Диссертация (1097714), страница 31

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

Всеэто приводит к ускорениюдостижения частицами железа наноразмеров посравнению с измельчением в инертной атмосфере. Выявлена роль зернограничной области вформировании магнитных свойствнанокристаллического железа, полученного механической активацией Впервые обнаружено образование локальных структур по типу неупорядоченныхтвердых растворов в дефектных областях частиц железа при механохимическомвзаимодействии в термодинамически несмешиваемой бинарной системе Fe-In. Впервыеметодомфазообразованиямессбауэровскойспектроскопииизученыпри механохимическом взаимодействии железамеханизмыс жидкимметаллом, а также в тройной системе с жидкой эвтектикой Fe-Ga-In.168 Изученоизменениесверхтонкойструктурымессбауэровскихспектроввокислительно-восстановительных процессах, реализуемых в механоактивируемыхтермитных смесях оксида железа -Fe2O3 с металлами разной активности Fe, Ga,Al, Zr и их сплавами FeAl; FeZr. установлено,взаимноевлияниеструктурногосостояниякомпонентвмногокомпонентных смесях на кинетику фазообразования. Впервые выявлены эффекты аморфизации в механоактивированных термитныхсистемах,свидетельствующиеобобразованиилокальнонеоднородныхинеупорядоченных структур на поверхности частиц железа, в межзеренныхграницах и интерфейсных областях композитной структуры.

Этот эффект являетсясущественным фактором, определяющим реакционную способность, термическуюстабильность и структурно-морфологические характеристики композитов.169ГЛАВА5.МЕСССБАУЭРОВСКАЯСПЕКТРОСКОПИЯВТЕХНОЛОГИИСИНТЕЗАФУНКЦИОНАЛЬНЫХМАТЕРИАЛОВСИСПОЛЬЗОВАНИЕМЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХМЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННЫХНАНОСТРУКТУРПолученные к настоящему времени с помощью мессбауэровскойспектроскопииданные по исследованию железосодержащих наноразмерных структур и выявленныезакономерности влияния наноструктурного состояния вещества на параметры сверхтонкихвзаимодействий как в простых системах, так и в многокомпонентных и гибридных,являютсяосновойдляформированияалгоритмовцеленаправленногосинтезафункциональных наноструктурных материалов с необходимым набором свойств. В главеобсуждается вклад мессбауэровских исследований в разработку технологий синтеза новыхфункциональных нанокомпозитов с использованием механосинтезированных наночастицпрекурсоров.Научно-технические направления, включающие в себя разработку технологийполучения железосодержащих наноструктурных материалов (порошковых композитов,керамических композитов, пленочных и объемных металл-полимерных и гибридныхматериалов)суникальнымикаталитическими и другимимагнитными,функциональнымиэлектрическими,механическими,свойствами, находят широчайшееприменение в промышленности, в сферах биотехнологий, системах жизнеобеспечения имониторинга [1,7,6 ].Использованиенаноструктурныхэлементовдлясозданияфункциональныхматериалов призвано использовать влияние размерного эффекта на зависимости удельныххарактеристик материала.

Эта идея основана, на свойствах наноразмерного состояния:большой доли приповерхностных или зернограничных атомов по сравнению с объемом,сопоставимостью характерных размеров частиц с размерами зародышей кристаллическойфазы, с размерами магнитных доменов, с наличием поверхностных состояний, а такжелокальных состояний, обусловленных дефектами структуры. Все этообуславливаетособые термодинамические свойства нанокристаллического состояния, структурноесостояние, прочность, пластичность, транспортные свойства (диффузия, электронная иионная проводимость), оптические и магнитные свойства, реакционную способность(скорости и механизмы химических реакций).В разработке технологий синтеза материалов при использовании соединений железа вкачестве составляющих структурных единиц сложных многокомпонентных систем170возможности мессбауэровской спектроскопииоказываются высокоэффективными.Полученные к настоящему времени с помощью мессбауэровской спектроскопии данныепоисследованиюжелезосодержащихнаноразмерныхструктуривыявленныезакономерности влияния наноструктурного состояния вещества на параметры сверхтонкихвзаимодействий как в простых системах, так и в многокомпонентных и гибридных,являютсяосновойдляформированияалгоритмовцеленаправленногосинтезамногофункциональных наноструктурных материалов.Накопленные экспериментальные данные по процессам взаимодействия в различныхжелезосодержащихэнергонапряженностисистемах,позволяютвразличныхсредах,мельницахразличнойцеленаправленно осуществлять синтез с задачейполучения конкретного фазового состава, размеров и морфологии частиц.

