Способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия

Авторы патента:

Чумерин Павел Юрьевич (RU)

Ильин Александр Петрович (RU)

Мостовщиков Андрей Владимирович (RU)

B82Y40/00 - Нанотехнология

B82B1/00 - Наноструктуры

B22F1/00 - Специальная обработка металлических порошков, например для облегчения обработки, для улучшения свойств; металлические порошки как таковые, например смеси порошков различного состава (C04, C08 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2657677:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к обработке металлических порошков для улучшения их термохимических свойств. Может быть использовано для повышения реакционной способности порошков алюминия при горении, спекании, в технологиях порошковой металлургии, 3D печати, а также для активирования процессов синтеза интерметаллидов, процессов горения твердых топлив и пиротехнических составов, взаимодействия с водой и получения водорода. Способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия включает облучение образца порошка высокоэнергетичным излучением, которое обеспечивает накопление положительного заряда внутренней части частицы алюминия. В качестве высокоэнергетического излучения используют СВЧ-излучение, которым облучают образцы в воздушной атмосфере импульсами длительностью 25 нс, частотой излучения 2,8 ГГц и плотностью мощности 8 кВт/см², частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут. Технический результатом является повышение запасенной энергии в порошках. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к специальной обработке металлических порошков для улучшения их термохимических свойств, и может быть использовано для повышения реакционной способности порошков алюминия при горении, спекании, в технологиях порошковой металлургии, 3D печати, а также для активирования процессов синтеза интерметаллидов, процессов горения твердых топлив и пиротехнических составов, взаимодействия с водой и получения водорода.

Известен способ повышения запасенной энергии в нанопорошках металлов [RU 2461445 С1, МПК B22F 1/00 (2006.01), B82B 3/00 (2006.01), опубл. 20.09.2012], заключающийся в облучении нанопорошков металлов в вакууме потоком ускоренных электронов с энергией не более 6 МэВ, причем толщина образца нанопорошка превышает длину пробега электронов в нанопорошке. Запасенная энергия в результате облучения повышается в 2-2,5 раз.

Недостатками такого способа являются высокие энергозатраты на генерацию потока ускоренных электронов, а также то, что при облучении образцов нанопорошков металлов с толщиной слоя более длины пробега электронов в образце не весь нанопорошок подвергается облучению, вследствие чего не весь нанопорошок запасает энергию. Кроме того, недостатком является использование оборудования, работающего при высоких напряжениях и использующего вакуум, что делает процесс низкоэффективным, а оборудование опасным для персонала в процессе эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения нанопорошков металлов с повышенной запасенной энергией [RU 2535109 С2, МПК B22F 1/00 (2006.01), B82Y 40/00 (2006.01), опубл. 10.12.2014], заключающийся в том, что образец нанопорошка металла облучают потоком ускоренных электронов с энергией не более 6 МэВ в вакууме с обеспечением положительного заряда внутренней части частицы металла при облучении образца нанопорошка металла, толщина которого не превышает длину пробега электронов. Способ обеспечивает повышение запасенной энергии на 10-15%.

Недостатками этого способа являются высокие энергозатраты на генерацию электронного потока, низкое пороговое значение энергии электронов (менее 6 МэВ), выше которого возможно протекание ядерных реакций и наработка радиоактивных изотопов и, как следствие, низкая производительность.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении предложенного изобретения, заключается в создании способа модифицирования микро- и нанопорошков алюминия, позволяющего повысить запасенную энергию в этих порошках.

Предложенный способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия, так же как в прототипе, включает облучение образца порошка высокоэнергетичным излучением, обеспечивая накопление положительного заряда внутренней части частицы алюминия.

Согласно изобретению в качестве высокоэнергетического излучения используют СВЧ-излучение, которым облучают образцы в воздушной атмосфере импульсами длительностью 25 нс, частотой излучения 2,8 ГГц и плотностью мощности 8 кВт/см², частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут.

Предложенный способ обеспечивает повышение запасенной энергии на 40-150%.

