Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі

Узагальнені результати досліджень у зв'язку з зміною деяких властивостей електропровідних матеріалів одного хімічного складу, при їх іонно-плазмовому диспергуванні в вакуумі в рідну основу, від їх масиву, до нано рівня. Результативним науково-дослідницьким рішенням даної проблематики розглядаєт...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2018
Автори:	Ткач, В.М., Садохін, В.В., Соколюк, Д.В., Садохін, В.П., Фефілатьєв, М.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2018
Назва видання:	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Теми:	Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/144447
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі / В.М. Ткач, В.В. Садохін, Д.В. Соколюк, В.П. Садохін, М.В. Фефілатьєв // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2018. — Вип. 21. — С. 441-448. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-144447
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1444472018-12-23T01:23:23Z Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі Ткач, В.М. Садохін, В.В. Соколюк, Д.В. Садохін, В.П. Фефілатьєв, М.В. Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Узагальнені результати досліджень у зв'язку з зміною деяких властивостей електропровідних матеріалів одного хімічного складу, при їх іонно-плазмовому диспергуванні в вакуумі в рідну основу, від їх масиву, до нано рівня. Результативним науково-дослідницьким рішенням даної проблематики розглядається конструкторсько-технологічні розробки з моделювання принципово важливих спеціалізованих блоків з автоматизованим контролем та керуванням технологічним процесом. Комплектуючі модулі плазменной нанодиспергації, а також налаштування таких блоків і пристроїв повинні підкорятися програмним командам з персонального комп'ютера. Повторюваність фізико-хімічних властивостей дозволить провести сертифікацію та скоротити інноваційний шлях нових наноматеріалів від наукової розробки до його комерціалізації. Обобщены результаты исследований в связи с изменением некоторых свойств электропроводящих материалов одного химического состава, при их ионно-плазменном диспергировании в вакууме в жидкую основу, от их массива, до нано уровня. Результативным научно-исследовательским решением данной проблематики просматриваются конструкторско-технологические проработки по моделированию принципиально важных специализированных блоков с автоматизированным контролем и управлением технологическим процессом. Комплектующие модуля плазменной нанодиспергации, а также конфигурации таких блоков и устройств должны подчиняться програмным командам с персонального компьютера. Повторяемость физико- химических свойств позволит проводить сертификацию и сократить инновационный путь новых наноматериаллов от научной розработки до его коммерциализации. The results of studies are summarized in connection with the change in certain properties of electrically conductive materials of a single chemical composition, when they are ion-plasma dispersed in a vacuum into the liquid substrate, from their mass, to the nano level. A productive scientific and research solution to this problem looks at design and technological studies on the modeling of fundamentally important specialized units with automated monitoring and control of the technological process. The components of the plasma nanodispersion module, as well as the configuration of such units and devices, must obey the program commands from the personal computer. Repeatability of physical and chemical properties will allow to carry out certification and reduce the innovative path of new nanomaterials from scientific development to its commercialization. 2018 Article Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі / В.М. Ткач, В.В. Садохін, Д.В. Соколюк, В.П. Садохін, М.В. Фефілатьєв // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2018. — Вип. 21. — С. 441-448. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/144447 620.3 uk Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности
spellingShingle	Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Ткач, В.М. Садохін, В.В. Соколюк, Д.В. Садохін, В.П. Фефілатьєв, М.В. Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	Узагальнені результати досліджень у зв'язку з зміною деяких властивостей електропровідних матеріалів одного хімічного складу, при їх іонно-плазмовому диспергуванні в вакуумі в рідну основу, від їх масиву, до нано рівня. Результативним науково-дослідницьким рішенням даної проблематики розглядається конструкторсько-технологічні розробки з моделювання принципово важливих спеціалізованих блоків з автоматизованим контролем та керуванням технологічним процесом. Комплектуючі модулі плазменной нанодиспергації, а також налаштування таких блоків і пристроїв повинні підкорятися програмним командам з персонального комп'ютера. Повторюваність фізико-хімічних властивостей дозволить провести сертифікацію та скоротити інноваційний шлях нових наноматеріалів від наукової розробки до його комерціалізації.
