Способ получения нитевидных нанокристаллов (нановискеров) в теле листового материала

Изобретение относится к технологии создания нитевидных нанокристаллов (нановискеров) для различных областей техники и может быть использовано, например, в полиграфии при изготовлении защищенной от подделки продукции. Cпособ получения нановискеров в теле листового материала в виде фольги из слоя металла между двумя слоями пластика осуществляют воздействием на листовой материал импульсом лазерного излучения. При воздействии импульса на металл фольги происходит его интенсивное испарение в пределах лазерного пятна, выброс частиц металла с огромной скоростью под давлением луча вовнутрь пластика над и под слоем металла. Испарение металла создает в слоях пластика ударное нарастание давления отдачи от испарения, во много раз превышающее давление лазерного луча. Под действием этого давления и высокой температуры частицы металла сплавляются с пластиком и образуют в нем нитевидные нанокристаллы. Обеспечивается возможность получения множества нановискеров на открытом воздухе и с высокой производительностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к технологии создания нитевидных нанокристаллов (нановискеров) для различных областей техники и может быть, нпример, использовано в полиграфии для создания изображений, защищающих ценные бумаги и ID от подделки.

Предшествующий уровень техники.

Известен способ получения нитевидных нановискеров в теле листового материала (см., например, патент РФ №2456230 кл. В82В 3/00/ С30В 29/62).

Известный способ получения эпитаксиальных нановискеров заключается в нанесении на поверхность полупроводниковой пластины нанодисперсных частиц катализатора с последующим помещением в ростовую печь, нагрева и осаждения кристаллизуемого вещества из газовой фазы по схеме пар → капельная жидкость → кристалл.

Хотя эпитаксиальный рост нановискеров широко используется в полупроводниковой технике, его трудно применить в производственных процессах, исключающих длительное время выполнения отдельных операций, выстой между ними и выполнение принципиально значимых операций не на открытом воздухе, а в специальных условиях, создаваемых в замкнутых объемах. Такие условия невозможно соблюдать, например, в полиграфическом производстве при изготовлении защищенной от подделки продукции.

Известен способ получения нитевидных нановискеров в теле листового материала, который позволяет осуществлять их рост на воздухе (см., например, патент РФ №2131951 кл. С30В 29/62, 29/16, 30/00).

Этот способ исключает использование затравок и кристаллизационных камер, применяя при получении нановискеров излучение СО2 лазера, работающего в непрерывном режиме. Однако процесс получения нановискеров по этому способу занимает более часа. Каждый его цикл требует выполнения больших подготовительных работ, что не совместимо с длительностью выполнения операций при производстве защищенной от подделки полиграфической продукции.

Известна также публикация Г.А. Аскарьяна и Е.М. Мороза «Давление при испарении вещества в луче радиации» в ЖЭТФ 1962 г., т. 43, №6, с. 231-232, в которой оценивалась величина давления отдачи при испарении вещества под действием энергии лазера и указывалось, что это давление в 104÷105 раз превосходит давление сфокусированного лазерного луча, и его необходимо учитывать при оценке давления лазерного луча на поверхность материала. При этом авторы полагали, что одним из применений эффекта роста давления отдачи при испарении вещества может стать ускорение его частиц в луче лазера.

Указанная публикация была сделана через два года после создания первого лазера, когда вопросы получения и использования нитевидных нанокристаллов не были актуальными. Однако установленный авторами эффект роста давления отдачи при испарении вещества лучом лазера может быть использован при создании новых способов получения нановискеров.

Раскрытие изобретения.

В основу изобретения положена задача создания такого способа получения нитевидных нанокристаллов (нановискеров) в теле листового материала, который позволил бы получать в пределах лазерного пятна множество нановискеров за время действия импульса лазерного излучения. Такое решение исключит множество трудоемких операций при существующей технологии получения нановискеров и позволит создавать их на открытом воздухе в ритме производства продукции на соответствующих технологических линиях.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения нитевидных нанокристаллов (нановискеров) в теле листового материала, заключающегося в локальном изменении структуры этого материала под внешним воздействием, в соответствии с изобретением на заданные точки листового материала в виде фольги из слоя металла между двумя слоями пластика воздействуют импульсами лазерного излучения, вызывают каждым импульсом в пределах лазерного пятна интенсивное испарение металла фольги, проникновение с огромной скоростью под давлением лазерного луча частиц металла во внутрь пластика над и под слоем металла, создают в пластике в пределах лазерного пятна ударное нарастание давления отдачи от испарения металла, во много раз превосходящего давление лазерного луча, и под действием этого давления и высокой температуры образуют внутри пластика в пределах лазерного пятна нановискеры из сплавленных между собой частиц металла и пластика.

При таком способе получения нановискеров в теле листового материала обеспечивается получение нановискеров за время действия импульса лазерного излучения.

