Синтез аморфных наноразмерных углеродных структур в поле лазерного излучения ближнего ИК-диапазона

• Автор: Зулина, Наталья Алексеевна
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Наноразмерные углеродные структуры, свойства и методы синтеза 1О
1.1 Классификация наноматериалов и методы их синтеза
1.2 Наноразмерные углеродные структуры
1.3 Классификация наноразмерных углеродных структур
1.4 Свойства аморфных наноразмерных углеродных структур
1.5 Методы синтеза аморфных наноразмерных углеродных структур
1.6 Типы и параметры лазеров для синтеза аморфных наноразмерных углеродных структур
Глава 2. Теоретическое и экспериментальное исследование синтеза наноразмерных углеродных структур в поле интенсивного ИК лазерного излучения
2.1 Высокоскоростная видеосъемка процесса разрушения графитовых материалов интенсивным ИК лазерным излучением
2.2 Измерение температуры поверхности графитовых материалов при воздействии на них ИК лазерного излучения
2.3 Основные этапы синтеза наноразмерных углеродных структур
2.4 Теплофизический расчет температурного поля на поверхности графитового материала
Глава 3 Исследование влияния параметров излучения лазера на иттербий-эрбиевом стекле на синтез аморфных наноразмерных углеродных структур
3.1 Эффекты, сопровождающие лазерный синтез аморфных наноразмерных углеродных структур, влияние плотности энергии излучения лазера на иттербий-эрбиевом стекле
3.2 Эффекты, сопровождающие лазерный синтез аморфных наноразмерных углеродных структур, влияние длительности импульса

излучения лазера на иттербий-эрбиевом стекле
3.3 Свечение эрозионного факела при различной энергии импульса иттербий-эрбиевого лазера на стекле
3.4 Исследование влияния энергии излучения лазера на иттербий -эрбиевом стекле на объём удаляемого графитсодержащего композита
3.5 Исследование влияния расстояния от мишени (графитсодержащий композит) до подложки на распределение частиц в эрозионном факеле 70 Глава 4. Исследование свойств аморфных наноразмерных углеродных структур
4.1 Оценка размеров аморфных наноразмерных углеродных структур средствами сканирующей электронной микроскопии
4.2 Исследование оптических свойств аморфных наноразмерных углеродных структур средствами спектроскопии комбинационного рассеяния
4.3 Исследование состава аморфных наноразмерных углеродных структур с помощью рентгенофлуоресцентного энергодисперсионного анализа 81 Глава 5. Влияние покрытий из аморфных наноразмерных углеродных структур на механические и физико-химические свойства поверхностей
5.1 Влияние покрытий из наноразмерных углеродных структур на микротвердость поверхности твердых биотканей и металлы
5.2 Влияние покрытий из наноразмерных углеродных структур на кислотную резистентность твердых биотканей
5.3 Наконечник для термооптической хирургии
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Аморфные наноразмерные углеродные структуры благодаря своим уникальным свойствам представляют значительный интерес для промышленных и биомедицинских технологий. Одним из таких свойств является высокая твердость, что делает возможным использовать покрытия на основе аморфных наноразмерных углеродных структур для улучшения механических свойств различных поверхностей [1,2]. Исследования оптических свойств аморфных наноразмерных углеродных структур на кремниевых подложках показали, что данные материалы способны поглощать ультрафиолетовое излучение, пропуская при этом излучение видимого диапазона [3]. Биосовместимость и биоинертность аморфных наноразмерных углеродных структур чрезвычайно важны для применения подобных материалов в медицине при создании искусственных органов и имплантатов [4-7].
В настоящее время известно несколько методов получения аморфных наноразмерных углеродных структур, широкое распространение получили химические, механические, электродуговые, плазменные, магнетронные и лазерные методы создания наноструктур [8-10]. Преимущество лазерной технологии заключается в возможности использования непроводящих углеродных материалов. Кроме того, выход структур с “наноразмерами” наиболее высок именно для лазерного способа (первые фуллерены были получены с помощью лазера) [11]. Данный способ заключается в разрушении исходного материала лазерным излучением и переноса продуктов разрушения в виде эрозионного (абляционного) факела на поверхности различных подложек [11].
В работе [12], посвященной лазерному синтезу аморфных наноразмерных углеродных структур, использовался неодимовый лазер (с длинами волн излучения 1064 нм, 532 нм и 355 нм), работающий в импульсном режиме, с длительностью импульса 3-15 не и с плотностями

представленной на рисунке 2.1, но доставка излучения к поверхности облучаемого графитового материала для полупроводникового лазера осуществлялась с помощью оптического кварцевого волокна марки "ОРБ ТСЬ-МВ 320Н".
Рис. 2.2 Схема экспериментальной установки для синтеза наноразмерных углеродных структур с помощью полупроводникового лазера:
полупроводниковый лазер; 2 - фотодетектор; 3 - измеритель энергии и мощности “Ophir LaserStar”; 4 - осциллограф; 5 — высокоскоростная видеокамера “Photron FASTCAM SA4”; 6 - компьютер; 7 - объект-мишень; 8 - подложка; 9 - оптическое волокно, 10 - термокамера "Flir Titanium 520М".
Эрозионные факелы, формируемые в процессе лазерного облучения исходных графитовых материалов, были зарегистрированы с помощью высокоскоростной видеокамеры 'ТАБТСАМ 8А4" (РЬоПоп) с временным разрешением 50000 кадров в секунду, что позволило оценить скорость движения фрагментов (частиц) эрозионного факела.
Внешний вид эрозионного факела на различных этапах процесса взаимодействия лазерного излучения с графитсодержащим композитом представлен на рисунках 2.3 и 2.4, а внешний вид эрозионного факела на различных этапах процесса взаимодействия лазерного излучения с ОСЧ