format	Article
author	Ткач, В.М. Садохін, В.В. Соколюк, Д.В. Садохін, В.П. Фефілатьєв, М.В.
author_facet	Ткач, В.М. Садохін, В.В. Соколюк, Д.В. Садохін, В.П. Фефілатьєв, М.В.
author_sort	Ткач, В.М.
title	Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі
title_short	Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі
title_full	Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі
title_fullStr	Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі
title_full_unstemmed	Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі
title_sort	нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/144447
citation_txt	Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі / В.М. Ткач, В.В. Садохін, Д.В. Соколюк, В.П. Садохін, М.В. Фефілатьєв // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2018. — Вип. 21. — С. 441-448. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT tkačvm nanotehnologíâodnostadíjnogolokalízovanogoíonnoplazmovogodisperguvannâvvakuumí AT sadohínvv nanotehnologíâodnostadíjnogolokalízovanogoíonnoplazmovogodisperguvannâvvakuumí AT sokolûkdv nanotehnologíâodnostadíjnogolokalízovanogoíonnoplazmovogodisperguvannâvvakuumí AT sadohínvp nanotehnologíâodnostadíjnogolokalízovanogoíonnoplazmovogodisperguvannâvvakuumí AT fefílatʹêvmv nanotehnologíâodnostadíjnogolokalízovanogoíonnoplazmovogodisperguvannâvvakuumí
first_indexed	2025-07-10T19:26:11Z
last_indexed	2025-07-10T19:26:11Z
_version_	1837289270984835072
fulltext	РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 441 4. Gi Heung Choi, & Gi Sang Choi. (1997) Experimental study on AE from precision diamond machining. KSME Int. J. Vol. 11, 6, 605–610. 5. Devin L. N. Stakhniv N. Ye., & Naydenko A. G. (2002) Primenenie metoda akusticheskoi emissii dlia otsenki rabotosposobnosti reztsov iz ATP pri tochenii aliuminievykh splavov [Application of the acoustic emission method for evaluating the operability of cutting tools made from ATP during turning of aluminum alloys] Mezhdunar. nauch.-tekh. Sb. issue 62.: Rezaniye i instrument v tekhnologicheskikh sistemakh – Cutting and Instrument in Technological Systems. (рр. 44–47). Khar'kov: NTU “KHPI” [in Russian]. 6. Devin L. N., Stakhniv N. Ye, & Sulima A. G. (2011) Avtomatizirovannaya sistema dlya izmereniya signala akusticheskoy emissii v protsesse pretsizionnogo almaznogo tocheniya [Automated system for measuring the acoustic emission signal in the process of precision diamond turning]. Proceedings from Modern problems of production and repair in industry and transport ‘11: 11 Mezhdunar. nauch.-tekhn. seminar (21–25 fevralia 2011 hoda) – XInd scientific-techn. Seminar. (pp. 79–81). Kiev: ATM Ukrainy [in Russian]. 7. Devin L. N., & Novikov N. V. (2008) Shirokopolosnye datchiki akusticheskoi emissii dlia diagnostiki sostoianiia rezhushchikh instrumentov [Broadband acoustic emission sensors for diagnosing the state of cutting tools] Tekhnicheskaya diagnostika i nerazrushayushchiy kontrol. – Technical diagnostics and non-destructive testing ,4, 81–85 [in Russian]. УДК 620.3 В. М. Ткач, д-р фіз.-мат наук, В. В. Садохін канд. техн. наук, Д. В.Соколюк, В. П. Садохін, М. В. Фефілатьєв Інститут надтвердих матеріалів НАН України ім. В.М. Бакуля, вул. Автозаводська 2, 04074, г. Київ, e-mail: savikor2015@gmail.com НАНОТЕХНОЛОГІЯ ОДНОСТАДІЙНОГО ЛОКАЛІЗОВАНОГО ІОННО-ПЛАЗМОВОГО ДИСПЕРГУВАННЯ В ВАКУУМІ Узагальнені результати досліджень у зв'язку з зміною деяких властивостей електропровідних матеріалів одного хімічного складу, при їх іонно-плазмовому диспергуванні в вакуумі в рідну основу, від їх масиву, до нано рівня. Результативним науково-дослідницьким рішенням даної проблематики розглядається конструкторсько-технологічні розробки з моделювання принципово важливих спеціалізованих блоків з автоматизованим контролем та керуванням