1 / 13

синтез наноструктурных материалов из металлических расплавов и перспективы

синтез наноструктурных материалов из металлических расплавов и перспективы их использования в ЯЭУ. П.Н. Мартынов, Р.Ш. Асхадуллин , П.А. Юдинцев, А.А. Осипов , А.А. Симаков, А.Ю. Чабань

laurel
Download Presentation

синтез наноструктурных материалов из металлических расплавов и перспективы

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. синтез наноструктурных материалов из металлических расплавов и перспективы их использования в ЯЭУ П.Н. Мартынов, Р.Ш. Асхадуллин, П.А. Юдинцев, А.А. Осипов, А.А. Симаков, А.Ю. Чабань Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского (ГНЦ РФ – ФЭИ), г. Обнинск

  2. Метод получения оксидных наноматериалов в среде жидких Pb, Bi, Pb-Bi, Ga 1 стадия. Растворение в жидком металле (матрице) металла (реагента), обладающего большим сродством к кислороду по сравнению с растворителем и растворимостью в конкретной жидкометаллической среде не менее 0,1 % мас. {Ме’}+ [Me’’] 2 стадия. Окисление растворенного металла водяным паром в соответствии с реакцией: {Ме’}+ [Me’’]+H2О = {Me’}+<Ме’’xОy > +H2

  3. Термодинамически обоснованные соединения • Рассмотрение известных данных по растворимостям металлов в галлии, свинце, висмуте и эвтектическом сплаве наряду с термодинамическими расчетами параметров реакций образования оксидов в перечисленных растворителях свидетельствует о возможности получения большого количества соединений вида MexOy. Так при селективном окислении системы {Ga}-[Me] до 423 K следует ожидать получения Na2O, Al2O3, MgO и Pr2O3. Аналогичные расчеты приводят к выводу о возможности синтеза TeO2, NiO, CdO, CoO, Sb2O3,As2O3, GeO2, K2O, ZnO, SnO2, Na2O, In2O3 Fe3O4, Li2O, SrO, Ba2O, MgO, Cr2O3, Ga2O3,CaO, Mn3O4, HfO2, ThO2, ZrO2, Al2O3, Pu2O3, Y2O3, Sm2O3, La2O3, Nd2O3, Ce2O3, Ti3O5иU3O8в расплавах свинца, висмута и эвтектики 44.5% Pb - 55.5% Bi до 873 K.

  4. Реально полученные соединения • К настоящему времени по способу селективного окисления металлических примесей в расплавах галлия, свинца и свинца-висмута получены ультрадисперсные оксиды: Al2O3, AlOOH (аэрогель), In2O3, Fe3O4, MgO, MoO3, SnO2, ZnO, Ga2O3. Синтезированные вещества имеют объемный вид (порошки с макрочастицами размером до 500 мкм, аэрогели с линейными размерами образцов до 10 см). Структурные составляющие ультрадисперсных оксидов находятся в пределах от 5 до 200 нм, что зависит от химического состава полученных веществ и условий их синтеза.

  5. Application of semiconductorIn2O3, SnO2, Ga2O3,ZnOoxidesfor thedevelopmentof ozone sensors Чувствительность по О3 1 ppb In2O3, SnO2, Ga2O3, ZnO 100 nm 100 nm Микроструктура In2O3 Образец In2O3

  6. Жидкометаллическая технология синтеза аэрогеля AlOOH Реакция образования аэрогеля: {Ga} +[Al] + 2(H2O)  {Ga} +<AlOOH> + 3/2(H2) {Bi} +[Al] + 2(H2O)  {Bi} +<AlOOH> +3/2(H2) {Pb} +[Al] + 2(H2O)  {Pb} +<AlOOH> +3/2(H2) • Пористость: 94–99 % об., • Плотность: 13–80 мг/см3, • Уд. поверхность (БЭТ): до 800 м2/г, • Размер структурных составляющих: • 20–50 нм, • Теплопроводность • (при Т = 130 ÷ 1500 К): 0,01 ÷ 0,02 Вт/(м К), • Удельное электросопротивление: • > 4  1010 Ом м.

  7. Установка для синтеза ультрапористого оксигидроксида алюминия со слоисто-волокнистой наноструктурой

  8. Влияние добавок аэрогеля AlOOH в порошки Si3N4 (А) и SiC (Б) на свойства получаемых керамических материалов (А) (Б) 1– добавка отсутствует; 2 – 0,5 % мас.; 3 – 1,0 % мас.; 4 – 1,5 % мас.; 5 – 2,0 % мас.; 6 – 2,5 % мас.; 7 – 3,0 % мас.

  9. Улучшение характеристик керамических чувствительных элементов - увеличение ресурса более 40 000 часов Керамические (ZrO2) чувствительные элементы датчиков кислорода, полученные с использованием упрочняющих добавок (1%мас.) наноструктурированного оксида алюминия • Основные характеристики: • геометрические размеры: • диаметр 10; длина – 10÷15 мм; • открытая пористость ~ 0 %; • плотность – 5,89 ÷5,95 г/см3 • (теор. плотность 6,02 г/см3); • прочность при изгибе (20 °С) – 700 - 900 МПа; • термостойкость ~ 100 °С/с Условия испытаний: tmin(вода)  20°С t max(Pb-Bi)= 200÷280°C время = 2,5 с Использование оптимальных добавок аэрогеля Al2O3∙H2O (~ 1%) повышает стойкость керамики к термоудару на ~ 20%

  10. Исследование влияния добавок аэрогеля AlOOH на свойства таблеток UO2 • Введение добавки аэрогеля AlOOH в порошок диоксида • урана позволяет: • увеличить механическую • прочность спеченных • таблеток в 1,5-2 раза; • увеличить размер зерна • в ~ 1,5 раза • (до 25-30 мкм); • снизить температуру • спекания таблеток.

  11. Применение аэрогеля AlOOH для улучшения свойств силиконовых резин После внесения добавок в силиконовые резины и проведения испытаний на образцах, зафиксировано значительное увеличение стойкости образцов резины в различных средах (автомобильные масла, бензин, растворители) % изменения массы или объема Добавка аэрогеля

  12. Жидкометаллическая технология получения наноматериалов. Наноструктурированный аэрогель - AlOOH Золотая медаль «Московского международного салона инноваций и инвестиций», 2005 г. Золотая медаль «IV специализированной выставки нанотехнологий и материалов», 2007 г.

  13. Перспективные области применения УДМ Области применения полученных УДМ Тепло- и электро- изоляция Катализаторы и их носители Ядерное топливо Керамические материалы Сенсоры Сорбенты

More Related