Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно-и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления



Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно-и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления
Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно-и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления
Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно-и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления
Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно-и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления
Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно-и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2534454:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) (RU)

Заявленная группа изобретений относится к средствам для формирования субдифракционной квазирегулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности различных материалов для устройств нанофотоники, плазмоники, трибологии или для создания несмачиваемых покрытий. Данное изобретение позволяет повысить пространственное разрешение способа субдифракционного одно- и двумерного нанотекстурирования поверхностей различных материалов - металлов, полупроводников, диэлектриков - под действием множественных ультракоротких импульсов (УКИ), с повышением периодичности одно- и двумерной поверхностной нанотекстуры до ≈20-100 нм. Предложенный способ основан на облучении поверхности материалов множественными фокусированными УКИ фемто- или короткими пикосекундными, импульсами поляризованного электромагнитного поля, мгновенном - в течение каждого УКИ - возбуждении ими на поверхности поверхностных электромагнитных волн, интерференции в течение каждого УКИ падающих на поверхность УКИ и/или возбужденных ими на поверхности поверхностных плазмон-поляритонов и локальном абляционном удалении материала после каждого УКИ из областей максимумов интерференции на поверхности фотовозбужденного материала с формированием регулярного одно- или двумерного рельефа. При этом параметры УКИ - длительность, центральная длина волны и ширина спектра, спектральный чирп, плотность энергии - выбираются так, чтобы обеспечить для металла или электронно-возбужденного полупроводника/диэлектрика из всей ветви поверхностных плазмон-поляритонов резонансное возбуждение именно поверхностного плазмона, или сам резонанс поверхностного плазмона направленно подстроить под спектр УКИ путем фотоиндуцированного изменения оптических постоянных материала под действием УКИ, и далее динамически поддерживать резонансное возбуждение поверхностного плазмона в течение УКИ. Указанный способ реализуется при помощи соответствующего устройства. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области формирования субдифракционной квазирегулярной одно- и двумерной нанотекстуры (иначе - наноструктуры) поверхности различных материалов для устройств нанофотоники, плазмоники, трибологии или для создания несмачиваемых покрытий.

Известны способы направленного создания квазирегулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности различных материалов с помощью оптической и электронной литографии, непосредственного распыления ионным или электронным пучком [1]. Общими недостатками данных способов являются необходимость вакуумирования наноструктурируемых образцов, довольно низкая скорость и высокая стоимость фабрикации, в случае литографии - необходимость использования резиста и его последующей химической обработки.

В то же время, существует также способ непосредственного субдифракционного одно- и двумерного наноструктурирования поверхностей самых различных материалов - металлов, полупроводников, диэлектриков - множественными ультракороткими (фемто- и пикосекундными) импульсами электромагнитного поля УФ, оптического и ИК диапазона (УКИ), который не имеет указанных выше недостатков (прототип) [2, 3]. Суть данного способа формирования субдифракционной регулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности различных материалов заключается в облучении поверхности материалов множественными фокусированными УКИ с произвольной длительностью в диапазоне 30-5000 фс (в большинстве случаев - 30-200 фс), с произвольной центральной длиной волны (определяющейся, как правило, фундаментальной длиной волны коммерческих фемтосекундных и пикосекундных лазерных систем, а также доступностью их высших - как правило, второй и третьей - гармоник) и достаточно произвольной плотностью энергии лазерного излучения на поверхности, лежащей в диапазоне между порогами неоднородной (локальной) и однородной (повсеместной) откольной абляции материалов при указанных условиях облучения. Нанотекстурирование поверхности при этом происходит в результате интерференции падающего на поверхность импульсного лазерного излучения и/или наведенных им на поверхности поверхностных электромагнитных волн (поверхностных плазмон-поляритонов, ПЭВ). В максимумах интерференции УКИ-ПЭВ локально происходит более интенсивное поглощение энергии электромагнитного излучения с дополнительным возбуждением электронной подсистемы материала, термализация энергии электронной подсистемы с переносом части энергии в фононную подсистему, а затем плавление и абляционное удаление материала с формированием периодического нанорельефа поверхности.