технологічним процесом. Комплектуючі модулі плазменной нанодиспергації, а також налаштування таких блоків і пристроїв повинні підкорятися програмним командам з персонального комп'ютера. Повторюваність фізико-хімічних властивостей дозволить провести сертифікацію та скоротити інноваційний шлях нових наноматеріалів від наукової розробки до його комерціалізації Ключові слова:нанотехнологія, локалізоване іонно- плазмове диспергування у вакуумі. Вступ Нанотехнологію, визначають зараз як сукупність методів синтезу, зборки, структуроутворення, нанесення, видалення і модифікування матеріалів, включаючи систему знань, навичок та вміння, апаратурне, матеріалознавче, метрологічне, інформаційне Выпуск 21. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 442 забезпечення процесів та технологічних операцій, направлених на створення матеріалів та систем з новими властивостями, що зумовлені проявом розмірних ефектів при наномаштабах. Дослідження наноструктур є в даний час одним з пріоритетних напрямків в науці. Серед перспективних методик отримання наночастинок металів посідає своє чільне місце метод, заснований на одностадійному вакуумному диспергуванні наночастинок електропровідних металів в потоці інертного газу в рідку фазу, який дозволяє отримувати наночастки з регульованим середнім розміром і з чистотою вихідного матеріалу. Актуальність Науковий і практичний (бізнесовий) інтерес спрямований на пошук ефективних рішень в області сучасного матеріалознавства. Одним з таких рішень є модифікація матеріалів різними нанодобавками або створення наноструктур при синтезі матеріалу. Нанооб'єкти можуть бути отримані безпосередньо при синтезі композиційного матеріалу, або окремо і потім введені при отриманні матеріалу в певній концентрації. Нанооб'єкти – дискретна частина матерії або, навпаки, її локальна відсутність (порожнечі, пора), розмір якої хоча б в одному вимірі знаходиться в нанодіапозоне (як правило, 1–100 нм) (див. ISO/TS80004-5-2014). Подібні технології дозволяють значно покращувати характеристики матеріалів, створювати матеріали із заданими властивостями, проводити заміну металевих конструкцій на полімерні. В Інституті надтвердих матеріалі ім. В. М. Бакуля НАН України розроблена технологія одностадійного іонно-плазмового диспергування (далі див.ТОСІД) і отримані агрегативно стабільні суспензій наночастинок електропровідних металів з керованими розподілом за розмірами та концентраціями в рідкій основі (гліцерин особливо чистий). Підкреслюємо – досягнута технологічна можливість отримувати середній розмір наночасток електропровідних матеріалів 10–30 нм, що принципово важливо в матеріалознавстві. Загальновідомо, що найбільш поширеними рідкими інградієнтами в кінцевих промислових продуктах є гліцерин і передбачаючи необхідні додаткові споживчі властивості нового нанопродукту, досить імплантувати в нього наночастинки необхідного металу, в незначній масовій кількості і отримати сучасний матеріал серійного виготовлення без додаткового переобладнаня виробництва [2, 3]. Процесс реалізовується в нанореакторі неупинно і безступенево, що має перспективу його економічно доцільного впровадження в виробництво. Результатами критичного аналізу літературних джерел визначено, що отримання агрегативно стабільних наносуспензій металів та їх колоїдних розчинів з керованими фізико- хімічними властивостями має найбільше науково-бізнесове значення і є магістральним шляхом розвитку наноматеріалознавства. Проблематика Розмірна розмаїтність найбільшою мірою важлива саме для наноматеріалів, оскільки характеризується, як правило, великою часткою поверхневих атомів, які зумовлюють особливості фізико-хімічних властивостей. Більшість наноматеріалів є термодинамічно не рівноважними, тому не рівноважна (відмінна від форми монокристала даної речовини) морфологія є відображенням