Download
1 / 18
210 likes | 583 Views
Междисциплинарный интеграционный проект №112:. СОЗДАНИЕ НОВЫХ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, УСТОЙЧИВЫХ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ С ЭКСТРЕМАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ. Координатор проекта: академик Кругляков Э.П., ИЯФ им. Г.И. Будкера СО РАН. Организации – участники проекта:.
E N D
Междисциплинарный интеграционный проект №112: СОЗДАНИЕ НОВЫХ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, УСТОЙЧИВЫХ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ С ЭКСТРЕМАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ Координатор проекта: академик Кругляков Э.П., ИЯФ им. Г.И. Будкера СО РАН Организации – участники проекта: ИК им. Г.К.Борескова СО РАН (академик Пармон В.Н., с.н.с. Снытников В.Н.) ИЯФ им. Г.И.Будкера СО РАН (академик Кругляков Э.П., д..ф.-м.н. Бурдаков А.В.)
Цель проекта (в части разработки углеродных покрытий): Разработка новых наноструктурированных углеродных материалов для защитных покрытий в энергонапряженных устройствах Предполагаемые результаты: Разработка защитных покрытий на основе новых углеродных материалов, а именно, Сибунита и каталитического волокнистого углерода (КВУ) Получение данных о кинетике абсорции изотопов водорода различными углеродными материалами, в том числе графитом, Сибунитом и каталитическим волокнистым углеродом (КВУ)
Тема выступления: СОЗДАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ
Основные недостатки графитовых защитных покрытий 1. Накопление термической усталости материала с его последующим разрушением при импульсном режиме работы реактора 2. Набухание графитового материала под воздействием нейтронови его хрупкое разрушение с образованием углеродной пыли 3. Поглощение трития образующейся углеродной пылью
Структура аллотропных форм углерода Кубический (А) и гексагональный алмаз (Б) А Б Модель a-карбина (А) и b-карбина (Б) Гексагональный (А) и ромбоэдрический (Б) графит А Б
Аллотропные формы и разновидности углерода Активные угли, стеклоуглерод, сажи, углерод-углеродные композиты, филаментарный углерод, Сибунит и др.
Требования к новым углеродным материалам для защитных покрытий Электропроводность и коррозионная стойкость, близкие к таковым у графита Высокая термическая устойчивость и механическая прочность, превосходящие таковые у графита, благодаря лабильности углеродного каркаса и его устойчивости к напряжениям, возникающим при температурных колебаниях и смещениях графеновых сеток при набухании Низкая пористость и газопроницаемость
Схема формирования структуры Сибунита ИК СО РАН, г. Новосибирск ИППУ, г. Омск A - конденсация (отложение пиро-углерода PC на частицы сажи CB); B, C, D, E - активация (окислитель-ная газификация PC/CB композита) Likholobov V.A., et. al. React. Kinet. Catal. Lett., 54 (2), 381-411 (1995).
30 нм Изменение микроструктуры углеродной матрицы при термической обработке S=5-10 м2/г S= 150м2/г S= 300-500м2/г 2200 0С 5 нм Сибунит Изменение морфологии и удельной поверхности частиц угля при активации
Характеристики углеродных материалов семейства СИБУНИТ • SBET= 5–550 м2/г, Vпор = 0.1– 1.0 см3/г, Dпор = 5– 80нм Зольность < 0.2% • La~Lc= 3 – 4 нм, d002= 0.345 – 0.350нм • До 210 кг/см2 0.0012м • Широкий диапазон вариации удельной поверхности и параметров пористой структуры • Высокая чистота • Высокая степень упорядоченности кристаллической структуры • Высокая механическая прочность • Химическая и термическая стабильность • Низкое объёмное электрическое сопротивление
Ассортимент экструдатов на основе углеродных материалов семейства Сибунит
Ассортимент блочных изделий сотовой структуры на основе Сибунита Закономерности осаждения пироуглерода (ПУ) и активации блочных изделий сотовой структуры подобны закономерностям осаждения ПУ и активации для гранули-рованных материалов
A B C Al2O3 Нанотекстура поверхности углеродных волокон Ni/Al2O3 Ni-Cu/Al2O3 Fe/Al2O3 Каталитический волокнистый углерод (КВУ) ИК СО РАН, г. Новосибирск Схема получения A – синтез катализатора Ni/Al2O3, Fe/Al2O3, Co/Al2O3, Ni-Cu/Al2O3 или Ni-Co/Al2O3 B,C – рост углеродных нитей при каталитическом разложении углеводородов при 550-650°С
Условия синтеза и характеристики N-КВУ 20 нм 10 нм 20 нм Морфология N-КВУ, выращенных на NiCu-катализаторе из смеси Н2+10%Ру при 550°С (А) и 650°С (В). Врезка: структура тонких нановолокон, полученных при 550°С.
Характеристики КВУ SBET= 70–300 м2/г, Vпор = 0.3– 0.8см3/г, Dпор = 10– 50нм 30 – 50 нм 0.2 – 1% • La~Lc= 6 –7нм, d002= 0.340 – 0.345нм • 70 – 120 кг/см2 До 4% вес. (N) • Удельная поверхность и параметры пористой структуры • Диаметр волокон • Зольность • Параметры кристаллической структуры • Механическая прочность • Содержание гетероатомов
1) 2) Марка П Внешний S , V , V , D , Зольность, K , V , БЭТ микро мезо S ср . 2 3 3 3 вид м / г см / г см / г Å вес.% % см / г АРБ (Россия) Черенок 438 0.192 0.027 0.219 20 13.0 2.9 5 CG-5 ( Япония) Дроблен. 1024 0.438 0.047 0.485 19 2.8 6.3 10 L-2702 ( Германия) Черенок 1024 0.453 0.046 0.499 19 4.2 4.7 - FB-4 ( Чехосл.) Черенок 606 0.222 0.144 0.366 24 5.6 3.2 - Сибунит (Россия) Гранула 440 0.015 0.665 0.680 62 0.3 8.5 60 КВУ-1 (Россия) Гранула 120 0.01 0.31 0.32 107 - - 80 1) П - прочность на раздавливание, кг на гранулу; 2) К - степень кристалличности. Характеристики углеродных материалов Сибунит и КВУ в сравнении с гранулированными активными углями
Микроструктура различных углеродных материалов и нанотекстура их поверхности Косточковый активный уголь Каталитический волокнистый углерод Сибунит
Характеристики углеродных материалов Сибунит и КВУ в сравнении с графитом