Соответствующее устройство для субдифракционного одно- и двумерного наноструктурирования поверхностей (Фиг.1) включает в себя интенсивный источник импульсов электромагнитного поля УФ, видимого и/или ИК диапазона фемто- или пикосекундной длительности с возможностью регулирования длительности импульсов (1), систему контроля параметров излучения (2), системы транспортировки (3) и фокусировки излучения (4), а также систему позиционирования (сканирования) (5) мишени (6), которая может располагаться в вакуумной камере, в ячейке с жидкостью или непосредственно в атмосфере воздуха.

Основным недостатком данного способа формирования субдифракционной регулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности различных материалов под действием УКИ и используемого для его реализации устройства является относительно низкое пространственное разрешение (низкая периодичность Λ) одно- и двумерной поверхностной нанотекстуры - в лучшем случае, на уровне Λ≈100-200 нм [2, 3]. Данный недостаток устраняется с помощью предложенного изобретения, включающего новый способ формирования субдифракционной регулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности различных материалов и реализующего его устройства.

Задача, решаемая изобретением, заключается в устранении недостатка прототипа, то есть в многократном повышении пространственного разрешения способа субдифракционного одно- и двумерного нанотекстурирования поверхностей различных материалов - металлов, полупроводников, диэлектриков - под действием множественных УКИ, с повышением периодичности одно- и двумерной поверхностной нанотекстуры до Λ≈20-100 нм.

Для решения поставленной задачи предложено выбрать особые параметры УКИ фемто- или пикосекундной длительности - его длительность, центральную длину волны, ширину и спектральный чирп (временная последовательность спектральных компонент в течение УКИ) спектра, плотность энергии. Выбор центральной длины волны, ширины спектра и/или длительности УКИ позволяет направленно подстроить спектр этого возбуждающего фемто- или пикосекундного излучения в именно резонанс поверхностного плазмона (ПП) для металла или полупроводника/диэлектрика, электронно-возбужденного в результате воздействия указанного выше излучения, а не просто в произвольную точку ветви поверхностных плазмон-поляритонов на дисперсионных зависимостях энергии ПЭВ hω от их действительного волнового числа k, обратно пропорционального длине волны ПЭВ, например, для фотовозбужденого кремния с плотностями электрон-дырочной плазмы 1×1021 см-3 (пунктирная кривая) и 3×1021 см-3 (сплошная кривая) (Фиг.2). Аналогично, сам ПП-резонанс (область двойного плато, показанного стрелками на Фиг.2), для металла или электронно-возбужденного полупроводника/диэлектрика может быть направленно динамически подстроен под спектр УКИ путем изменения оптических постоянных материала при воздействии излучения того же самого УКИ, в зависимости от его плотности энергии. Поскольку оптические постоянные материала вследствие фотовозбуждения меняются, меняется и спектральное положение ПП-резонанса, поэтому использование просто широкополосного УКИ или, что более оптимально, специально чирпированного широкополосного УКИ с временной последовательностью спектральных компонент, близко повторяющих спектральную динамику положения ПП-резонанса в течение времени воздействия УКИ, позволит поддерживать его резонансное возбуждение на поверхности материала. Длина волны резонансно возбуждаемого ПП может составлять Λ~1 нм и лимитируется затуханием электромагнитного излучения в металле или фотовозбуженном полупроводнике/диэлектрике, которое может быть снижено при использовании УКИ с длительностью порядка 10 фемтосекунд и менее, поскольку длительность воздействия УКИ, возбуждающего ПП, будет меньше характерного времени релаксации момента носителей заряда, резко уменьшая затухание ПП. Для уменьшения длины ПП поверхность материала может быть дополнительно покрыта слоем диэлектрической среды, частично прозрачной для излучения УКИ. Более того, при возбуждении ПП-резонанса падающий на поверхность УКИ наиболее эффективно преобразуется в ПЭВ (а именно - в поверхностный плазмон) с многократно большей амплитудой поля. Таким образом, возбуждение ПП-резонанса позволяет многократно (в десятки раз) уменьшить длину волны возбуждаемых ПЭВ и многократно (на несколько порядков величины) увеличить их амплитуду электромагнитного поля.