метастабильности наноматеріалів, тобто знаходження системи в локальному мінімумі вільної енергії. Наночастинки за своєю природою проявляють інші фізико-хімічні властивості, які залежать від їх розміру, від адгезивних, каталітичних, оптичних, електричних, квантово-механічних властивостей і від їх геометрії, розподілу по розмірами і порядку їх організації в нанооб'єкті [2]. Розмірна «вилка» є найбільш дієвим способом управління функціональними характеристиками наноматеріалів, а також впливом на їх біосумісність, оскільки є, по суті, відображенням результату еволюції (трансформації) РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 443 поверхні (межі розділу середовищ) в процесі технологгічного впливу при отримання матеріалу [1]. При розмірах часток металів менше 50 нм (кілька сотень атомів) відбувається різка зміна їх властивостей. Наприклад, при зменшенні розмірів частинок золота до 2 нм його температура плавлення зменшується з 1065 до 200 °С. Такі наночастинки металу, навіть стикаючись одна з одною, майже не проводять електричний струм, утворюючи замкнуті електронні системи з декількох десятків атомів.Загальні властивості металів – висока електро- і теплопровідність, блиск, гнучкість і пластичність. Наприклад, питома електропровідність мідного дроту буде однією і тією ж у дроту товщиною 1 мм, 0,01 мм і 0,001 мм, але якщо ми спробуємо створити струмопровідну доріжку на ізолюючої підкладці товщиною в 10 атомів міді або приблизно 1,3 нм, то мідна доріжка швидко перетвориться в набір «кластерів з закритими електронними оболонками», тому на їх основі не вийде ні електро, ні теплопровідності, характерною для міді. Хімічна поведінка для частинок з десятків і сотень атомів відрізняється від «шматків» з тисяч і мільйонів атомів. У підсумку, приблизно на рівні розміру в 10 нм була виявлена фундаментальна межа, при переході від якої, до менших розмірів світ помітно змінюється, і властивості речовин треба фактично вивчати заново [4] Відповідно, накопичені за багато десятиліть дані про фізико-хімічні характеристики речовин мають істотно доповнюватись, а іноді формуватись заново. Як приклад, відомо досить широкому колу науковців що межа зерен матеріалів є бар’єром для дислокації, тому зменшення розміру приводить до зростання характеристики міцності. Залежність межі текучості від розміру зерен описується прямим законом Холла-Петча що має граничні межі, за якими механічна міцність змінюється і в наукових колах з’явився термін – зворотній закон Холла-Петча. Підкреслюється, при цьому, що в області часток 10–30 нм, характеристики міцності зменшуються, що зумовлено тим, що при розмірах зерен збільшується об’ємна доля зерно межових областей з нерегулярною структурою [5]. В теоретичних і прикладних інформаційних джерелах підтверджувалось що, чим вужче межа за розподілом розмірів наночасток, тим краще метод їх отримання, тому, що матимемо безпосередню можливість повторити результати як наукового дослідження, так і визначення єкологічно-без пекової складової, що посідає, своє чільне місце [1, 2, 6]. Шляхи вирішення Розуміння складності протікання ТОСІД , у зв’язку з активним використанням як основної складової у ньому плазми, передбачає чітке вивірення параметрів в заданих діапазонах. Лише утримання заданих параметрів, ведення процесу в стабільному режимі роботи дозволяє добитися високих результатів кінцевого продукту. Як показує практика, при керуванні плазмовими установками оператори часто помиляються через те, що фізіологічні можливості людини вельми обмежені. Складність, також, становить необхідність вимірювання технічних параметрів у вакуумі, що суттєво звужує коло можливого використання датчиків, приладів, контролюючих та управляючих органів при незмінно високим вимогам щодо точності та часу спрацювання останніх.