Способ получения наноструктурированного углеродного покрытия


 


Владельцы патента RU 2565199:

Общество с ограниченной ответственностью "Плазма-Ск" (RU)

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении СВЧ-устройств, имеющих покрытия, позволяющие снизить коэффициент вторичной эмиссии электронов. Сначала поверхность пластины обрабатывают с помощью разрядов и создают на её поверхности рельеф. После этого нагревают поверхность пластины до 50-60°C, покрывают её слоем коллоидного раствора углерода в спирте и испаряют его в потоке воздуха, нагретого до температуры 50-60°C до образования пленки толщиной 1-2 мкм. Процессы покрытия поверхности пластины слоем коллоидного раствора углерода в спирте периодически повторяют. Полученные покрытия позволяют подавить эффект лавинного размножения вторичных электронов при взаимодействии СВЧ-излучения с обработанной поверхностью. Свойства покрытий при их хранении в атмосфере воздуха при нормальном атмосферном давлении в течение 1-2 месяцев не меняются. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Получение наноструктурированных углеродных покрытий относится к области нанотехнологий.

Создание и исследование наноструктурных материалов представляет большой интерес с научной и прикладной точек зрения (уникальные электрические, магнитные, химические, механические свойства, каталитическая активность, люминесцентные св-ва и др.).

Известны различные способы (физические, химические, комбинированные и др.) формирования наночастиц:

- электрическая дуга,

- импульсно-периодическая дуга и искра,

- лазерная абляция в газах и жидкостях,

- осаждение продуктов химических реакций,

- пиролиз в присутствии металлических катализаторов,

- электрический взрыв проводников,

- каталитическое превращение композиционных порошков в пламенах и др.

Наноструктуры углерода представляют собой метастабильные состояния конденсированного углерода, получение их возможно только в условиях отклонения от термодинамического равновесия. Поэтому большой интерес представляет появившийся в последнее время целый ряд работ, в которых для синтеза наночастиц углерода, металлов и различных композиций используется импульсный электрический разряд в органической жидкости. Короткий импульсный разряд способствует созданию метастабильных фаз углерода в результате полной атомизации молекул органической жидкости в высокотемпературном канале разряда и последующим его быстрым охлаждением ("закалкой"). В результате образуется коллоидный раствор наноразмерного углерода.

В последние 20-30 лет явление лавинного высокочастотного пробоя, возникающего из-за вторичной эмиссии электронов, активно изучается в связи с влиянием данного процесса на системы генерации и приема мощного высокочастотного излучения. Вторичная эмиссия электронов может нарушать работу СВЧ-генератора высокой мощности (N.F. Kovalev, V.E. Nechaev, M.I. Petelin and N.I Zaitsev, IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 26, pp / 246-251, 1998), а также ограничивать мощность приемных СВЧ-устройств (спутники связи и другие космические аппараты).

Разработка технологий, посвященных подавлению вторичной эмиссии электронов, в настоящее время является одной из наиболее актуальных тем в области создания спутников связи и магнетронов повышенной мощности.

Одним из решений данной проблемы является технология, позволяющая обработать металлические компоненты таким образом, чтобы вызвать существенное уменьшение лавинообразного размножения вторичных электронов. Обычно для этой цели используются тонкие покрытия различных металлов, например: серебро, золото (Secondary Electron Yield Properties of Silver and Silver plated surfaces. T.P. Graves, R.K. Afoakwa, J.A. Young, G. Radharkrishnan. The Aerospace Corporation 2310 E. El Segundo Blvd).

Известен способ нанесения покрытий с помощью золь-гель технологий (Л. Уильяме, У. Адаме. "Нанотехнологии", Издательство: Эксмо, 2009 г.; А.А. Лебедев, И.С. Котоусова, А.А. Лаврентьев, С.П. Лебедев, И.В. Макаренко, В.Н. Петров, А.Н. Титков. Формирование наноуглеродных пленок на поверхности SiC методом сублимации в вакууме, ФТТ, 2009, том 51, выпуск 4).

Однако реализация указанного метода является продолжительной по времени, затратна и сложна. Способ не позволяет уменьшать коэффициент вторичной эмиссии электронов.

Техническим результатом изобретения является создание простого дешевого способа получения покрытий, позволяющих эффективно уменьшать коэффициент вторичной эмиссии электронов. Способ не требует использования вакуумной техники.

Технический результат достигается тем, что поверхность пластины предварительно обрабатывают с помощью разрядов, создают на поверхности пластины рельеф, нагревают поверхность пластины до 50-60°C, затем покрывают поверхность пластины слоем коллоидного раствора углерода в спирте (этилен), слой испаряют в потоке воздуха, нагретого до температуры 50-60°C до образования пленки толщиной 1-2 мкм.