В результате воздействия на поверхность материала УКИ с выбранной центральной длиной волны (соответствующей длине волны резонанса ПП), шириной и чирпом его спектра, а также длительностью УКИ и плотностью энергии, на поверхности происходит эффективное возбуждение волн ПП, распространяющихся в обе (противоположные) стороны в направлении поляризации УКИ и интерферирующих как с полем УКИ, так и между собой (в этом случае, с уменьшением периода вдвое). Если при этом спектр УКИ динамически перекрывает резонанс ПП, процесс резонансного возбуждения ПП продолжается и эффективность возбуждения ПП-волн многократно возрастает. Доминирующий процесс интерференции - УКИ с ПП или встречных ПП между собой - определяется амплитудой полей УКИ и ПП (последняя резко возрастает в области резонанса ПП), так чтобы в максимумах динамической картины интерференции плотность энергии электромагнитного излучения превысила характерный порог откольной абляции (удаления) материала. В результате, в максимумах интерференции УКИ-ПП или ПП-ПП локально происходит более интенсивное поглощение энергии электромагнитного излучения с дополнительным возбуждением электронной подсистемы материала, термализация энергии электронной подсистемы с переносом части энергии в фононную подсистему, плавление и абляция материала с формированием периодического нанорельефа поверхности. Двумерная квазипериодическая наноструктура поверхностного рельефа при этом получается при последовательном облучении участка поверхности двумя сериями УКИ с перпендикулярными поляризациями. В результате использования предложенного способа периодичность формируемой одно- и двумерной поверхностной нанотекстуры может быть повышена до 20-100 нм: например, для погруженной в воду поверхности кремния (Фиг.3а, масштабная метка - 100 нм) в условиях генерации в в этом слое воды широкополосного поляризованного излучения суперконтинуума фемтосекундной длительности (спектр приведен сверху на Фиг.5) период структуры составляет Λ≈90 нм, тогда как без его генерации для УКИ ИК диапазона, чей спектр приведен внизу на Фиг.5, период поверхностной структуры кремния, указанной на Фиг.3б (масштабная метка - 1 мкм) стрелкой, приближается к Λ≈0.5 мкм.

Предложенный способ субдифракционного одно- и двумерного наноструктурирования поверхностей различных материалов - металлов, полупроводников, диэлектриков - под действием множественных УКИ с резонансным возбуждением поверхностного плазмона реализуется с помощью нового устройства, предлагаемого в четырех вариантах (Фиг.4). В первом варианте, новизна по сравнению с устройством прототипа предполагает выбор в качестве интенсивного источника поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности (Фиг.1, элемент 1) интенсивного источника широкополосного поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности (элемент 1' на Фиг.4а, остальные элементы те же, что и на Фиг.1). Второй вариант устройства (Фиг.4б) предполагает, по сравнению с прототипом (Фиг.1), введение до системы фокусировки дополнительного элемента (3') - высокоэффективного преобразователя поляризованного излучения УКИ в широкополосное поляризованное электромагнитное излучение суперконтинуума фемто- или пикосекундной длительности на базе оптического параметрического генератора или генератора суперконтинуума (в качестве последнего используется ячейка с прозрачной для УКИ и суперконтинуума жидкостью или перемещаемая толстая диэлектрическая пластина, прозрачная для УКИ и суперконтинуума), и дополняемого системой контроля длины волны, ширины спектра, спектрального чирпа, длительности и энергии суперконтинуума (элемент 3” на Фиг.4б). Эффективностью преобразования в широкополосное поляризованное электромагнитное изучение суперконтинуума при этом достигает, например, 70% в воде для ГВт-ных сверхкритических пиковых мощностей УКИ с длиной волны 744 нм (Фиг.5, верхний спектр, данный в сравнении с нижним спектром для прошедшего воду излучения УКИ с пиковой мощностью менее 400 МВт, практически соответствующего показанному стрелкой исходному спектру самого УКИ). В третьем варианте, единственное отличие от прототипа на Фиг.1 выражается в том, что широкополосное поляризованное электромагнитное излучение суперконтинуума фемто- или пикосекундной длительности генерируется фокусированным излучением УКИ непосредственно в кювете с мишенью (6'), погруженной в жидкость, прозрачную для излучения УКИ и излучения суперконтинуума (Фиг.4в). Наконец, в четвертый вариант отличается от прототипа на Фиг.1 или первого варианта на Фиг.4а наличием на поверхности мишени (6”) слоя жидкости, прозрачной для излучения УКИ или широкополосного поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности, которая необходима для уменьшения периода нанотекстуры примерно пропорционально показателю преломления этой жидкости.