Основою ТОСІД – створення матеріалів з новими та перспективними властивостями являється сам газовий розряд, низькотемпературна плазма, електроди, а також приелектродні області. В кожній з вказаних областей реалізуються свої умови розряду і своя специфіка утворення кінцевих матеріалів.При виборі інструментом нанодиспегрування саме локалізованого плазмового розряду великого значення набуває вивчення фізики процесу та вимірювання об’ємних кутових розподілів потоків вибитого з катоду матеріалу, вимірювання швидкості Выпуск 21. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 444 розпилювання (масопереносу в одиницю часу) та тепловкладень у функції відстані від місця розряду. При сталих оптимальних технологічних параметрах процесу розпилення – напруги та струму розряду – характеристики масопереносу та кутових розподілів струменів матеріалу, вибитого з катоду, складають важливі параметри ефективності та продуктивності процесу виготовлення наносуспензій. Вимірювання тепловкладень у оброблювану рідину, дають можливість підтримувати рівноважний температурний режим, при якому оброблювана рідина не деструктується, а внесені наночастки мають достатню енергію для імплантаціїї та перемішування і створення гомогенної наносуспензії. Аналіз експериментальних даних з використанням дифузної моделі формування наночасток та їхніх агрегатів показав її придатність в умовах, що розглядаються. Формування наночасток відбувається в тонкому приповерхневому шарі робочої рідини при її проходжені крізь місце напилювання. Агрегати наночасток утворюються в тому ж робочому прошарку. Зростання наночасток та їхніх агрегатів припиняється при виході з місця напилювання та перемішування розчину. Кінцевий розмір наночасток в умовах, що розглядаються, практично залежить від режиму напилювання. Особливу увагу приділяється розвитку систем програмованого управління ТОСІД, з метою зменшення впливу оператора на кінцевий результат – отримання наносуспензії (рисунок). Блок-схема керування ТОСІД наночасток електропровідних матеріалів в рідину Схема складається з вакуумної камери з відповідними технічними засобами для досягнення та постійного підтримання необхідного вакууму (1), високовольтного джерела постійного струму (7), сопла-аноду (3) закріпленого за допомогою ізолятора (6) на певній регульованій відстані А від катоду (4), і, відповідно, електрично поєднанного з позитивним полюсом джерела постійного струму (7), а також підключеного до газопідводу (2) для підведення до сопла плазмоутворюючого газу, що утворює плазмовий струмінь; а також катоду (4), який електрично поєднаний з негативним полюсом джерела постійного струму (7). За допомогою зворотньо-поступального руху катоду регулюється зазор А між анодом (3) та розпилювальним катодом (4). Ємність (14) з рідиною, що обробляється (12), РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 445 охолоджуються за допомогою теплообмінника (15), що знаходиться на охолоджуваній трубці (16) від блоку-генератора холоду (17). Це забезпечує необхідний температурний режим несучої рідини, в яку імплантуються наночастинки металу. Головні параметри ТОСІД виводяться через RS 485 на монітор персонального комп’ютера і архивуються на його жорсткий диск. Технологічний цикл приготування суспензії наноструктурних частинок електропровідних матеріалів у несучих рідинах, поміщених у ємність (14), починається з досягнення необхідного тиску (розрядження) у вакуумній камері, причому цикл відкачки збільшується на додатковий час, необхідний для дегазації рідини-носія (12), що підлягає обробці. По закінченні виходу розчинених у рідині підпалюється локалізований плазмовий розряд. Для цього на катод (4), що електрично поєднаний з негативним полюсом джерела постійного струму (7), подається висока напруга (0,3–1,5 кB). Одночасно до газопідводу (2) підводиться плазмоутворюючий