Синтез и свойства композиционных материалов медь-углеродные наноструктуры

• Автор: Кольцова, Татьяна Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор современного состояния вопроса получения углеродных
нанотрубок и нановолокон на металлическом катализаторе и их применения для
создания композиционных материалов
1.1. Структура и свойства углеродных нанотрубок и нановолокон
1.2. Основные методы синтеза углеродных нанотрубок
1.3. Механизм роста углеродныхнаноструктур
1.3.1. Образование углеродныхнановолокон бамбуковой структуры
1.3.2. Влияние состояния поверхности металла
1.3.3. Влияние состава газовой фазы
1.4. Синтез углеродныхнаноструктур на медной подложке
1.5. Получение композиционного порошкового материала металл-УНТ
1.6. Получение компактного материала медь - углеродныенаноструктуры
1.7. Механические свойства композитов
1.8. Постановка задач исследования диссертационной работы
Глава 2. Материалы и методика эксперимента
2.1. Материалы
2.2. Методика проведения синтеза
2.3. Контроль структуры, химического и фазового состава материала
2.3.1. Рентгеноструктурный анализ
2.3.2. Просвечивающая электронная микроскопия
2.3.3. Сканирующая электронная микроскопия
2.3.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

2.3.5. Спектроскопия комбинационного рассеяния
2.3.6. Термогравиметрический анализ
2.4. Получение компактных материалов системы медь-углерод
2.5. Методики исследования компактных образцов
2.5.1. Определение плотности пористых образцов в керосине
2.5.2. Исследование микроструктуры
2.6. Измерение свойств компактных материалов
2.6.1. Измерение механических свойств
2.6.2. Измерение электрических свойств
2.6.3. Измерение трибологических свойств
Глава 3. Исследование закономерностей синтеза углеродных наноструктур на поверхности медных микрочастиц
3.1. Синтез углеродных наноструктур с использованием СО, СН4 и С2Н4 в качестве источников углерода
3.2. Синтез углеродных наноструктур с использованием ацетилена в качестве источника углерода
3.3. Влияние размера и шероховатости поверхности частиц меди на углеродный продукт
3.3.1. Использование этилена в качестве источника углерода
3.3.2. Использование ацетилена в качестве источника углерода
3.4. Термодинамические и кинетические закономерности роста углеродных наноструктур на медных микрочастицах
3.4.1. Закономерности роста графеновых слоев на медных микрочастицах..
3.4.2. Закономерности роста углеродных нановолокон на медных микрочастицах
3.5. Влияние состава газовой фазы на структуру углеродного продукта. Механизм роста углеродных наноструктур на медной подложке
Глава 4. Получение образцов композиционных материалов, определение их основных физико-механических характеристик
4.1. Разработка установки для получения композиционного материала медь -углерод в полупромышленных масштабах
4.2. Получение компактных материалов системы медь-углерод
4.3. Изучение структуры и свойств компактных образцов, полученных из УНТ и УНВ- содержащих металлических порошков
Глава 5. Применение разработанного метода синтеза углеродных наноструктур для различных матриц
5.1. Рост углеродных наноструктур с использованием железных частиц в качестве подложки
5.1.1. Синтез углеродных наноструктур на железных наночастицах
5.1.2. Синтез углеродных наноструктур на поверхности цементных частиц. Изучение механизмов и кинетики роста УНТ и УНВ
5.2. Рост углеродных наноструктур на углеродном текстильном материале
5.3. Рост углеродных наноструктур на поверхности алюминиевых микрочастиц
Общие выводы
Список литературы

0,5% об. Механическое перемешивание, горячее прессование (600 0 С, 45 МПа, 30 мин) Нет улучшения электро-и теплопроводност ь, коэф. трения снизился при никелевым покрытии УНТ [85]
5,10 и 15 об.% Сухое смешивание порошка меди и УНТ (40 мин, 5000 оборотов в минуту), SPS (600 ° С, 50 МПа, 5 мин) Теплопроводное ть не улучшается при 5 и 10 об% УНТ; с 15 об% УНТ снижение, высокая пористость. [86]
*Е - модуль упругости, Н - твердость; о-ге - прочность при растяжении; асе - прочность на сжатие; о уб(т) - предел текучести при растяжении; о ув (С) - предел текучести при сжатии.
Естественно, что упрочнение зависит от доли армирующей составляющей в композите. Однако однозначной зависимости обнаружить не удалось, так как структура композитов, а, следовательно, и свойства, в большей степени определяется методом получения, кроме того, некоторые методы получения накладывают ограничения на размеры синтезированных образцов, что затрудняет, либо делает невозможным, механические испытания. Большинством исследований было декларировано, что для каждого метода получения есть определенная концентрация УНТ, позволяющая получить максимальный уровень свойств, обычно не более 10 об.% УНТ.
Традиционными методами порошковой металлургии удалось увеличить прочность компактов Си-УНТ на 20% при содержании УНТ 15об.% [73,74]. При покрытии УНТ никелем увеличивается связь с матрицей, что приводит к увеличению твердости на 80-100% для образцов, содержащих 9-12об.%УНТ [50,51,80]. Спеканием в плазме удается увеличить прочность материала Си-10об.% УНТ на 79%, дальнейшая прокатка приводит к еще большему упрочнению, вплоть до 207% [60,70]. Спекание в плазме композитов, полученных «смешением на молекулярном уровне» приводит к увеличению предела текучести на 200%, а модуля упругости на 70% [54]. Композиты, полученные прокаткой «сэндвичей», показывают увеличение прочности на 8%, а модуля упругости на 12% [66].