Периодически повторяют процессы покрытия поверхности пластины слоем коллоидного раствора углерода в спирте (этилен).

Используют коллоидный раствор углерода в спирте, полученный с помощью импульсного высоковольтного многоэлектродного разряда с инжекцией нетрального газа в межэлектродное пространство (A.M. Анпилов, Э.М. Бархударов, И.А. Коссый, М.А. Мисакян. Получение коллоидного раствора наночастиц углерода в спирте с помощью высоковольтного импульсного разряда. XL Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11-15 февраля 2013 г.). Пластина выполнена из Al или Cu.

На чертеже представлено устройство для получения покрытия.

Устройство содержит емкость 1 для размещения пластины 2, слой коллоидного раствора 3 толщиной 1-2 мм, вентилятор 4, создающий струю теплого воздуха t=50°C, устройство 5 для подачи коллоидного раствора на поверхности образца. Пластина может быть металлической из Al, Cu (1*10*10 мм3).

Процедура получения покрытия заключается в следующем. Образец - плоская, пластина 2 из Al или Cu плотно размещается в емкости 1, имеющей глубину 3-4 мм. Поверхность пластины предварительно обрабатывается (обезжиривается), кроме того с помощью различного типа разрядов создается рельеф различного типа на поверхности образца. Над пластиной 2 на расстоянии 2-3 мм размещается сопло системы подачи 5, с помощью которого образуется коллоидный слой толщиной 1-2 мм на поверхности пластины. Емкость и пластину нагревают до температуры 50-60°C. Включается вентилятор, создающий поток теплого воздуха 50-60°C, направленный параллельно плоскости пластины. После испарения слоя на поверхности пластины образуется углеродная пленка, процесс заполнения и испарения слоя повторяется необходимое число раз до получения необходимой толщины пленки ≤1-2 мкм. Производительность зависит от насыщения коллоида углеродом и интенсивности испарения. Использовался устойчивый коллоидный раствор, который может существовать без выпадения осадка более года. У полученных образцов были измерены коэффициенты вторичной эмиссии. Показано, что их величина не превышает единицы. По результатам можно заключить, что полученное покрытие исключает возможность лавинного размножения вторичных электронов при взаимодействии СВЧ-излучения с обработанной поверхностью. Структурно покрытие представляет собой разупорядоченный углерод, обладает гидрофобными свойством, химически устойчиво. Свойства покрытий при их хранении в атмосфере воздуха при нормальном атмосферном давлении в течение времени более года не меняются.

Устройство и способ могут быть использованы для решения целого ряда прикладных задач, в частности, помимо получения покрытий металла углеродной пленкой с целью уменьшения коэффициента вторичной электронной эмиссии, в технологии выращивания алмазных пленок и стекол, в создании элементов, поглощающих солнечное излучение и др.

1. Способ получения наноуглеродного покрытия, характеризующийся тем, что поверхность пластины предварительно обрабатывают с помощью разрядов, создают на поверхности пластины рельеф, нагревают поверхность пластины до 50-60°C, затем покрывают поверхность пластины слоем коллоидного раствора углерода в спирте, слой испаряют в потоке воздуха, нагретого до температуры 50-60°C, до образования пленки толщиной 1-2 мкм.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что периодически повторяют процессы покрытия поверхности пластины слоем коллоидного раствора углерода в спирте.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что используют коллоидный раствор углерода в спирте, полученный с помощью импульсного высоковольтного многоэлектродного разряда с инжекцией нейтрального газа в межэлектродное пространство.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано электронике, энергетике и медицине. Плёнку двумерно упорядоченного линейно-цепочечного углерода получают напылением методом импульсно-плазменного испарения графитового катода.

Изобретение относится к химии и водородной энергетике и может быть использовано в транспортном машиностроении. Водород получают в генераторе 1, направляют в приёмник 2, разделяют на два потока 3 и воздействуют на них импульсным магнитным полем с амплитудой магнитной индукции В более 100 гаусс.

Изобретение относится к технологиям получения наноструктурированного углеродного материала и может быть использовано в химической, электротехнической, машиностроительной промышленности при изготовлении усиливающих наполнителей резин и пластмасс, пигментов для типографских красок, в производстве сплавов, специальных сортов бумаги, электродов, гальванических элементов.

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано для получения углеродных наноструктур. Устройство для синтеза углеродных нанотрубок включает камеру 1, заполненную инертным газом, в которой расположены цилиндрические углеродосодержащие катод 2 и анод 3, расположенные соосно, выполненные с возможностью их перемещения относительно друг друга в продольном направлении.

Изобретение относится к области получения теплозащитных материалов, стойких к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений, а более конкретно к конструкции армирующего каркаса из углеродного волокна и способу его изготовления.

