НЕО НАНО 11 апр

Нитевидные материалы.

Нитевидные материалы (нанопроволоки, наностержни, нанотрубки, нановолокна и др.) получают физическими, химическими и комбинированными методами. К физическим методам относится использование возгонки–десублимации и лазерной абляции, к химическим – осаждение из растворов, термическое разложение, химическое осаждение из газовой фазы, метод пар–жидкость–кристалл (ПЖК), транспортные химические реакции. Образование одномерных нанокристаллов в определенных условиях десублимации часто определяется их кристаллохимическими свойствами.

Весьма производительным методом получения нановолокон является электроформование – метод, близкий к описанному в разд. 5.1.1 электрораспылению. Его применяют в производстве полимерных (с 1930-х гг.), керамических и композитных нитей. Нановолокна могут выделяться в изолированном виде, а также в виде матов из спутанных волокон, многослойных пленок, иерархических структур. Сущность метода состоит в подводе заряда к капилляру или фильере, через которые подается раствор, и противоположного заряда к сборнику волокон. Создаваемое электрическое поле высокой напряженности способствует образованию тонких струй расплава или раствора и быстрому удалению растворителя. Напряженность поля составляет 100–3000 кВ/м, расстояние между соплом и приемником в лабораторных устройствах – 5–25 см. Диаметр получаемых волокон может быть уменьшен до нанометров. ^5-38

При использовании коллоидных растворов растворитель удаляют путем последующего прокаливания нановолокон.

Метод может применяться для получения полых керамических нановолокон. Так, для получения трубчатых нановолокон TiO₂ используют коаксиальную подачу раствора Ti(iPrO)₄ в поливинилпирролидоне по внешнему соплу и минерального масла по внутреннему. В ходе процесса растворитель и масло испаряются, изопропоксид титана разлагается до оксида и образуются полые цилиндрические волокна диаметром несколько больше 200 нм.

Еще в 1950-х гг. был разработан метод напыления пористых пленок, состоящих из нитевидных частиц (рис. 111). Его идея – напыление на

Рис. 111.

первом этапе в обычном режиме (под углом падения атомарных или молекулярных пучков к поверхности подложки 90 ^о) островков. На втором этапе подложку ориентируют под углом менее 90 ^о, за островками при этом создаётся «тень», т. е. область, куда не попадают напыляемые материалы. Чем больше отличие угла от нормали, тем больше «тень» и тем выше пористость получаемой пленки. На характеристики пленки оказывает влияние размер и высота островков. Метод использован, в частности, для получения пористых пленок из SiO₂, TiO₂ и из твердого раствора SnO₂–In₂O₃.

Используя механические напряжения, удалось создать одномерную сверхрешетку – «полосатые» наностержни полупроводников.

Применяются матричные методы (разд. 5.5).

Содержание