газ, що витікає із сопла-аноду (3). Локалізований плазмовий розряд, що розпилює поверхню катоду (4), вибиваючи нанорозмірні частинки його матеріалу, утворює плазмовий струмінь, який захоплює вибиті наноструктурні частинки матеріалу катоду з робочого проміжку А та транспортує і спрямовує їх в своєму подальшому русі на поверхню оброблюваної рідини і занурює (імплантує) ці частки у оброблювану рідину (12). Шляхом обертання катоду (4) за допомогою приводу (8) та висування його вздовж осі обертання по мірі розпилення досягається збереження величини регульованого робочого проміжку А і, таким чином, стабілізується струм плазмового розряду і підтримується рівномірність розпилення матеріалу катоду [2]. За допомогою вибору параметрів технологічного процесу локалізованого іонно- плазмового диспергування можна отримати певні нанорозміри вибитих частинок матеріалу катоду та отримати досить вузьке їх розподілення. Розподіл одержаних наночастинок металу в суспензіях за розмірами вивчався за допомогою методів просвічуючої електронної мікроскопії, кросс-кореляційної спектроскопії та ін. на базі декількох незалежних вітчизняних і закордонних лабораторій і показав споріднені результати, які відтворені в таблиці [8]. Середній характеристичний діаметр наночастинок металів в суспензіях Ме Розмір частинок, нм кореляційна спектроскопія СЕМ високошвидкісне центрифугування крос-кореляційна спектроскопія СЕМ після обробки в диспергаторі Сu 36 аг л о м ер ат и 39,56 Ag 33 86 % частинок має розмір 35-78 нм 31,05 75 % частинок має розмір 30 - 60 нм Au 42 20-30 36,89 Pd 12 50 10-13 16-37 1,64 49,21 Тиск плазмоутворюючого газу та параметри розряду вибираються таким чином, щоб плазмовий струмінь не тільки вніс (імплантував) наноструктурні частинки у рідину, але й постійно оновлював приповерхневий прошарок несучої рідини, що створює умови для Выпуск 21. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 446 однорідного розповсюдження в ній частинок та створення гомогенної суспензії високої концентрації при достатньому часі обробки рідини. Теоретичне підґрунтя комп’ютерного моделювання розпилення матеріалів іонним пучком розглянуто в роботі [9]. Висновок Програмно, комбінуючи співвідношення компонентів, можна отримувати матеріали з необхідними характеристиками. Впровадженя керування іонно-плазмовим диспергуванням електропровідних матеріалів на базі мікропроцесорів (наприклад МИК-51, МИК-52) в програмному середовищі Visual Intellect з архівуванням ТОСІД, дозволить, прогнозувати і досить точно керувати термодинамачіними характеристиками процесу, базуючись на статистичному пакеті архівованих і відпрацьованих данних і співставляти з сертифікованою за характеристичними: розміром, розподілом та концентрацією отримувати якісні партії наноматеріалів з високими показниками повторюваності фізико-хімічних характеристик. Обобщены результаты исследований в связи с изменением некоторых свойств электропроводящих материалов одного химического состава, при их ионно-плазменном диспергировании в вакууме в жидкую основу, от их массива, до нано уровня. Результативным научно-исследовательским решением данной проблематики просматриваются конструкторско- технологические проработки по моделированию принципиально важных специализированных блоков с автоматизированным контролем и управлением технологическим процессом. Комплектующие модуля плазменной нанодиспергации, а также конфигурации таких блоков и устройств должны подчиняться програмным командам с персонального компьютера. Повторяемость физико- химических свойств позволит проводить сертификацию и сократить инновационный путь новых наноматериаллов от научной розработки до его коммерциализации. Ключевые слова: Нанотехнология, локализованное ионно плазменное диспергирования в вакууме. V. M. Tkach, V. V. Sadokhin, D. V. Sokoliuk, V. P. Sadokhin, M. V. Fefilatiev