Решение поставленной задачи демонстрируется следующими примерами. Пластина кремния с полированной поверхностью оптического качества погружается в ячейку с водой на глубину 3-4 мм, куда на поверхность пластины фокусируется излучение УКИ титан-сапфирового лазера с центральной длиной волны 744 нм (энергия фотона 1.7 эВ), длительностью 100-110 фс (соответствующая ширина нечирпированного спектра на полувысоте - 12 нм), и пиковой мощностью 1-10 ГВт, многократно превышающей критическую мощность самофокусировки излучения видимого диапазона в воде (≈1-2 МВт [4]). Вблизи фокуса развивается самофокусировка УКИ и формирование перед пластиной нити нелинейного фокуса, выражающегося, ввиду сверхкритической пиковой мощности УКИ, в множественной филаментации лазерного луча. Каждый из филаментов вследствие, в частности, фазовой самомодуляции УКИ [4] является источником интенсивного широкополосного (белого) поляризованного электромагнитного излучения фемтосекундной длительности (суперконтинуума, верхний спектр на Фиг.5), излучение которых складывается на поверхности пластины. Комбинированное излучение УКИ и суперконтинуума обеспечивает фотовозбуждение материала, вызывая мгновенное изменение его оптических постоянных в области возбуждения на поверхности (оптическая неоднородность [5]) и эффективную дифракцию этого излучения с возбуждением поверхностных плазмон-поляритонных электромагнитных волн (ПЭВ). В зависимости от уровня фотовозбуждения поверхности кремния и энергии возбуждающих фотонов hco, возбуждаемые ПЭВ могут иметь фотонный (поляритонный) характер и характеризоваться длиной волны света в воде (см. начальный линейный участок дисперсионных кривых на Фиг.2), или плазмонный характер (см. показанные стрелками области двойного плато резонанса поверхностного плазмона (ПП) на дисперсионных кривых на Фиг.2) с многократно меньшей длиной волны и многократно более высокой амплитудой электромагнитного поля. Если спектр комбинированного излучения покрывает и ту, и другую область, будут возбуждаться оба типа ПЭВ, причем широкополосным спектром суперконтинуума будет покрываться даже существенный сдвиг ПП-резонанса в течение времени воздействия УКИ (см., например, сдвиг ПП-резонанса на Фиг.2 при увеличении плотности электрон-дырочной плазмы от 1×1021 см-3 до 3×1021 см-3), поддерживая эффективное возбуждение поверхностных плазмонов с многократно большей амплитудой. При нормальном падении возбуждаются интенсивные встречные ПП, которые интерферируют с образованием поверхностной интерференционной картины с вдвое меньшим периодом. Если амплитуда поля УКИ оказывается все же выше, то интерференционная картина определяется сложением полей ПП и УКИ с периодом ПП. В нашем конкретном случае, на поверхности влажного кремния период одномерного нанорельефа типа дифракционной решетки (≈0.1 мкм, Фиг.3а) оказывается в два раза меньше расчетного периода ПП для плотности плазмы 3×1021 см-3 (Фиг.2) благодаря генерации интенсивного широкополосного излучения суперконтинуума и последующему возбуждению интенсивных интерферирующих встречных ПП, тогда как на влажной поверхности при нерезонансном возбуждении ПЭВ (вне ПП-резонанса) фотонами с энергией 1.7 эВ минимальный период нанотекстуры ≈0.5 мкм, показанной стрелкой на Фиг.3б, приближается к периоду поляритонных ПЭВ на влажной поверхности (Фиг.2) благодаря доминирующей интерференции «ИК УКИ/ИК ПЭВ».

Литература

[1] N.C.Lindquist, P.Nagpal, K.M.McPeak, D.J.Norris, S.-H. Oh, Engineering metallic nanostructures for plasmonics and nanophotonics, Rep.Prog. Phys. 75, 036501 (2012).

[2] E.B.Голосов, В.И.Емельянов, А.А.Ионин, Ю.Р.Колобов, С.И.Кудряшов, А.Е.Лигачев, Ю.Н.Новоселов, Л.В.Селезнев, Д.В.Синицын. Фемтосекундная лазерная запись субволновых одномерных квазипериодических наноструктур на поверхности титана, Письма в ЖЭТФ 90, 116-120 (2009).