Целесообразно, что лазерным лучом, состоящим из множества одинаковых световых волн, одновременно вызывают испарение металла из множества точек на поверхности фольги в пределах лазерного пятна и одновременно создают множества композитных нановискеров из сплава металла и пластика.

При таком способе получения нановискеров обеспечивается высокая производительность образования нановискеров в листовом материале.

Краткое описание чертежей.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение варианта осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1 - иллюстрирует предлагаемый способ получения нитевидных нанокристаллов (нановискеров) в теле листового материала;

Фиг. 2 - показывает увеличенное изображение нановискеров в процессе их создания в листовом материале.

Лучшие варианты осуществления изобретения.

Предлагаемый способ получения нитевидных нанокристаллов (нановискеров) в теле листового материала осуществляют следующим образом:

На заданные точки листового материала 1 в виде фольги из слоя металла 2 между двумя слоями пластика 3 и 4 воздействуют импульсами лазерного излучения. Каждым импульсом 5 вызывают в пределах лазерного пятна 6 интенсивное испарение металла фольги. При этом частицы металла с огромной скоростью под давлением лазерного луча 5 проникают во внутрь пластика 3 и 4 над и под слоем металла 2. Испарение металла 2 фольги в пределах лазерного пятна 6 создает в слоях пластика 3 и 4 ударное нарастание давления отдачи от испарения металла, во много раз превосходящее давление лазерного луча 5. Под действием этого давления и высокой температуры частицы металла сплавляются с пластиком и образуют в слоях 3 и 4 листового материала 1 нитевидные нанокристаллы (нановискеры) 7. Эти нановискеры 7 показаны на фиг. 2 в процессе их создания. Видно, что в слое пластика 3 нановискеры оттеснены на периферию лазерного пятна из-за интенсивного плавления металла в центре лазерного луча.

Промышленная применимость.

Предлагаемый способ получения нитевидных нанокристаллов (нановискеров) -единственный, позволяющий осуществить этот процесс на открытом воздухе за столь короткое время - за время длительности импульса лазерного излучения. Это открывает широкие возможности его использования в различных технологических процессах, в том числе в полиграфии для изготовления защищенной от подделки продукции.

1. Способ получения нитевидных нанокристаллов (нановискеров) в теле листового материала, заключающийся в локальном изменении структуры этого материала под внешним воздействием, отличающийся тем, что на заданные точки листового материала в виде фольги из слоя металла между двумя слоями пластика воздействуют импульсами лазерного излучения, вызывают каждым импульсом в пределах лазерного пятна интенсивное испарение металла фольги, проникновение под давлением лазерного луча частиц металла вовнутрь пластика над и под слоем металла, создают в пластике в пределах лазерного пятна ударное нарастание давления отдачи от испарения металла, превышающее давление лазерного луча, и под действием этого давления и высокой температуры образуют внутри пластика в пределах лазерного пятна нановискеры из сплавленных между собой частиц металла и пластика.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лазерным лучом, состоящим из множества одинаковых световых волн, одновременно вызывают испарение металла из множества точек на поверхности фольги в пределах лазерного пятна и одновременно создают множество композитных нановискеров из сплава металла и пластика.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов для создания автоэмиссионных электронных приборов (с «холодной эмиссией электронов) для изготовления зондов и кантилеверов сканирующих зондовых микроскопов и оперативных запоминающих устройств с высокой плотностью записи информации, поверхностно-развитых электродов электрохимических ячеек источников тока, а также для использования в технологиях изготовления кремниевых солнечных элементов нового поколения для повышения эффективности антиотражающей поверхности фотопреобразователей.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов. Способ получения нитевидных нанокристаллов Si (ННК) включает подготовку кремниевой пластины путем нанесения на ее поверхность нанодисперсных частиц катализатора с последующим помещением в ростовую печь, нагревом и осаждением кристаллизуемого вещества из газовой фазы по схеме пар → капельная жидкость → кристалл, при этом перед нанесением частиц катализатора и помещением подложки в ростовую печь на пластину Si наносят пленку Ti и анодируют длительностью от 5 до 90 мин в 1%-ном растворе NH4F в этиленгликоле, причем плотность анодного тока поддерживают в интервале от 5 до 20 мА/см2, а наночастицы катализатора на анодированную поверхность Ti наносят осаждением металла, выбираемого из ряда Ni, Ag, Pd, из 0,1 М раствора, имеющего общую формулу Me(NO3)x, где Me - Ni, Ag, Pd; х=1-2, в течение 1-2 мин при воздействии на раствор ультразвуком мощностью 60 Вт.
Изобретение относится к технологии получения игольчатых монокристаллов оксида молибдена VI MoO3. Поверхность молибденовой ленты, надежно закрепленной своими концами и выгнутой кверху в виде арки, разогревают с помощью резистивного, индукционного или лучевого воздействия до температуры 650-700°С в окислительной газовой среде, содержащей от 10 до 40% кислорода и инертный газ или смесь инертных газов при давлении, превышающем 100 Па, выдерживают при этой температуре в течение не менее 10 с с момента появления паров MoO3 белого цвета, затем нагрев прекращают и молибденовую ленту остужают до 25°С, после чего нагрев возобновляют при температуре 650-700°С до образования на торцах и поверхности молибденовой ленты из паров MoO3 тонких игольчатых монокристаллов оксида молибдена длиной до 5 мм.

