Влияние размеров нанокристаллов и типов химической связи на структуру графита и хлористого натрия при аморфизации

• Автор: Опалев, Станислав Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Общая характеристика работы

Глава 1. Структура нанокристаллических материалов

1.1. Влияние размеров кристаллов на численные значения параметров кристаллической

структуры
1.2. Графитоподобные углеродные материалы - модельная система с двумя типами химической связи

1.2.1. Особенности строения углеродных материалов

1.2.2. Трансформация структуры графитоподобных материалов обусловленная ростом размеров кристаллов
1.3. Изменение структуры кристаллов графитоподобных углеродных материалов при уменьшении размеров кристаллов в результате аморфизации

1.3.1 Аморфизация при механическом размоле

1.3.2 Аморфизация при облучении нейтронами

1.4. Постановка задачи исследования

Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1 Объекты
2.2.1. Рентгеноструктурный анализ
2.2.1.1. Определение параметров тонкой структуры методом четвертого момента
2.2.1.2. Нахождение моментов ФФУ, не искаженных ка дублетностыо
2.2.1.3 Связь моментов, рассчитанных по профилям максимумов, записанных с различным шагом съемки
2.2.2. Моделирование изменения структуры кристаллов поликристаллического графита при размоле
2.2.3. Моделирование изменения структуры кристаллов поликристаллического №С1 при механическом размоле
2.2.4. Методика моделирования облучения графита нейтронами
2.3 Программное обеспечение и ЭВМ
Глава 3. Результаты исследования аморфизации графита при механическом размоле и облучении нейтронами
3.1. Результаты экспериментального исследования изменения структуры графита при
механическом размоле
3.1.1. Исследование изменения структурных параметров в направлении кристаллографической оси «с» механически размолотого графита (ван-дер-ваальсовый тип связей)

3.1.2. Исследование изменения структурных параметров в направлении кристаллографической оси «а» размолотого графита (ковалентный тип связей)
3.2. Результаты моделирования изменения структуры графита при механическом размоле
3.2.1. Распределение А
3.2.2. Распределение В
3.2.3. Распределение С
3.2.4. Распределение Б
3.2.5. Изменение межплоскостных расстояний Зоог и с!цо при механическом размоле
3.3. Результаты моделирования изменения структуры графита при облучении нейтронами
3.4. Основные результаты главы
Глава 4. Результаты исследования аморфизации НаС1 при механическом размоле
4.1. Результаты экспериментального исследования изменения структуры хлористого
натрия при механическом размоле
4.2. Результаты моделирования процесса размола хлористого натрия
4.3. Основные результаты главы
Глава 5. Обсуждение результатов исследования
5.1. Влияние типа связи и размеров нанокристаллов на межплоскостные расстояния при
аморфизации
5.2. Механизмы аморфизации графита при механическом размоле и облучении
нейтрона
Основные результаты и выводы:
Список публикаций по теме диссертации
Список цитированной литературы
Общая характеристика работы
Актуальность темы.
Большой интерес к веществам, находящимся в нанокристаллическом состоянии увеличился в последние 15-20 лет. Сегодня область исследований наноматериалов охватывает неорганические и органические частицы и системы частиц, характерный размер которых находится в диапазоне от размера атома до 100 нанометров. Особенностью нанообъектов является наличие размерных эффектов, т.е. зависимость их свойств от размера и появление новых свойств. Наночастицы и наноструктурированные объекты обладают особыми, часто уникальными свойствами, отличающимися от свойств макрообъектов. Это позволяет создавать на их основе принципиально новые материалы и устройства. Для этого необходимо исследовать закономерности формирования структуры нанокристаллических материалов и зависимости их свойств от размеров нанокристаллов.
В настоящее время установлено, что параметры решетки нанокристаллов отличаются от параметров решетки в кристаллах, имеющих макроскопические размеры. Однако имеющиеся экспериментальные данные по различным материалам, отличающимся структурой и химическим составом, демонстрируют наличие значительных противоречий в наблюдаемых зависимостях. Для одних материалов наблюдается уменьшение периода решетки при уменьшении размеров кристаллов меньше 10 нм, для других, наоборот, увеличение, в третьих, межслоевые расстояния остаются аналогичными наблюдаемым в монокристаллах. Причиной этого может быть влияние на ход зависимости типов связей в кристаллах, поэтому необходимо систематическое исследование структуры нанокристаллических материалов с различными типами связей: ван-дер-ваальсовскими, ковалентными и ионными.
Уникальные свойства накокристаллических материалов и возможности их широкого практического применения диктуют необходимость поиска путей их синтеза. Одним из таких путей может быть получение
значению, оставляющему промежутки между соседними дезориентированным блоками.
Когда используется размол типа сдвиг, всегда наблюдается остатки графитовых стопок (<—50%), даже после длительного размола. Трение генерирует большое количество теплоты, но только малое количество механической энергии передается к углеродному порошку так, что наблюдаются только две первые стадии размола (деление и разлом), в отличие от типа удар. Предложить достоверный механизм здесь довольно трудно, потому что материалы всегда разнородны и всегда содержат много графитовых остатков в пределах турбостратного микропористого углерода.
Таким образом, все авторы сходятся к тому, что при увеличении времени размола наблюдается аморфизация графита, то есть переход графита в неупорядоченный углерод. Независимо от того, что экспериментальные результаты имеют определенное сходство, предлагаются различные причины аморфизации. В работе Брегга с соавторами [18] указывается на то, что основной причиной изменения структуры являются гофрирование слоя и появление точечных атомов между слоями, в результате чего процесс аморфизации представлен как ряд последовательных фазовых превращений метастабильных углеродных фаз. В других работах [108-110] процесс размола является следствием накопления дефектов, таких как линейные и винтовые дислокации, скручивание, изгиб и вращение слоев и другие. Поэтому сам процесс аморфизации проходит несколько стадий: стадия деления, стадия разлома и стадия разлома на нанометрическом уровне. Но. возможно, что все высказанные подходы являются неадекватными, так как не учитываются размеры кристаллов.