Наноматериалы. Технология изготовления

К первой группе относятся: осаждения из газовой фазы (PVD - PhysicalVapourDeposition): термическое испарение, катодные магнетные распыления, ионная имплантация; газотермическое (плазменное) напыление; лазерные методы: легирование или имплантация, аморфизация поверхности с использованием лазерного излучения.Недостатками этой группы методов является сложность разработки технологического режима для конкретного случая получения покрытия, особенно для получения покрытий из соединений, где необходима высокая точность химического состава; необходимость специальной подготовки покрытия поверхностей.Термическое испарение осуществляют в вакууме при давлении порядка 10-3-10-5 Па. При таком давлении длина свободного пробега атомов или молекул составляет порядка нескольких метров. Получена в результате разогрева паровая фаза вещества свободно осаждается на подложку, имеющую температуру гораздо ниже, чем температура паровой фазы. Большинство из этих методов рассчитаны на испарение металлических материалов.К достоинствам метода термического испарения принадлежит относительная простота оборудования и контроля процесса, а к недостаткам - низкая адгезия покрытия вследствие малой энергии атомов или молекул, что осаждаются на подложку, и высокая чувствительность к наличию на поверхности подложки сторонних пленок и загрязнений. Влияние этих недостатков можно несколько снизить за счет использования специальных методов подготовки поверхности (ультразвуковая очистка поверхности, химическая или электрохимическая очистка).К технологиям на основе химических процессов относятся: химическое осаждение из газовой фазы (CVD – ChemicalVaporDeposition) осаждения с использованием плазмы тлеющего разряда; световая и электронная литография; осаждения из растворов; химическое и электрохимическое окисление (анодирование).Эта группа методов основана на осаждении пленок на поверхность нагретых деталей, где в газообразном состоянии налипают соединения металлов. Наиболее оптимальное прохождение химических реакций происходит чаще всего при температуретурах 500-1500 С. Осаждения, как правило, проводят вспециальной камере при пониженном давлении с помощью химических реакций восстановления, пиролиза, дискриминациипропорционирования. В ряде случаев могут использоваться реакции взаимодействия основного газообразного реагента сдополнительным. Наиболее часто используют соединения карбонилов, галогенидов, металлоорганические соединения.4.3. Кристаллизация аморфных сплавовАморфные металлические сплавы характеризуются отсутствиемдальнего порядка атомов, достигается сверхбыстрым(≥ 106 К / с) охлаждением подложки, на которую направляетсяматериал в газообразном, жидком или ионизированном состоянии.Возможность получения аморфного состояния определяется химическим составом и скоростью охлаждения. Для созданиянанокристаллической структуры в аморфном сплаве он подвергается специальной термообработке. При этом процесс ведется таким образом, чтобы возникало большое количество центровкристаллизации, но скорость роста кристаллитов была низкой.4.4.Методы интенсивной пластической деформацииИспользуя этот метод, можно получить компактныеплотные мелкозернистые материалы со средним размером зерен 30-500 нм. Суть этого метода заключается в проведениипластической деформации, в результате чего структура материаласильно фрагментируется и становится неупорядоченной, но приэтом сохраняет остаточные признаки рекристализованого аморфного состояния. Используют деформации кручения подгидростатическим давлением, равноканальное угловое прессование,прокатки, всестороннее ковка, за счет которых происходит сильное измельчение микроструктуры в металлах до наноразмерного диапазона. ЗАКЛЮЧЕНИЕНанотехнологии - символ будущего, важнейшая отрасль, без которой немыслимо дальнейшее развитие цивилизации.Возможности использования нанотехнологий практически неисчерпаемы - начиная от микроскопических компьютеров, убивающих раковые клетки, и заканчивая автомобильными двигателями, не загрязняющими окружающую среду.В исходном состоянии наноматериалы могут представлять собой порошок с наночастиц, тонкие пленки / покрытия с кристаллической или аморфной структурой и форменные материалы с пористой или плотной структурой, состоящие из мелкодисперсных зерен. В основу методов получения наноматериаловвозложенны физические или химические процессы, которые можно поделить на: порошковые методы, методы получения тонких пленок / покрытий,кристаллизацию аморфных сплавов, методы интенсивной пластической деформации, комплексные методы.Список литературыКиреев В. Нанотехнологии: история возникновения и развития // наноиндустрии. - 2008. - № 2. - С. 2-10.Проценко И.Ю., Шумакова Н.И. Основы материалознавстельствананоэлектроники: Учебное пособие. - М: МГУ, 2004. - 108с.http://www.r0b.biz/?p=3#more-3 - Батарейка из нановолокон будет работать в 10 раз дольше.http://www.r0b.biz/?p=13 - Солнечная батарея работает и ночью.http://nano-technology.org/novoe/nanochastitsyi-i-novyie- svoystva-izvestnyih-materialov.html - Наночастицы и новые свойства известных материалов.