразование в вакуум-сублимационной технологии получения ультрадисперсных порошковых материалов, Автореф. дис. д-ра. техн. наук. - М.: МГУИЭ, 2002 - 41 с.
7. Гулевич В.И., Бражников С.М… Волынец А.З. Сублимационном обезвоживание замороженного слоя криогранул при кондуктивном энергоподводе /Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004; № 10; №12.
8. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. - М.: ГИФМЛ, 1961. 496 с.
9. Волынец А.З., Сафонов В.К. Распределение десублимата при движении пара между пластинами / Инж.- физ. журн. 1973. № 1. С. 47-52.
10. Волынец А.З., Зильберштейн А.С. Процесс сублимации – десублимации между параллельными пластинами при больших числах Кнудсена / Tеор. основые химич. технол. 1973. № 6. Т. 7. С. 925 927.
11. Рыжонков Д.И. Наноматериалы: учеб. пособие / Д.И. Рыжонков, В.В. Левина, Э.Л. Дзидзигури. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.
12. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. - М.: ФИЗМАТ-ЛИТ, 2005.

Весь текст будет доступен после покупки