Наноматериалы: синтез нанокристаллических порошков и получение компактных нанокристаллических материалов. Миттова И.Я - 6 стр.

                                    6

лучения нанокристаллических порошков. В отличие от испарения в ва-
кууме, атомы вещества, испаренного в разреженной инертной атмосфере,
быстрее теряют кинетическую энергию из-за столкновений с атомами газа
и образуют сегрегации (кластеры).
      Установки, использующие принцип испарения-конденсации, разли-
чаются способом ввода испаряемого материала, способом подвода испа-
ряемого материала, способом подвода энергии для испарения; рабочей
средой; организацией процесса конденсации; системой сбора полученного
порошка.
      Испарение металла может происходить из тигля, или же металл по-
ступает в зону нагрева и испарения в виде проволоки, всыпаемого метал-
лического порошка или в струе жидкости. Может использоваться также
распыление металла пучком ионов аргона. Подвод энергии может осуще-
ствляться непосредственным нагревом, пропусканием электрического то-
ка через проволоку, электродуговым разрядом в плазме, индукционным
нагревом токами высокой и средней частоты, лазерным излучением, элек-
тронно-лучевым нагревом. Испарение и конденсация могут происходить в
вакууме, в неподвижном инертном газе, в потоке газа, в том числе, в струе
плазмы.
      Основными закономерностями образования нанокристаллических
частиц методом испарения и конденсации являются следующие.
      1. Образование наночастиц происходит при охлаждения пара в зоне
конденсации, которая тем больше, чем меньше давление газа; внутренняя
граница зоны конденсации находится вблизи испарителя, а ее внешняя
граница по мере уменьшения давления газа может выйти за пределы ре-
акционного сосуда; при давлении, равном нескольким сотням Па, внеш-
няя граница зоны конденсации находится внутри реакционной камеры
диаметром 0,1 м, и в процессе конденсации существенную роль играют
конвективные потоки газа.
      2. При увеличении давления газа до нескольких сотен Па средний
размер частиц сначала быстро увеличивается, а затем медленно прибли-
жается к предельному значению в области давлений более 2500 Па.
      3. При одинаковом давлении газа переход от гелия к ксенону, т. е.
от менее плотного инертного газа к более плотному, сопровождается рос-
том размера частиц в несколько раз.
      В зависимости от условий испарения металла (давление газа, рас-
положение и температура подложки) его конденсация может происходить
как в объёме, так и на поверхности реакционной камеры. Для объёмных
конденсатов более характерны частицы сферической формы, тогда как
частицы поверхностного конденсата имеют огранку. При одинаковых ус-
ловиях испарения и конденсации металлы с более высокой температурой
плавления образуют частицы меньшего размера. Газофазный синтез по-
зволяет получать частицы размером от 2 до нескольких сотен нанометров.
Более мелкие частицы контролируемого размера получают с помощью
разделения кластеров по массе во время пролета в масспектрометре. На-