В таблице 1 представлены результаты термического анализа облученных порошков алюминия.

На фиг. 1 показана термограмма порошка алюминия АСД-6М, не подвергнутого модификации.

На фиг. 2 представлена термограмма модифицированного порошка алюминия АСД-6М.

Использовали образцы порошка алюминия различной дисперсности: нанопорошок алюминия марки Alex, промышленные порошки марок АСД-6М, АСД-8, АСД-10. Каждый порошок навеской по 1 г помещали в кварцевые пробирки объемом 3 см³ и диаметром 10 мм² с диэлектрической проницаемостью 3,8 и располагали в волноводе генератора СВЧ-излучения на основе магнетрона МИ456. Облучение образцов проводили в воздушной атмосфере излучением с частотой 2,8 ГГц при постоянной плотности мощности не менее 8 кВт/см² импульсами длительностью 25 не с частотой следования 25 Гц в течение 10 минут.

После облучения образцы порошков алюминия подвергали дифференциальному термическому анализу, используя термоанализатор SDT Q 600. Точность измерения температуры составляла 0,001°C, калориметрическая точность ±2%, масса навески ~5 мг, скорость нагрева 10°C/с, атмосфера - воздух.

Величину запасенной энергии в порошке алюминия после модифицирования СВЧ-излучением определяли как разность удельных тепловых эффектов окисления проб исходного и облученного порошков алюминия в воздухе при нагревании до 1250°C в ячейке термоанализатора. В качестве начала отсчета принимали удельный тепловой эффект окисления немодифицированного порошка. После воздействия СВЧ-излучения произошло модифицирование порошков алюминия, что подтверждается увеличением удельного теплового эффекта окисления на величину запасенной энергии. Удельный тепловой эффект окисления рассчитывался термоанализатором автоматически. На фиг. 1 и фиг. 2 представлены термограммы порошка алюминия АСД-6М до (фиг. 1) и после (фиг. 2) модифицирования СВЧ-излучением. Удельный тепловой эффект окисления определяли как сумму двух экзоэффектов при окислении. На фиг. 1 он равен сумме 572,8 Дж/г и 4858 Дж/г (~5431 Дж/г), на фиг. 2 соответствующая сумма равна 13662 Дж/г. Разность величин удельных тепловых эффектов модифицированного СВЧ-излучением порошка (13662 Дж/г) и не модифицированного порошка (5431 Дж/г) является величиной запасенной энергии (8231 Дж/г). Аналогичным образом рассчитывали величины запасенной энергии для нанопорошка алюминия и микронных порошков АСД-8, АСД-10.

Результаты термического анализа облученных порошков алюминия приведены в таблице 1. Увеличение удельного теплового эффекта происходило при действии СВЧ-излучения на микронные порошки всех марок. Максимальное увеличение удельного теплового эффекта (в 2,5 раза - на 150%) произошло для микронного порошка АСД-6М. Повышение удельного теплового эффекта для порошка АСД-8 - в 1,9 раз (на 90%), для АСД-10 - в 1,4 раза (на 40%). Для нанопорошка алюминия увеличение удельного теплового эффекта произошло в 1,6 раза - на 60%.

Способ модифицирования микро- и нанопорошков алюминия, включающий облучение образца порошка высокоэнергетическим излучением с обеспечением накопления положительного заряда внутренней части частицы алюминия, отличающийся тем, что в качестве высокоэнергетического излучения используют СВЧ-излучение, а облучение проводят в воздушной атмосфере импульсами длительностью 25 нс, частотой излучения 2,8 ГГц и плотностью мощности 8 кВт/см², с частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут.

