ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Газофазный синтез (конденсация паров) из "Нанокристаллические материалы Методы получения и свойства " Изолированные наночастицы обычно получают испарением металла, сплава или полупроводника при контролируемой температуре в атмосфере инертного газа низкого давления с последующей конденсацией пара вблизи холодной поверхности или на ней. Это самый простой способ получения нанокристаллических порошков. В отличие от испарения в вакууме, атомы вещества, испаренного в разреженной инертной атмосфере, быстрее теряют кинетическую энергию из-за столкновений с атомами газа и образуют сегрегации (кластеры). [c.17] Анализ показывает, что большинство распределений наночастиц металлов, полученных методом испарения и конденсации, описывается формулой (1.1) со значениями = 1,4 0,2. В изолированных нанокристаллах нет дислокаций, но могут возникать дисклинации, энергетически более выгодные в очень малых кристаллах [31]. [c.18] Установки, использующие принцип испарения-конденсации, различаются способом ввода испаряемого материала, способом подвода энергии для испарения, рабочей средой, организацией процесса конденсации, системой сбора полученного порошка. Испарение металла может происходить из тигля или же металл поступает в зону нагрева и испарения в виде проволоки, впрыскиваемого металлического порошка или в струе жидкости. Подвод энергии может осуществляться непосредственным нагревом, пропусканием электрического тока через проволоку, электроду-говым разрядом в плазме, индукционным нагревом токами высокой и сверхвысокой частоты, лазерным излучением, электроннолучевым нагревом. Испарение и конденсация могут протекать в вакууме, в неподвижном инертном газе, в потоке газа, в том числе в струе плазмы. [c.18] Самостоятельной задачей является собирание полученного конденсацией нанокристаллического порошка, так как его отдельные частицы настолько малы, что находятся в постоянном броуновском движении и остаются взвешенными в газе, не осаж-даясь под действием силы тяжести. Для сбора получаемых порошков используют специальные фильтры и центробежное осаждение в некоторых случаях применяется улавливание жидкой пленкой. [c.19] Если давление газа меньше примерно 15 Па, то на стенках достаточно большой реакционной камеры (диаметром более 0,25 м) оседают сферические частицы металлов со средним диаметром с1 30 нм. При росте давления до нескольких сотен паскалей образование высокодисперсных металлических частиц завершается в конвективных потоках газа вблизи испарителя. [c.20] Газофазный синтез позволяет получать частицы размером от 2 нм до нескольких сотен. Более мелкие частицы контролируемого размера получают с помощью разделения кластеров по массе во времяпролетном масс-спектрометре. Например, пары металла пропускают через ячейку с гелием под давлением около 1000—1500 Па, затем выводят в высоковакуумную камеру (примерно 10 Па), где масса кластера устанавливается по времени пролета определенного расстояния в масс-спектрометре. Таким способом получали кластеры сурьмы, висмута и свинца, содержащие 650, 270 и 400 атомов соответственно температура газообразного гелия в случае паров Sb и Bi составляла 80 К, а в случае паров РЬ — 280 К [32]. В последние годы газофазный синтез наночастиц получил заметное развитие благодаря использованию разнообразных методов нагрева испаряемого вещества. [c.20] Высокодисперсные осадки серебра и меди на стекле были получены испарением металлов в инертной атмосфере при давлении 0,01—0,13 Па [33]. Этим же методом получены кластеры Li , содержащие от 15 и менее атомов лития [34]. Нанокристал-лические порошки оксидов Al Oj, ZrOj, YjO, получали испарением оксидных мишеней в атмосфере гелия [35], магнетронным распылением циркония в смеси аргона и кислорода [36], контролируемым окислением нанокристаллов иттрия [37]. Для получения высокодисперсных порошков нитридов переходных металлов использовали электронно-лучевой нагрев мишеней из соответствующих металлов, испарение проводили в атмосфере азота или аммиака при давлении 130 Па [38]. [c.20] Метод конденсации паров в инертном газе наиболее часто используется в научных целях для получения небольших количеств нанопорошков. Синтезированные этим методом порошки мало агломерируются и спекаются при сравнительно низкой температуре. [c.21] Вернуться к основной статье