Читать онлайн «Наноматериалы: синтез нанокристаллических порошков и получение компактных нанокристаллических материалов: Учебное пособие»

Федеральное агентство по образованию Наноматериалы: синтез нанокристаллических порошков и получение компактных нанокристаллических материалов Учебное пособие для вузов ВОРОНЕЖ 2007  2 Утверждено Научно-методическим советом химического факультета протокол № 3 от 31 января 2007 года Авторы: И. Я. Миттова, Е. В. Томина, С. С. Лаврушина Учебное пособие подготовлено на кафедре неорганической химии химиче- ского факультета Воронежского государственного университета Рекомендуется для студентов 4 и 5 курсов дневного отделения химиче- ского факультета, а также магистров первого года обучения Для специальности: 020101(011000) – Химия  3 Проблема получения объёмных (bulk) сверхмелкозернистых мате- риалов и тонкодисперсных порошков металлов, сплавов и соединений, предназначенных для различных областей техники, является весьма акту- альной. Исследования последних лет показали, что поведение нанострук- тур качественно отличается от поведения тел с большими размерами. По мере приближения размеров твердотельных структур к нанометровой об- ласти (1нм = 0,001мкм = 10-9м) все больше проявляются квантовые свой- ства электрона. В его поведении преобладающими становятся волновые закономерности, характерные для квантовых частиц. Можно выделить три основных типа структур: квантовые ямы (wells), нити (wires) и точки (dots), хотя размеры всех этих структур превышают размеры атомов. Су- щественно квантовый характер явлений в наноструктурах приводит к то- му, что создаваемые на их основе электронные приборы принципиально отличаются по идеологии от традиционных микроэлектронных приборов. Отсюда возникает необходимость более глубокого изучения квантовых эффектов, что дает возможность получить новые структуры с интересны- ми свойствами. Объёмные сверхмелкозернистые материалы можно получать непо- средственно из объёмных крупнозернистых и аморфных материалов или же методами порошковой технологии (включая компактирование (прес- сование и спекание) из тонкодисперсных порошков. В последние десяти- летия интерес к методам получения сверхмелкозернистых объёмных и дисперсных материалов существенно вырос, так как обнаружилось (в первую очередь, на металлах), что уменьшение размера структурных элементов (частиц, кристаллитов, зёрен) ниже некоторой пороговой вели- чины может приводить к заметному изменению свойств. Такие эффекты появляются, когда средний размер кристаллических зёрен не превышает 100 нм, и наиболее отчетливо наблюдаются, когда размер зёрен менее 10нм. Изучение свойств сверхмелкозернистых материалов требует учёта не только их состава и структуры, но и дисперсности. Поликристалличе- ские сверхмелкозернистые материалы со средним размером зёрен от 300 до 40 нм называют обычно субмикрокристаллическими, а со средним раз- мером зёрен менее 40 нм – нанокристаллическими. Термин «нано» происходит от греческого слова «нанос» (нано соот- ветствует одной миллиардной части единицы).