Изобретение относится к области лазерной медицины и, конкретно, к восстановительной хирургии. Описан биосовместимый наноматериал для лазерного восстановления целостности рассеченных биологических тканей, содержащий водную дисперсионную основу белка альбумина, углеродные нанотрубки и медицинский краситель - индоцианин, отличающийся тем, что в качестве углеродных нанотрубок используют многослойные углеродные нанотрубки и дополнительно содержит бычий белок коллагена при следующем соотношении компонентов, мас.%: альбумин от 15 до 20, многослойные углеродные нанотрубки от 0,02 до 0,2, медицинский краситель - индоцианин от 0,005 до 0,01, бычий белок коллагена в концентрации от 0,3 до 3, дистиллированная вода - остальное.

Коллоидный раствор серебряного углерона // 2657595

Изобретение относится к неорганической химии и фармацевтике и представляет собой коллоидный раствор, обладающий противовирусной и противомикробной активностью, включающий наночастицы металлического серебра и ионы серебра, согласно изобретению раствор содержит смесь раствора сульфоаддукта наночастиц углерода в дистиллированной воде с концентрацией от 0,5 мг/л до 200 мг/л с раствором коллоидного серебра в деионизированной воде с концентрацией от 50 мкг/л до 5000,0 мкг/л, причем раствор сульфоаддукта наночастиц углерода составляет 2 об.% от коллоидного раствора серебра.

Способ получения графена // 2657504

Изобретение относится к химической промышленности и нанотехнологии. Кристаллический графит обрабатывают раствором персульфата аммония в серной кислоте, не содержащей свободной воды.

Способ получения твердотельных регулярно расположенных нитевидных кристаллов // 2657094

Изобретение относится к технологии формирования упорядоченных структур на поверхности твердого тела и может быть использовано для получения нитевидных кристаллов из различных материалов, пригодных для термического испарения.

Устройство контроля заряда биологически активных наноаэрозолей // 2656762

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для генерирования аэрозолей с целью неинвазивной доставки лекарственных веществ, в частности при ингаляционных процедурах, с контролируемым зарядовым состоянием наноаэрозольных частиц.

Способ получения модифицированных кристаллов магнетита // 2656667

Изобретение относится к области неорганической химии и касается способа получения модифицированных кристаллов магнетита Fe3O4, содержащих на поверхности флуоресцентный краситель, что дает возможность визуализировать и отслеживать их поведение как в живой клетке, так и в живом организме in vivo.

Способ селективного осаждения поликристаллического алмазного покрытия на кремниевые основания // 2656627

Изобретение относится к области полупроводниковых тонкопленочных технологий и может быть использовано в микро- и наноэлектронике, фотонике и СВЧ-электронике. Способ селективного осаждения поликристаллического алмазного покрытия на кремниевое основание включает смешивание позитивного фоторезиста с частицами алмаза и нанесение полученной смеси на поверхность кремниевого основания в виде пленки с последующим ультрафиолетовым воздействием, травление неполимеризованного фоторезиста с частицами алмаза и селективное осаждение поликристаллического алмазного покрытия методом газофазного осаждения.

Способ получения проволоки из сплава титан-ниобий-тантал-цирконий с эффектом памяти формы // 2656626

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке сплавов титан-ниобий-тантал-цирконий с эффектом памяти формы и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине, в частности при изготовлении медицинских устройств типа «стент», «Кафа-фильтр» и прочих.

Способ регистрации электромагнитного излучения в ик, свч и терагерцовом диапазонах длин волн // 2655714

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа регистрации электромагнитного излучения в ИК, СВЧ и терагерцовом диапазонах длин волн. Способ включает в себя направление электромагнитного излучения на чувствительный элемент приемника излучения, преобразование его в тепловую или другой вид энергии и ее регистрацию.

Способ получения наноразмерного катализатора на основе смешанного оксида железа для интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья и катализатор, полученный этим способом // 2655391

Способ получения наноразмерного катализатора на основе смешанного оксида железа Fe3O4 для интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья, который ведут при комнатной температуре и атмосферном давлении посредством смешения двух предварительно приготовленных водных растворов.

Лекарственный препарат для лечения рака молочной железы // 2657545

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и может быть использовано для терапии рака молочной железы в виде препарата для внутривенного введения без какого-либо внешнего воздействия (нагревания, действия магнитного поля и т.д.).