[3] Е.В.Голосов, А.А.Ионин, Ю.Р.Колобов, С.И.Кудряшов, А.Е.Лигачев, Ю.Н.Новоселов, Л.В.Селезнев, Д.В.Синицын. Сверхбыстрая оптика поверхности титана и фемтосекундная лазерная запись одномерных нанорешеток ее рельефа, ЖЭТФ 140, 1(7), 21-35 (2011).

[4] V.P.Kandidov, O.G.Kosareva, I.S.Golubtsov, W.Liu, A.Becker, N.Akozbek, C.M.Bowden, S.L.Chin, Self-transformation of a powerful femtosecond laser pulse into a white light pulse in bulk optical media (or supercontinuum generation), Appl. Phys. B.77, 149-165 (2003).

[5] A.A.Ионин, В.И.Емельянов, С.И.Кудряшов, Л.В.Селезнев, Д.В.Синицын. Нелинейный режим возбуждения поверхностной электромагнитной волны на поверхности кремния интенсивным фемтосекундным лазерным импульсом, Письма в ЖЭТФ 97, 139-144 (2013).

1. Способ формирования субдифракционной регулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности различных материалов, основанный на облучении поверхности материалов множественными фокусированными ультракороткими - фемто- или короткими пикосекундными, импульсами поляризованного электромагнитного поля (УКИ), мгновенном - в течение каждого УКИ - возбуждении ими на поверхности поверхностных электромагнитных волн (поверхностных плазмон-поляритонов), интерференции в течение каждого УКИ падающих на поверхность УКИ и/или возбужденных ими на поверхности поверхностных плазмон-поляритонов и локальном абляционном удалении материала после каждого УКИ из областей максимумов интерференции на поверхности фотовозбужденного материала с формированием регулярного одно- или двумерного рельефа, отличающийся тем, что при этом параметры УКИ - длительность, центральная длина волны и ширина спектра, спектральный чирп, плотность энергии - выбираются так, чтобы обеспечить для металла или электронно-возбужденного полупроводника/диэлектрика из всей ветви поверхностных плазмон-поляритонов резонансное возбуждение именно поверхностного плазмона, или сам резонанс поверхностного плазмона направленно подстроить под спектр УКИ путем фотоиндуцированного изменения оптических постоянных материала под действием УКИ, и далее динамически поддерживать резонансное возбуждение поверхностного плазмона в течение УКИ.

2. Устройство для формирования субдифракционной регулярной и нерегулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности различных материалов, состоящее из интенсивного источника ультракоротких импульсов поляризованного электромагнитного поля фемто- или пикосекундной длительности, системы контроля параметров излучения - энергии, длины волны и ширины спектра, длительности импульса, системы транспортировки излучения к мишени, системы фокусировки излучения, системы позиционирования мишени, а также самой мишени, отличающееся тем, что в качестве интенсивного источника импульсов поляризованного электромагнитного поля фемто- или пикосекундной длительности используется интенсивный источник широкополосного поляризованного чирпированного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что интенсивный источник импульсов широкополосного поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности выполнен в виде оптического параметрического генератора или генератора широкополосного суперконтинуума, накачиваемого другим интенсивным источником импульсов поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что интенсивный источник импульсов широкополосного поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности выполнен в виде генератора широкополосного суперконтинуума, возникающего непосредственно в ячейке с мишенью, погруженной в жидкость, прозрачную для этого широкополосного излучения, в тонком слое этой жидкости над мишенью в области фокусировки излучения другого источника поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности.

5. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что мишень расположена в ячейке с жидкостью, прозрачной для широкополосного поляризованного электромагнитного излучения фемто- или пикосекундной длительности, под тонким слоем этой жидкости.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений может быть использована при изготовлении материалов для электротехнической и химической промышленности. Графитсодержащий компонент смешивают с наполнителем на основе каолина, проводят сухое перемешивание с одновременным диспергированием последовательно в барабанном и центробежном смесителях.
Изобретение относится к нанотехнологиям и предназначено для получения нитридных структур нанотолщины. Согласно первому варианту нитридную наноплёнку или нанонить получают осаждением слоя кремния на фторопластовое волокно или на фторопластовую пленку с последующей выдержкой при температуре 800-1200оC в атмосфере азота или аммиака.

