Презентация "Получение и использование вискеров" по химии – проект, доклад

ПОЛУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИСКЕРОВ

Санкт-Петербургский Университет Технологии и Дизайна

Кафедра наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А.И. Меоса

Студент: Е. А. Антонова 3-ХД-45 Преподаватель: проф. А. А. Лысенко

Санкт-Петербург, 2014 г.

Вискеры – это нитевидные кристаллы c диаметром от 1 до 10 мкм и отношением длины к диаметру >1000.

Введение Виды вискеров

Алмазные вискеры SiO2 SnO2 SiC Ba6Mn24O48 Zn Cu Al2O3 V2O5

Пористый вискер из фуллеренов

[1]

Основные свойства вискеров

Высокая прочность (в сотни раз больше обычных кристаллов) Высокая гибкость Коррозионная стойкость Высокая анизотропия Термическая стабильность [2]

Известно несколько методов получения: физическое испарение с последующей конденсацией, осаждение из газовой фазы в результате химических реакций, кристаллизация из растворов, выращивание на пористых мембранах, молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) [3]

Получение вискеров

Механизм пар-жидкость-кристалл или ПЖК

[4]

Здесь капельки золота были созданы только на части подложки (левый верхний угол). Отдельный вискер - результат случайной капельки. Полусферические образования, видные на вершинах вискеров, - это закристаллизовавшиеся после завершения кристаллизации капельки (глобулы, которые образованы беспорядочной смесью мельчайших кристаллитов кремния и золота). [5]

Вискеры кремния.

«Перьевидные» вискеры SiO2

2SiO = SiO2 + Si

Растут по механизму ПЖК

[6]

Манганитные вискеры

Вискеры сложного манганита бария Ba6Mn24O48, полученные за счет изотермического испарения дешевых расплавов хлоридных флюсов (KCl, NaCl).

Кристаллическая структура фазы Ba6Mn24O48

R - рутилоподобные туннели, не заполненные катионами бария, H – голландиподобные туннели, заполненные одним рядом катионов бария, D – туннели сложной формы, наполнены двумя рядами катионов бария

«Беспозвоночное магматического периода»

Друза вискеров манганита Ba6Mn24O48, образовавшихся на коричнево-красных кристаллитах гаусманита Mn3O4 при высокотемпературной обработке

«Волокнистая турбулентность»

Слой нитевидных кристаллов манганита Ba6Mn24O48, образовавшихся на поверхности расплава KCl при высокотемпературной обработке

«Крыло фантастической стрекозы»

Тонкие нитевидные кристаллы фазы Ba6Mn24O48, извлеченные из хлоридного флюса

Вискеры SnO2

Растут из газовой фазы по механизму ПЖК

2SnO = SnO2+ Sn

Вискеры Al2O3 2 Al+H2O=Al2O+H2 3Al2O=Al2O3+4Al

Вискеры из оксида алюминия, полученные нагреванием алюминия с оксидами а) молибдена, б) вольфрама, в) кремния

Использование вискеров

Как армирующие волокна (авиакосмическая техника, крылья самолетов, бронежилеты) Суперионные проводники (микроэлектроника, медицина, экология) Нетканные гибкие электроды Литий-ионные батареи [7]

Гибкий электродный материал на основе композита V2O5 – Ba6Mn24O48

Механические свойства армированного ксерогеля V2O5

Структура ксерогеля V2O5

Внешний вид катодного материала с небольшим содержанием вискеров.

Выводы

Вискеры являются одними из наиболее перспективных материалов с уникальным комплексом свойств. Представляя собой одномерную кристаллическую систему, они могут найти широкий диапазон применений – от упрочняющих волокон до устройств наноэлектроники. Возможности этих уникальных объектов все еще интенсивно изучаются в ведущих лабораториях мира.

[1] Нанометр [Электронный ресурс]; Пористые фуллереновые нановискеры. – Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.nanometer.ru/2007/04/26/whisker.html [2] Академик [Электронный ресурс]; Нитевидные кристаллы. – Электрон. дан. - Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_chemistry/2953/НИТЕВИДНЫЕ [3] Завод композитных материалов [Электронный ресурс]; Нитевидные кристаллы. – Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.mvmplant.com/materials/niti.html [4] Википедия [Электронный ресурс]; Пар-жидкость-кристалл. – Электрон. дан. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Пар-жидкость-кристалл [5] Природа [Электронный ресурс]; Кристаллические вискеры и наноострия. – Электрон. дан. - Режим доступа: http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/NATURE/11_03/NEEDLES.HTM [6] Третьяков Ю.Д. Микро- и наномир современных материалов: учеб. пособие / Ю. Д.Третьяков - Москва: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2006 - 67 с.

Список используемых источников