Изобретение относится к области химии и нанотехнологии. Сначала при температуре 25÷50°C готовят раствор, содержащий, мас.%: полиакрилонитрил - 4,58; CoCl2·6H2O - 1,86; NiCl2·6H2O - 1,86; диметилформамид - 91,7, и выдерживают до полного растворения всех компонентов.

Изобретение может быть использовано в медицине и биологии. На первой стадии получают низкогидроксилированные нерастворимые фуллеренолы путем взаимодействия концентрированного раствора фуллерена в о-ксилоле с водным раствором аммиака в присутствии катализатора межфазового переноса тетрабутиламмониевого гидроксида при температуре 35-40°C.

Изобретение может быть использовано при получении покрытий, уменьшающих коэффициент вторичной электронной эмиссии, выращивании алмазных плёнок и стёкол, элементов, поглощающих солнечное излучение.

Изобретение может быть использовано при изготовлении герметичных изделий, предназначенных для работы в химической и химико-металлургической промышленности. Сначала формируют каркас из жаростойких волокон, имеющих коэффициент линейного термического расширения, близкий к коэффициенту линейного термического расширения компонентов материала матрицы.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Природный или синтетический графит или терморасширенный графит контактирует с кислородом или озоном при температуре от -30оС до 700°C.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения образцов наноразмерного диоксида титана со структурами рутила или смеси анатаза и рутила в разном соотношении получают реакционную смесь диспергированием порошкообразного гидратированного сульфата титанила с пероксосоединением.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении быстрорежущей стали из отходов изношенного режущего инструмента. В способе осуществляют расплавление отходов в индукционной тигельной печи с последующим проведением химанализа полученного расплава и введением в расплав недостающих легирующих элементов в виде соединений вольфрама, и/или ванадия, и/или молибдена, и/или кобальта, и/или хрома для обеспечения марочного состава стали.

Изобретения относятся к химической промышленности и могут быть использованы при изготовлении электродных материалов. На поверхность подложки помещают самособранный монослойный трафарет (SAM) - производное силанбензофенона.

Изобретение может быть использовано электронике, энергетике и медицине. Плёнку двумерно упорядоченного линейно-цепочечного углерода получают напылением методом импульсно-плазменного испарения графитового катода.

Настоящее изобретение относится к маточной смеси в твердой агломерированной форме для электродов литий-ионных батарей или суперконденсаторов, способу получения такой маточной смеси, концентрированной маточной смеси, способу изготовления электрода, электроду, полученному таким способом, способу изготовления активного композитного материала для электрода, активному композитному материалу для электрода, полученному таким способом, и применению маточной смеси.

Изобретение относится к фармацевтической области. Более конкретно, изобретение касается способа получения фармацевтической композиции, содержащей наночастицы оксалиплатина, включающего эмульсифицирование липидного раствора смеси, в котором миристиловый спирт смешан с поверхностно-активным веществом, выбранным из гелюцира, солютола и полоксамера, в водном растворе смеси, где оксалиплатин смешан с сорастворителем, выбранным из воды и диметилсульфоксида, с последующим удалением миристилового спирта и сорастворителя с использованием сверхкритического сжиженного газа.

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, а именно к технологической вакуумной установке для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности стальной детали.

Настоящее изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния. Cпособ получения наноструктур на поверхности карбида кремния содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.

Сухие клеи // 2563217
Изобретение относится к сухим клеевым соединениям, микроструктурным и наноструктурным поверхностям, а также эластичным поверхностям для сухой адгезии. Сухое клеевое соединение содержит: a) микроструктурную и наноструктурную поверхность, и b) эластичную поверхность, имеющую твердость по Шору А около 60 или менее.

Изобретение относится к области химии, биологии и молекулярной медицины. Способ относится к получению наноразмерной системы доставки трифосфата азидотимидина в клетки млекопитающих и включает модификацию носителя, в качестве которого используют коммерческие аминосодержащие наночастицы диоксида кремния размером до 20 нм, путем суспендирования последних в ДМСО, содержащем 5% триэтиламин, до конечной концентрации 50-100 мг/мл с последующей обработкой полученной суспензии равным объемом 5% N-гидроксисукцинимидного эфира 5-(пропинилокси)-5-оксопентановой кислоты или 10% пентафторфенилового эфира 6-пропинилоксигексановой кислоты в ДМСО и последующую иммобилизацию трифосфата азидотимидина на полученных алкино-модифицированных наночастицах.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения образцов наноразмерного диоксида титана со структурами рутила или смеси анатаза и рутила в разном соотношении получают реакционную смесь диспергированием порошкообразного гидратированного сульфата титанила с пероксосоединением.
Наверх