NANOTECHNOLOGY OF A SINGLE-STAGE LOCALIZED ION-PLASMA DISPERSION IN A VACUUM The results of studies are summarized in connection with the change in certain properties of electrically conductive materials of a single chemical composition, when they are ion-plasma dispersed in a vacuum into the liquid substrate, from their mass, to the nano level. A productive scientific and research solution to this problem looks at design and technological studies on the modeling of fundamentally important specialized units with automated monitoring and control of the technological process. The components of the plasma nanodispersion module, as well as the configuration of such units and devices, must obey the program commands from the personal computer. Repeatability of physical and chemical properties will allow to carry out certification and reduce the innovative path of new nanomaterials from scientific development to its commercialization. Key words: Nanotechnology, localized ion-plasma dispersion in vacuum.Keywords: Nanotechnology, localized ion-plasma dispersion in vacuum. Література 1. Тринеева В. В. Технология получения металл/углеродных нанокомпозитов и применение их для модификации полимерных материалов: автореферат дис. ... доктора технических наук: 05.17.06. – Ижевск, 2015. – 41 с. 2. Садохін В. В. Отримання суспензій наночастинок металів з керованими розподілом розмірів та концентраціями комбінованим методом іонно-плазмового РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 447 диспергування. Інститут надтвердих матеріалів ім. Бакуля, НАН України. – Київ, 2014. – С.45–50; С. 147–148. 3. Патент № 80513 Україна. МПК В22F 9/14, B22F 9/02, A61K 33/38. Одностадійний спосіб приготування висококонцентрованих суспензій нанорозмірних часток електропровідних матеріалів на основі водорозчинних і водонерозчинних рідин та пристрій для його здійснення / Д. А. Дудко, Л. Д. Кістерська, В. П. Садохін. – Опубл. 25.09.07; Бюл. № 15. 4. Введение в нанотехнологию. Межмолекулярные взаимодействия и особые свойства поверхностей раздела фаз [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://edudop.ru/mod/page/view.php?id=26402. 5. Юров В. М., Лауринас В. Ч., Гученко С. А. Некоторые вопросы физики прочности металлических наноструктур // Межвуз. сб. науч. трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов». – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2013. – Вып. 5. – С. 408–412. 6. Богданов К. Ю. Почему наночастицы плавятся при низкой температуре? [Электронный ресурс] // Сайт нанотехнологического сообщества «Нанометр». – 2008. Режим доступа: http://www.nanometer.ru/2008/02/19/nanochastici_ temperatura_plavlenia_6057.html. 7. Wagener M., Gunther B. // Progress in Colloid and Polymer Science. – 1998. – 111. – P. 78–81. 8. Екологiчно чиста технологiя плазмового диспергування електропровiдних матерiалiв з одностадiйним циклом виготовлення cуспензій наночасток у широкому спектрі рідких основ / М. В Новiков., В. В. Садохiн, В. М. Перевертайло та ін. // Порошковая металлургия. – 2012. – № 1/2. – C. 34–45. 9. Промохов А. А. Компьютерное моделирование распыления твёрдых тел ионным пучком. – М.: МГУ, Физический факультет, кафедра физической электроники, 2012. – 37 с. Надійшла 21.06.18 References 1. Trineeva, V. V. (2015). Tekhnolohiia polucheniia metal/uhlerodnykh nanokompozitov i primenenie ikh dlia modifikazii polimernykh materialov [The technology of obtaining metal/carbon nanocomposites and their application for the modification of polymeric materials]. Extended abstract of Doctor’s thesis. Izhevsk [in Russian]. 