В частности, вработах [354 -359] ,изучены факторы, определяющие предел измельчения, формуморфологию разных материалов, влияниеина этот процесс органических веществ,растворов.Прохождение химических реакций в смесях, а также возможность управлениякинетикой и механизмами этих реакций через направленное создание интерфейсных,метастабильных и дефектных состояний представляет целое направление в технологиисинтеза новых композитных материалов[360-362].Механосинтезированныечастицыикомпозитыиспользуютсявкачествефункциональных материалов в порошковой металлургии, технологии полимерныхматериалов, биомедицинских технологиях, фармацевтике.

В частности, композитныепорошкимеханосинтезированныхсплавовиспользуютдлясозданиякомпактов,функциональных покрытий (защита от излучений, коррозии, механических повреждений,высоких температур), прекурсоров для СВС и керамических материалов, катализаторов,наполнителей полимерных и металлических матриц, для формирования композитныхчастиц типа – частица@оболочкa [ 363].Несмотря на существование в настоящее время целого спектра структурных методов,которыми возможно исследовать такие дисперсные системы на атомно-молекулярномуровне, в случае изучения особенностей структуры многокомпонентных систем, состоящихиз частиц разного фазового состава, упорядоченности, размерности, магнитного состояния,при установлении связи между их структурой и реакционной способностью, а также приисследовании поведения системы как целого, возникают серьезные трудности.Когдасуществует набор структурных состояний, часть из которых имеет локальный характер илихарактерлокальныхвозможностейнеоднородностей,высокочувствительныхвозникаетпотребностьнеразрушающихметодов,виспользованиикоторымявляется171мессбауэровская спектроскопия.

Тем не менее, следует отметить, что систематическийанализ результатов мессбауэровских исследований железосодержащих многокомпонентныхкомпозитных материалов возможен исключительно в рамках комплексного подхода ссогласованным использованием возможностей различных дополняющих методов (такихкак рентгеновская дифракция, электронная микроскопия, оптическая и молекулярнаяспектроскопия, магнитные методы).возможностидляиспользованияРазработанные современные инструментальныепринциповклассическогоэффектаМессбауэра,реализованного в различных геометриях (КЭМС, ДКЭМС), температурные измерения «insitu» позволяют с высокой достоверностью устанавливать корреляции между составом,структурой, размером и свойствами функциональных составляющих материала.Разнообразиежелезосодержащихмеханосинтезированныхнаночастициихсоединений, изученных нами методом мессбауэровской спектроскопии за последние 10 лет, результаты по исследованию которых представлены в предыдущих главах, позволяетиспользовать накопленные данные по простым наноразмерным системам к изучению болеесложных систем.

Кроме того, это возможно, конечно, в виду также фактора единообразиятехнических условий проведения синтеза в одном и том же активаторе, для которогонакоплен многолетний опыт влияния условий эксперимента (соотношения шаров, весовыхпропорцийиисходногоразмерачастицпорошкажелеза)натермодинамикумеханохимического взаимодействия, что позволяет сравнивать сверхтонкие параметрымессбауэровских спектров исследуемых образцов и их изменения в результате механическииндуцированного формирования локального окружения в рамках известных моделейинтерпретации мессбауэровских спектров нанокристаллических материалов.Внастоящейработепредставленыпримерыприменениямессбауэровскойспектроскопии в технологии получения новых функциональных материалов, в которыхфункциональность обеспечивалась механохимически сформированными частицами икомпозитными составами.§.5.1.

Характеристики

Список файлов диссертации