Способ получения немагнитного дактилоскопического порошка на основе ультрадисперсного наноматериала для выявления латентных следов рук // 2657425

Изобретение относится к областям судебной экспертизы и наноструктур, а именно, к выявлению невидимых либо слабовидимых следов пальцев рук, оставленных на различных следовоспринимающих поверхностях на основе ультрадисперсного наноматериала, при проведении идентификации личности человека.

Способ управления созданием нанокристаллических структур на основе распознавания их оптических спектров // 2657101

Использование: для управления созданием нанокристаллических структур на основе распознавания их оптических спектров. Сущность изобретения заключается в том, что способ управления созданием нанокристаллических структур на основе распознавания их оптических спектров заключается в регистрации оптического спектра, генерируемого создаваемой нанокристаллической структурой, сравнении оптического спектра с эталонными спектрами и формировании по результатам сравнения сигналов управления, при этом сигналы управления формируют путем повышения или снижения концентраций компонентов, входящих в химический состав нанокристаллической структуры.

Способ определения термодинамической активности компонентов на границе раздела сферической наночастицы и матрицы в бинарной системе // 2656107

Изобретение относится к области физико-химического анализа материалов, более конкретно к определению термодинамической активности (в дальнейшем активности) компонентов в поверхностном слое наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе в равновесных условиях.

Способ получения нанолитографических рисунков с кристаллической структурой со сверхразвитой поверхностью // 2655651

Использование: для нанолитографических рисунков с кристаллической структурой со сверхразвитой поверхностью. Сущность изобретения заключается в том, что путем механического воздействия зонда на кремниевую подложку формируют пространственный профиль в виде области шириной 7 мкм и глубиной 800 нм, после чего дополнительно на поверхность подложки в рамках метода гидротермального синтеза наносят эквимолярный раствор ацетата цинка Zn(O2C2H3)2, гексаметилтетрамина C6H12N4 и N-цетил-N,N,N-триметиламмоний бромид.

Способ получения нанокапсул экстракта хлореллы в альгинате натрия // 2655620

Изобретение относится к области нанотехнологии и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул экстракта хлореллы в альгинате натрия характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют альгинат натрия, а в качестве ядра - экстракт хлореллы, при этом экстракт хлореллы медленно добавляют в суспензию альгината натрия в петролейном эфире в присутствии 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества, затем перемешивают при 1000 об/мин, после чего полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:3, или 1:5, или 1:1.

Суперконцентрат углеродных нанотрубок и способ его получения // 2654959

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для изготовления композитных материалов. Углеродные нанотрубки и дисперсионную среду, представляющую собой вещество, имеющее угол смачивания по отношению к высокоупорядоченному пиролитическому графиту не более 120°, смешивают путём механической обработки до максимального размера агломератов углеродных нанотрубок не более 50 мкм.

Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе // 2654956

Изобретение относится к области физико-химического анализа. Предложен способ определения состава поверхностного слоя двухкомпонентной наночастицы сферической формы в матрице, согласно которому с целью установления размерной зависимости состава поверхностного слоя наночастицы, сплав, содержащий наноразмерные частицы, подвергают термическому отжигу, определяют состав наночастицы и матрицы, а также средний радиус наночастицы.

Способ получения нанокапсул цианида калия // 2654714

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к фармацевтике. Способ получения нанокапсул цианида калия характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используется каррагинан, в качестве ядра - цианид калия, при этом цианид калия добавляют в суспензию каррагинана в этаноле в присутствии препарата Е472 с, при массовом соотношении ядро:оболочка 1:1, или 1:3, или 5:1 соответственно, при перемешивании 1200 об/мин, затем добавляют петролейный эфир, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Способ получения катодного материала на основе металла платиновой группы и бария // 2646654

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторичноэмиссионных катодов для мощных приборов СВЧ-электроники, в частности ламп бегущей волны, магнетронов и т.п.