2. Sadokhin, V. V. (2014). Otrymannia suspenzii nanochstynok metaliv z kerovanym rozpodilom rozmiriv ta konzentraziiamy kombinovanym metodom ionno-plazmovoho disperhuvannia [Receiving suspension of nanoparticles of metals in peeling size distribution that concentrates combinings by the method of ion-plasma dispersing]. NAN Ukrainy; In-t sverkhtverdykh materialov. (pp. 45–50; 147–148). Kyiv [in Ukrainian]. 3. Dudko, D. A., Kisterska, L. D., & Sadokhin, V. P. (2007). Patent of Ukraine 80513 [in Ukrainian]. 4. Vvedenie v nanotekhnolohiiu. Molekuliarnye vzaimodeistviia i osobye svoistva poverkhnostei razdela faz [Introduction to nanotechnology. Intermolecular interactions and special properties of the interfaces of phases]. edudop.ru. Retrieved from http://edudop.ru/mod/page/view.php?id=26402 [in Russian]. http://www.nanometer.ru/2008/02/19/nanochastici_temperatura_plavlenia_6057.html http://www.nanometer.ru/2008/02/19/nanochastici_temperatura_plavlenia_6057.html Выпуск 21. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 448 5. Yurov, V. M., Laurinas, V. Ch., & Huchenko, S. A. (2013). Nekotorye voprosy fiziki prochnosti metallicheskikh nanostruktur [Some questions of the physics of strength of metallic nanostructures]. – Fiziko-khimicheskie aspekty izucheniia klasterov, nanostruktur I nanomaterialov – Physicochemical aspects of studying clusters, nanostructures and nanomaterials, Vol. 5, 408–412 [in Russian]. 6. Bohdanov, K. Yu. (2008). Pochemu nanochastizy plaviatia pri nizkoi temperature? [Why do nanoparticles melt at low temperature?]. Nanometr. nanometer.ru. Retrieved from http://www.nanometer.ru/2008/02/19/nanochastici_temperatura_plavlenia_6057.html [in Russian]. 7. Wagener, M., & Gunther, B. (1998). Progress in Colloid and Polymer Science, Vol. 111, 78-81. 8. Novikov, M. V., Sadokhin, V. V., Perevertailo, V. M. et al. (2012). Ekolohichno chysta tekhnolohiia plazmovoho dyspehuvannia elektroprovadnykh materialiv z odnostadiinym ziklom vyhotovlennia suspenzii nanochastinok u shirokomu spektri ridkykh osnov [Eco- clean technology of plasma dispersion of electrical materials with a single-cycle of the preparation of the suspension nanoparticles at a wide range spectrum of liquid bases]. Poroshkova metallurhiia – Powder metallurgy, 1-2, 34–45. 9. Promokhov, A. A. (2012). Kompiuternoe modelirovanie raspyleniia tverdykh tel ionnym puchkom [Сomputer simulation of solid-state sputtering with an ion beam]. Moscow: MSU, Physical faculty of the Moscow State University УДК 666.11.01:621.921-419 С. А. Кухаренко, канд. техн. наук Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, ул. Автозаводская, 2, 04074 г. Киев, e-mail: svetlana0401@ukr.net ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СИЛЫ ПОЛЯ РАЗЛИЧНЫХ КАТИОНОВ НА ИОННУЮ ДИФФУЗИЮ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИЛИКАТНЫХ СИСТЕМАХ Изложены основные результаты исследования влияния силы поля различных катионов на ионную диффузию в силикатных многокомпонентных системах, которые широко используются в качестве связующих инструментальных абразивсодержащих композиционных материалов различного функционального назначения. Показано, что, эффективные коэффициенты диффузии щелочного и щелочноземельного катионов в диффузионной паре не являются однозначной функцией ионного радиуса катиона, а зависят от структурных факторов и энергии связи с другими ионами расплава. Ключевые слова: стекло, щелочные и щелочноземельные катионы, диффузия, энергия активации диффузии, эффективный коэффициент диффузии, абразивсодержащие композиты. Введение При изготовлении абразивного инструмента из сверхтвердых материалов (СТМ) на керамических связках в качестве связующего нашли применение стеклообразные материалы, обладающие достаточной твердостью, прочностью и адгезией к порошкам СТМ. Стеклообразные связующие отличаются невысокой адгезией к обрабатываемым материалам.

Нанотехнологія одностадійного локалізованого іонно-плазмового диспергування в вакуумі

Репозитарії

Схожі ресурси