Высокопрочная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и нанотехнологии. Нанопленку или нанонить получают осаждением на основу - фторопластовое волокно или пленку, слоя бора или кремния нанотолщины, который затем подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C. На образовавшийся слой карбида бора или карбида кремния осаждают, соответственно, слой кремния или бора. Образовавшуюся композицию выдерживают в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С, а затем при этой же температуре в угарном газе в присутствии угля или сажи. В качестве основы может быть использовано корундовое волокно или пленка. Полученная нанопленка или нанонить является высокопрочной. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к нанотехнологиям и предназначено для получения высокопрочной трубчатой или комбинированной нити, пленки или ленты (разница только в ширине) нанотолщины из тройной структуры бор-углерод-кремний B-C-Si (насколько мне известно, оно не имеет названия, поэтому далее будем называть его, а точнее - наноизделия из него - «старброн»).

Известен способ получения корундовой трубчатой нанонити, см заявку на изобретение 2011114097, состоящий в осаждении алюминия на любое волокно и последующее окисление алюминия. Однако в некоторых случаях могут потребоваться материалы с другими свойствами.

Задача изобретения - получение старбронных наноструктур.

Старбронная нанопленка или нанонить - это состоящая из тройного соединения бор-углерод-кремний структура в слое нанотолщины.

СПОСОБ - 1 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой бора нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя (далее «процесс карбидизации», см. «Химическая энциклопедия», том «К», статья «Карбиды»), а затем на образовавшийся слой карбида бора осаждается слой кремния, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С (см. там же), после чего композиция выдерживается в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С (вторичная карбидизация).

Для получения как можно более чистого соединения желательно следить за количеством осаждаемого вещества (например, косвенно об этом можно судить по убыли источника вещества). Оптимальное соотношение: бора 10,81 весовых частей, углерода 12,011 весовых частей, кремния 28,085 весовых частей. Или, соответственно, бора 21,235%, углерода 23,595%, кремния 55,17%.

Вторичная карбидизация нужна потому, что карбид бора В12С3 содержит недостаточно углерода для образования «старброна». В этом смысле более оптимальным является способ 2.

СПОСОБ - 2 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя (далее «процесс карбидизации», см. «Химическая энциклопедия», том «К», статья «Карбиды»), а затем на образовавшийся слой карбида кремния осаждается слой бора, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С (процесс боридизации, см. там же).

В этом способе в образовавшемся карбиде кремния SiC сразу достигается нужное для получения старброна соотношение кремния и углерода. И при последующем борировании образуется старброн.

СПОСОБ - 3 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, на который затем осаждается слой бора, или наоборот, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя (далее «процесс карбидизации», см. «Химическая энциклопедия», том «К», статья «Карбиды»).

В этом случае сначала образуется борид кремния, который затем подвергается карбидизации.

Возможно получение сразу борида кремния.

СПОСОБ - 4 получения данной нанопленки или нанонити состоит в том, что на любое волокно или пленку (далее «основа») одновременно осаждается слой кремния и бора нанотолщины, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре, не выше температуры плавления осажденного слоя.

При получении старбронной нанопленки основа может иметь микрорельеф, и тогда получившаяся пленка или лента (то есть разрезанная на полосы пленка) будет иметь повышенную эластичность.

Пример 1. На фторопластовое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой бора нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С, а затем на образовавшийся слой карбида бора осаждается слой кремния, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С (см. там же), после чего композиция выдерживается в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С (вторичная карбидизация).

Пример 2. На фторопластовое волокно или пленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, который затем подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С, а затем на образовавшийся слой карбида кремния осаждается слой бора, и образовавшаяся композиция выдерживается в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°С.

Пример 3. На корундовое нановолокно или нанопленку (далее «основа») осаждается слой кремния нанотолщины, на который затем осаждается слой бора, или наоборот, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С.

Пример 4. На корундовое нановолокно или нанопленку (далее «основа») одновременно осаждается слой кремния и бора нанотолщины, а затем композиция подвергается обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С.

1. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на фторопластовое волокно или пленку осаждают слой бора нанотолщины, который затем подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C, затем на образовавшийся слой карбида бора осаждают слой кремния и образовавшуюся композицию выдерживают в вакууме или в атмосфере инертного газа при температуре 1400-1500°C, а затем при этой же температуре в угарном газе в присутствии угля или сажи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение компонентов: бора - 21,235%, углерода - 23,595%, кремния - 55,17%.

3. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на фторопластовое волокно или пленку осаждают слой кремния нанотолщины, который затем подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C, затем на образовавшийся слой карбида кремния осаждают слой бора и образовавшуюся композицию выдерживают в вакууме или в атмосфере инертного газа при указанной температуре.

4. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на корундовое нановолокно или нанопленку осаждают слой кремния нанотолщины, на который затем осаждают слой бора или наоборот, а затем композицию подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C.

5. Способ получения нанопленки или нанонити, отличающийся тем, что на корундовое нановолокно или нанопленку одновременно осаждают слой кремния и бора нанотолщины, а затем композицию подвергают обработке в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°C.

6. Высокопрочная нанопленка или нанонить, отличающаяся тем, что она получена любым из способов по пп.1, 3, 4 или 5.