Изобретение относится к способам получения аморфного мезопористого гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой. Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой ориентированной наноструктурой включает проведения реакции синтеза аэрогеля гидроксида алюминия в герметичной емкости путем обработки бинарного расплава парогазовым потоком на основе смеси инертных и (или) малоактивных газов с водяным паром при температуре расплава 280-1000°С.

Группа изобретений относится к получению нанодисперсного порошка оксида алюминия. Способ включает подачу в предкамеру порошкообразного алюминия и первичного активного газа, их смешивание, воспламенение металлогазовой смеси в предкамере с обеспечением перевода алюминия в газовую фазу за счет самоподдерживающейся экзотермической реакции, подачу образовавшейся смеси в основную камеру сгорания с дожиганием металла в газовой фазе при подаче вторичного активного газа - воздуха и образованием конденсированных продуктов сгорания.

Изобретение относится к области прецизионной наноэлектроники. Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ заключается в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей подложкой, причем в процессе роста КТ периодически переключают полярность внешнего напряжения с отрицательной на положительную и фиксируют единичный пик на туннельной ВАХ при определенном значении приложенного напряжения из диапазона значений от 1 до 5 В.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при обработке чугуна. Способ включает анализ компонентов исходного углеродсодержащего сырья по фракционному и химическому составу, дозирование, промывку потоком воды, сушку и дробление до фракции 0,1…30,0 мм.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения наночастиц маггемита готовят водный раствор хлорида железа (III), добавляют к нему щелочь до рН 6,5-8, нагревают до 60-70°С, промывают до начала окрашивания промывных вод.

Изобретение относится к полимерным антипиренам, в частности к композициям на основе полиолефинов, характеризующимся пониженной горючестью. Композиция содержит полиолефин, гидроксид магния или алюминия или их смесь и углерод в форме нанопластин графита.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных магнитов из магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт. Шихту, содержащую порошки железа, хрома, кобальта, легирующие добавки и до 15 мас.% нанопорошков железа, хрома и кобальта, формуют с получением заготовки.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно касается сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наноразмерными частицами оксида тантала.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанопорошка. Порошкообразное сырье в виде микрогранул с размером 20-60 мкм, состоящих из частиц сырья с размером 0,1-3 мкм и связующего компонента, имеющего температуру испарения не более 300°C, в количестве 5-25 мас.%, вводят в поток термической плазмы. Обеспечивается получение нанопорошков, не содержащих примесей частиц сырья. 1 пр.

Изобретение относится к сварке, в частности к изготовлению порошков, используемых для плазменно-порошковой наплавки антифрикционных упрочняющих покрытий при изготовлении износостойких деталей. Дисперсный композиционный материал для наплавки антифрикционных покрытий на основе алюминиевой бронзы содержит, мас.%: 0,5-2,5 нанопорошка оксида алюминия с размером частиц 20-140 нм; порошок алюминиевой бронзы - остальное. Использование композиционного материала позволяет повысить твердость и износостойкость покрытий или сварных соединений. 7 ил., 2 табл.

Изобретение относится к многослойному защитному барьерному покрытию для конструкционного сплава V-4Cr-4Ti, которое может быть использовано для нанесения на конструкционные элементы термоядерных установок, имеющие контакт с водородсодержащими средами, и препятствовать накоплению водорода в элементах конструкций, а также утечке через элементы конструкций трития путем диффузии через металл. Упомянутое многослойное покрытие содержит адгезионный и защитный слои. Адгезионный слой состоит из активированного подслоя, выполненного путем активации его поверхности высокоэнергетическим пучком ионов элементов, выбранных из ряда хром, титан или алюминий, и адгезионного подслоя из соответствующего металла, выбранного из ряда хром, титан или алюминий. Защитный слой выполнен в виде нанослоистого защитного слоя, состоящего из одного наноструктурированного слоя нитрида алюминия или нескольких наноструктурированных слоев нитрида алюминия, разделенных наноструктурированными слоями алюминия, при этом указанные нанослои обработаны пучком ионов алюминия с энергией не менее 15 кэВ и дозой облучения не менее 1015 ион/см2. Толщина упомянутого подслоя алюминия защитного слоя меньше толщины подслоя нитрида алюминия в 3-10 раз, а толщина подслоя нитрида алюминия не превышает толщину, при которой происходит образование столбчатых структур, и составляет не более 100 нм. Обеспечивается достаточная для защиты от водорода общая толщина и структура барьерного материала, которая обладает достаточной когезионной прочностью и пластичностью, чем обеспечивается устойчивость к растрескиванию, в том числе при термоциклических режимах эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 ил.

