Фазовые и структурные превращения в углероде и азоте при высоких давлениях и создание новых наноматериалов на их основе

• Автор: Попов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 257 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Сверхтвердые и ультратвердые материалы на основе углеродных ианокластеров и перспективы создания нанокомпозитов на основе углеродных

нанокластеров, металлов и полупроводников

Введение
1.1. Условия синтеза сверхтвердых и ультратвердых материалов на основе углеродных нанокластеров
1.2. Исследования'оптических колебательных спектров материалов на основе углеродных нанокластеров..:

1.3. Спектры фуллеритов после высоких давлений и температур

1.4. Перспективы создания нанокомпозитов на основе углеродных '

нанокластеров, металлов и полупроводников

Выводы
Глава 2. Методика синтеза сверхтвердых материалов в условиях
негидростатического нагружения и пластической деформации
Введение
2.1. Особенности исследования фазовых переходов в сверхтвердых материалах в сдвиговых камерах с алмазными наковальнями
2.1.1. Влияние условий нагружения на фазовые переходы в твердых телах
2.1.2. Конструкционные особенности сдвиговой камеры с алмазными наковальнями для давлений больше 100 ГПа
2.2. Предельные напряжения и давления, достижимые в условиях сдвига в алмазных наковальнях
2.2.1. Стабильность алмаза в условиях высоких механических напряжений
2.2.2. Экспериментальное исследование механической устойчивости алмаза.
2.2.3. Условия формирования области потери устойчивости алмаза
2.2.4. Фазовые переходы, сопровождающие потерю устойчивости алмаза
2.2.5.. Механизм формирования области потери устойчивости в алмазных наковальнях
2.3. Измерения напряжений в образцах по спектрам КРС алмазной наковальни и алмазная шкала напряжений до 300 ГПа
2.3.1. Ограничения метода измерений давления по рубиновой шкале
2.3.2. Анализ возможности измерения напряжении в образце методом пьезоспектроскопии
2.3.3. Экспериментальное исследование расщепления трижды вырожденной оптической моды алмаза на синглет и дуплет в вершине напряженной алмазной наковальни
2.3.4. Вычисление напряжений в образце и в вершине алмазной наковальни по спекграм КРС
Выводы
Глава 3. Исследование процессов полимеризации и фазовых переходов материалов на основе углеродных нанокластеров в условиях негидростатического нагружения
и пластической деформации
Введение
3.1. Исследование процессов полимеризации и фазовых переходов фуллереновых нанокластеров С60 под давлением в сдвиговых алмазных камерах

3.1.1. Фазовые переходы в С6о и аномалии распределения давления в образцах
3.1.2. Исследование спектров КРС полимеризованных образцов Сбо
3.1.3. Трансформация спектров КРС в образцах С60 под давлением и полимеризация С6о
3.2. Исследование процессов полимеризации и фазовых переходов одпостенных нанотрубок под давлением в сдвиговых алмазных камерах
3.2.1. Фазовые переходы в нанотрубках и аномалии распределения давления в образцах
3.2.2. Трансформация спектров КРС в образцах нанотрубок под давлением и. полимеризация нанотрубок
3.2.3. Исследование полимеризованных и коллапсировавших нанотрубок в просвечивающем электронном микроскопе
Выводы
Глава 4. Исследование возможности создания новых материалов на основе азотных
кластеров
Введение
4.1. Исследование процессов полимеризации и фазовых переходов в азоте
4.1.1. Признаки образования немолекулярной фазы азота в условиях квази-гидростатического нагружения при давлениях 125-144 ГПа
4.1.2. Фаза молекулярного азота при давлении 170 ГПа
4.1.3. Эффект- фотополимеризации азота под давлением 170-250 ГПа
4.2. Исследование процессов полимеризации и фазовых переходов в азиде
4.2.1. Признаки образования немолекулярной фазы азота в условиях квази-гидростатического нагружения при давлениях 50-160 ГПа
4.2.2. Инициирование формирования немолекулярной фазы азота приложением сдвиговых деформаций под давлением 80-ГПа
4.2.3. Инициирование формирования немолекулярной фазы азота нагревом до 3300 К в диапазоне давлений 50-80 ГПа
4.3. Анализ немолекулярных фаз азота
Выводы
Глава 5. Механические свойства сверхтвердых и ультратвердых материалов на
основе углеродных нанокластеров
Введение
5.1. Модель ультратвердого материала, образованного углеродными нанокластерами
5.1.1. Различия прочностных свойств материалов с близкими упругими модулями
5.1.2. Прочность и теоретическая прочность алмаза и других ковалентных кристаллов
5.1.3. Ковалентные материалы с упругими модулями, превышающими алмаз
5.1.4. Модуль объемного сжатия и твердость материалов, образованных полимеризованными углеродными нанокластерами
5.2. Исследования механических свойств фуллерита и нанотрубок под давлением в сдвиговых алмазных камерах
5.2.1. Твердость и предел текучести
5.1.2. Модуль объемного сжатия