Изобретение относится к химической технологии получения нитевидных нанокристаллов нитрида алюминия (или нановискеров) и может быть использовано при создании элементов нано- и оптоэлектроники, а также люминесцентно-активных наноразмерных сенсоров медико-биологического профиля.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов путем выращивания легированных нитевидных нанокристаллов кремния на кремниевых подложках по схеме пар→жидкая капля→кристалл (ПЖК).

Изобретение относится к технологии получения нитевидных монокристаллов сульфобромидов трехвалентных металлов SbSBr, BiSBr, CrSBr, которые могут быть использованы в качестве легирующих добавок при получении композитных пьезоэлектрических материалов с заданными свойствами в гидроакустических преобразователях и преобразователях электромагнитной энергии в механическую.

Изобретение относится к способу получения медьсодержащих нанокатализаторов с развитой поверхностью, который заключается в том, что сначала из раствора электролита на металлический носитель методом электроосаждения наносят медь, затем носитель с нанесенным активным металлом подвергают термообработке.

Изобретение относится к технологии переработки кальций- и кремнийсодержащих техногенных отходов борного производства (борогипса) и может быть использовано при производстве игольчатого волластонита для применения в цветной металлургии, в шинной, асбоцементной и лакокрасочной промышленности, в производстве керамики.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выращиванию волокон из расплава. Способ получения монокристаллических волокон из тугоплавких материалов включает размещение в вакуумной камере питателя исходного материала в виде прутка, подачу лазерного излучения на поверхность исходного материала и вытягивание исходного материала с образованием волокна, при этом при подаче лазерного излучения на поверхность исходного материала лазерный луч сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с частотами f1=f2, равными 200÷300 Гц, с амплитудой A, равной 1,5-5 B, где B - наибольший размер держателя питателя исходного материала.
Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для защиты от теплового, светового, озонного и атмосферного старений резинотехнических изделий и регенерации резины при хранении сельскохозяйственной техники на открытых площадках.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения микрокристаллического порошка кремния, включающему электролиз расплава, содержащего хлорид, фторид и фторсиликат калия, диоксид кремния.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул сухого экстракта левзеи в оболочке из альгината натрия.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул сухого экстракта барбариса в оболочке из альгината натрия.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул нитроаммофоски в оболочке из каррагинана.

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов, а именно жаростойким бетонам, и может быть использовано при изготовлении изделий из шамотного жаростойкого бетона.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул сухого экстракта дикого ямса в оболочке из альгината натрия.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул сухого экстракта заманихи в оболочке из альгината натрия.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к суперконденсаторам. Изобретение может быть использовано в энергетике, при создании высокоэффективных генераторов и накопителей электрической энергии, в автономных мобильных миниатюрных слаботочных источниках питания, применяемых в системах микроэлектроники.

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении полимерных композитов. Углеродные нанотрубки окисляют смесью азотной и серной кислот с образованием карбоксильных функциональных групп, ковалентно связанных с их поверхностью.

Изобретение относится к способам формирования пористого оксидного материала и может быть использовано для разработки анодных материалов литий-ионных батарей и суперконденсаторов нового поколения, чувствительных элементов газовых сенсоров. Способ получения пленок пористого кристаллического диоксида олова включает создание композита на основе матрицы, в качестве которой используют слои многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ). Композит формируют путем магнетронного нанесения на матрицу нестехиометрического аморфного оксида олова (МУНТ/SnOx). Затем проводят удаление матрицы посредством термической обработки на воздухе при температуре 400-700°С в течение 15-45 минут. Изобретение позволяет повысить чистоту пленок пористого кристаллического диоксида олова, в котором отсутстуют нежелательные примеси. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к технологии создания нитевидных нанокристаллов для различных областей техники и может быть использовано, например, в полиграфии при изготовлении защищенной от подделки продукции. Cпособ получения нановискеров в теле листового материала в виде фольги из слоя металла между двумя слоями пластика осуществляют воздействием на листовой материал импульсом лазерного излучения. При воздействии импульса на металл фольги происходит его интенсивное испарение в пределах лазерного пятна, выброс частиц металла с огромной скоростью под давлением луча вовнутрь пластика над и под слоем металла. Испарение металла создает в слоях пластика ударное нарастание давления отдачи от испарения, во много раз превышающее давление лазерного луча. Под действием этого давления и высокой температуры частицы металла сплавляются с пластиком и образуют в нем нитевидные нанокристаллы. Обеспечивается возможность получения множества нановискеров на открытом воздухе и с высокой производительностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх