Высокопрочная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты)


 


Владельцы патента RU 2492139:

Староверов Николай Евгеньевич (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и нанотехнологии. Нанопленку или нанонить получают осаждением на основу - фторопластовое волокно или пленку, слоя бора или кремния нанотолщины, который затем подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C. На образовавшийся слой карбида бора или карбида кремния осаждают, соответственно, слой кремния или бора. Образовавшуюся композицию выдерживают в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С, а затем при этой же температуре в угарном газе в присутствии угля или сажи. В качестве основы может быть использовано корундовое волокно или пленка. Полученная нанопленка или нанонить является высокопрочной. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к нанотехнологиям и предназначено для получения высокопрочной трубчатой или комбинированной нити, пленки или ленты (разница только в ширине) нанотолщины из тройной структуры бор-углерод-кремний B-C-Si (насколько мне известно, оно не имеет названия, поэтому далее будем называть его, а точнее - наноизделия из него - «старброн»).

Известен способ получения корундовой трубчатой нанонити, см заявку на изобретение 2011114097, состоящий в осаждении алюминия на любое волокно и последующее окисление алюминия. Однако в некоторых случаях могут потребоваться материалы с другими свойствами.

Задача изобретения - получение старбронных наноструктур.

Старбронная нанопленка или нанонить - это состоящая из тройного соединения бор-углерод-кремний структура в слое нанотолщины.

СПОСОБ - 1 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой бора нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя (далее «процесс карбидизации», см. «Химическая энциклопедия», том «К», статья «Карбиды»), а затем на образовавшийся слой карбида бора осаждается слой кремния, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С (см. там же), после чего композиция выдерживается в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С (вторичная карбидизация).

Для получения как можно более чистого соединения желательно следить за количеством осаждаемого вещества (например, косвенно об этом можно судить по убыли источника вещества). Оптимальное соотношение: бора 10,81 весовых частей, углерода 12,011 весовых частей, кремния 28,085 весовых частей. Или, соответственно, бора 21,235%, углерода 23,595%, кремния 55,17%.

Вторичная карбидизация нужна потому, что карбид бора В12С3 содержит недостаточно углерода для образования «старброна». В этом смысле более оптимальным является способ 2.

СПОСОБ - 2 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя (далее «процесс карбидизации», см. «Химическая энциклопедия», том «К», статья «Карбиды»), а затем на образовавшийся слой карбида кремния осаждается слой бора, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С (процесс боридизации, см. там же).

В этом способе в образовавшемся карбиде кремния SiC сразу достигается нужное для получения старброна соотношение кремния и углерода. И при последующем борировании образуется старброн.

СПОСОБ - 3 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, на который затем осаждается слой бора, или наоборот, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя (далее «процесс карбидизации», см. «Химическая энциклопедия», том «К», статья «Карбиды»).

В этом случае сначала образуется борид кремния, который затем подвергается карбидизации.

Возможно получение сразу борида кремния.

СПОСОБ - 4 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») одновременно осаждается слой кремния и бора нанотолщины, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя.

При получении старбронной нанопленки основа может иметь микрорельеф, и тогда получившаяся пленка или лента (то есть разрезанная на полосы пленка) будет иметь повышенную эластичность.

Пример 1. На фторопластовое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой бора нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С, а затем на образовавшийся слой карбида бора осаждается слой кремния, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С (см. там же), после чего композиция выдерживается в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С (вторичная карбидизация).

Пример 2. На фторопластовое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С, а затем на образовавшийся слой карбида кремния осаждается слой бора, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С.

Пример 3. На корундовое нановолокно или нанопленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, на который затем осаждается слой бора, или наоборот, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С.

Пример 4. На корундовое нановолокно или нанопленку (далее «основа») одновременно осаждается слой кремния и бора нанотолщины, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С.

1. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на фторопластовое волокно или пленку осаждают слой бора нанотолщины, который затем подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C, затем на образовавшийся слой карбида бора осаждают слой кремния и образовавшуюся композицию выдерживают в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°C, а затем при этой же температуре в угарном газе в присутствии угля или сажи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение компонентов: бора - 21,235%, углерода - 23,595%, кремния - 55,17%.

3. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на фторопластовое волокно или пленку осаждают слой кремния нанотолщины, который затем подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C, затем на образовавшийся слой карбида кремния осаждают слой бора и образовавшуюся композицию выдерживают в вакууме или в атмосфере инертного газа при указанной температуре.

4. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на корундовое нановолокно или нанопленку осаждают слой кремния нанотолщины, на который затем осаждают слой бора или наоборот, а затем композицию подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C.

5. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на корундовое нановолокно или нанопленку одновременно осаждают слой кремния и бора нанотолщины, а затем композицию подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C.

6. Высокопрочная нанопленка или нанонить, отличающаяся тем, что она получена любым из способов по пп.1, 3, 4 или 5.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству огнеупорных композиций на основе фосфатных связующих, которые могут быть использованы для изготовления и ремонта футеровок печных агрегатов, а также для получения различных высокотемпературных покрытий.

Изобретение относится к производству и эксплуатации огнеприпаса, например капселей, используемых для политого обжига фарфоровых изделий и изготовленных методом полусухого .прессования и ангобируемых в воздушно-сухом состоянии.
Изобретение относится к строительству, а именно к производству огнеупорных изделий. .

Изобретение относится к волокнистым керамическим материалам, которые способны выдерживать вибрационные нагрузки и градиент температур как по толщине материала, так и по его поверхности и которые предназначены для теплоизоляции металлических корпусов камер сгорания газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химико-металлургической промышленности, а также в авиатехнике.

Изобретение относится к области машиностроительной керамики и может быть использовано для изготовления конструкционных деталей, работающих в условиях высоких механических нагрузок.

Изобретение относится к керамическим композиционным материалам и может быть использовано при изготовлении теплонагруженных узлов и деталей перспективных газотурбинных установок и двигателей газо-, нефтеперекачивающих, транспортных и энергетических систем, работающих в условиях высоких термоциклических нагрузок при температурах до 1650°С на воздухе и в продуктах сгорания топлива.

Изобретение относится к области производства объемносилицированных изделий. .

Изобретение относится к изготовлению деталей из композиционного материала: волокнистого субстрата, уплотненного углеродной или керамической матрицей, которые могут быть использованы при изготовлении тормозных дисков, в частности, для авиационных тормозов.

Изобретение относится к области машиностроительной керамики, в частности к керамоматричному композиционному материалу на основе карбида кремния, упрочненного углеродными волокнами.

Изобретение относится к области машиностроительной керамики, в частности к керамоматричному композиционному материалу на основе карбида кремния, упрочненного углеродными волокнами.
Изобретение относится к стеклокерамическим композиционным материалам на основе наноструктурированных стеклокерамических матриц, армированных углеродными наполнителями, для изготовления кольцевых элементов и деталей перспективной авиационно-космической техники с рабочей температурой до 1300°С, эксплуатирующихся в условиях окислительной и других агрессивных сред и испытывающих в процессе работы большие механические нагрузки.
Изобретение относится к способу получения углеродсодержащих образцов, предназначенных для проведения экспресс-оценки качества графитированного наполнителя для изготовления силицированных изделий на его основе.
Наверх