5.2. Сравнительный анализ механических свойств сверхтвердых и ультратвердых углеродных материалов
5.2.1. Исследования твердости методом склерометрии
5.2.2. Исследования твердости алмаза индентором Виккерса, изготовленным из ультратвердого фуллерита
5.3.3. Исследования твердости методом наноиндентирования
5.3.4. Исследования износостойкости
Выводы
Глава 6. Модифицированные и нанофрагментированные фуллереном металлы и
полупроводники
Введение
6.1. Фуллерид алюминиевых нанокластеров
6.1.1. Наноструктурированне алюминия
6.1.2. Исследование спектров КРС образцов А1-С
6.1.3. Исследование образцов А1-Сбо в просвечивающем электронном микроскопе
6.1.4. Исследование твердости образцов
6.1.5. Трансформации Сбо в нанокомпозитах А1-Сбо
6.2. Наносгруктурированные и модифицированные фуллереном Сбо термоэлектрики на основе Bi-Sb-Te
6.2.1. Наноструктурирование Bi-Sb-Te
6.2.2. Исследование образцов нанокомпозита в просвечивающем электронном микроскопе
6.2.3. Исследование спектров КРС образцов нанокомпозитов
6.2.4. Исследование транспортных свойств нанокомпозитов
6.2.5. Исследование эффекта легирования наиокристаллов Bi-Sb-Te молекулами С6о
Выводы
Заключение и выводы
Благодарности
Список литературы

'« Спектры ИК поглощения полимерных фаз С70, опубликованные в работе [151] (Рис. 7), представлены не так широко, как для Сбп- Некоторые ИК линии исчезают с ростом температуры синтеза (например, 1083 и 1131 см"1) и появляется несколько новых линий (помечены звездочкой на Рис. 7): Эти изменения спектров-аналогичны изменениям,- наблюдавшимся; ранее при более низких; давлениях и соответствуют полимеризованным молекулам С70 [148-149];
Рис. 7. Спектры ИК поглощения образцов, С70 после нагрева под давлением 8 и 9,5 ГПа. Некоторые ИК линии исчезают с ростом^ температуры синтеза: (например, 1083 и 1131 см'1) и появляется несколько новых;, линий (помечены звездочкой) (воспроизведено из работы [151]).
Спектры КРС нанотрубок под'давлением, исследовались в ряде работ [152-158]. Были, опубликованы данные рентгеноструктурных [159-160] и нейтронографических [161] исследований нанотрубок под давлением. По спектрам KPG было обнаружено, что: интенсивность радиальной дыхательной моды исчезает под давлением 2 ГПа, что объяснялось либо гексагональным [153], либо овальным [ 155]; искажением цилиндрического; сечения или даже коллапсом нанотрубок [158]. В ряде теоретических'работ делается предположение, что существует критическое давление, обратно пропорциональное диамегру нанотрубки, при котором сечение нанотрубки становится эллиптическим с последующим коллапсом [162-163].