Изобретение относится к фармацевтической и косметологической промышленности, в частности к наноэмульсиям типа вода в масле для трансдермального применения с биологически активными соединениями. Наноэмульсия типа вода в масле содержит 35-80% гидрофобной фазы, 1-15% гидрофильной фазы, поверхностно-активное вещество. Наноэмульсия типа вода в масле для трансдермального применения с биологически активными соединениями обладает хорошей стойкостью при хранении. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу получения лекарственного средства на основе хлорина Е6, включенного в фосфолипидные наночастицы, для применения в качестве средства для фотодинамической терапии. Способ характеризуется тем, что полученный при нагревании водный раствор мальтозы смешивают с хлорином Е6 и затем смешивают с водной эмульсией фосфатидилхолина. После этого полученную эмульсию подвергают нескольким циклам гомогенизации под высоким давлением 500-1000 атм при температуре 40-50°C с последующей нейтрализацией водным раствором щелочи и сублимационной сушкой. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанопорошков металлов с повышенной запасенной энергией. Может использоваться для повышения реакционной способности нанопорошков при спекании, горении, в энергосберегающих технологиях. Образец нанопорошка металла облучают потоком ускоренных электронов с энергией не более 6 МэВ в вакууме с обеспечением положительного заряда внутренней части частицы металла. Толщина образца не превышает длину пробега электронов. Обеспечивается повышение запасенной энергии на 10-15%. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Способ интенсификации процесса сжигания низкореакционного угля в котлах ТЭС включает воспламенение и горение пылеугольного низкореакционного топлива, при вводе в процесс горения водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита. Техническим результатом является увеличение динамики процесса горения и полноты выгорания угля в котлах ТЭС. 1 ил.
Изобретение относится к области металлургии, а именно нанесению покрытий с эффектом памяти формы. Способ получения наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы на стальной поверхности включает нанесение порошка с эффектом памяти формы на основе Ni на стальную поверхность, закалку с нагревом до 1000°C и последующим охлаждением в жидком азоте, пластическую деформацию полученного покрытия в три этапа при нагреве. После каждого этапа пластической деформации проводят отжиг. Используют порошок с эффектом памяти формы, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: Ni - 41-44, Cu - 5-10, Ti - остальное. Перед нанесением покрытия осуществляют предварительную механическую активацию порошка TiNiCu в вакууме. Нанесение порошка осуществляют высокоскоростным газопламенным напылением. Полученное TiNiCu покрытие с эффектом памяти формы обладает повышенными механическими свойствами за счет повышения адгезии, снижения пористости покрытий, а за счет формирования наноструктуры улучшаются пластические свойства покрытия. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Настоящее изобретение относится к смазочно-охлаждающей жидкости для обработки металлов давлением, содержащей воду и масло с числом омыления не менее 130 мг КОН/г, при содержании механических примесей не более 100 мг/л на 1% общей концентрации масла, при этом дополнительно содержит углеродные нанотрубки типа «Таунит» при их концентрации - 1-1,2% и общей концентрации масла 1,25-1,5%. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности смазочно-охлаждающей жидкости при снижении содержания масла в ней при холодной прокатке металлических полос и труб, а также при металлообработке. 2 табл.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к технологии получения многослойных реакционных фольг. Может использоваться для соединения разнообразных материалов, включая металлические сплавы, керамику, аморфные материалы и чувствительные к нагреву компоненты микроэлектронных устройств. Исходную смесь компонентов подвергают холодной прокатке для придания ей формы ленты. Полученную ленту подвергают плакирующей прокатке между слоями пластичного металла (например, алюминия) с обжатием реакционной смеси от 30 до 60%. Полученная фольга содержит плакирующие наружные слои пластичного металла и внутренние реакционные слои с размером реагентов 10-100 нм. Обеспечивается снижение трудоемкости и энергоемкости, а также возможность получения фольг с заданным запасом энергии и высокими механическими свойствами. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх