Карбидная нанопленка или нанонить и способ их получения

Изобретение относится к получению наноструктур. Содержащую карбид наноструктуру получают осаждением на основу нанослоя металла или неметалла, или их окислов и последующей карбидизацией путем обработки в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С. Обеспечивается получение карбидной нанонити или нанопленки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Изобретение относится к нанотехнологиям и предназначено для получения карбидной трубчатой или комбинированной нити, пленки или ленты (разница только в ширине) нанотолщины.

Известен способ получения карбидосодержащей наноструктуры в виде нанопленки, которая содержит карбид вольфрама в слое нанотолщины, включающий нанесение вольфрамсодержащей пленки на подложку и карботермический синтез (RU 2430017 C2, МПК С01В 31/34, В82В 1/00, 27.09.2011).

Задачей изобретения является получение карбидсодержащих наноструктур.

Технический результат заключается в получении карбидсодержащих наноструктур в виде нанопленки или нанонити.

Карбидная нанопленка или нанонить - это состоящая из карбидов металлов и некоторых неметаллов структура в слое нанотолщины.

Способ получения содержащей карбид наноструктуры включает осаждение на основу слоя нанотолщины и последующую карбидизацию, при этом на основу осаждают слой металла или неметалла или их окислов, а карбидизацию осуществляют путем обработки в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С.

Если материал осажденного слоя имеет меньшую температуру плавления, то подъем температуры следует вести плавно. Тогда постепенно образующийся карбид возьмет на себя функцию прочности и позволит повысить температуру процесса выше температуры плавления материала осажденного слоя.

Для контакта с сажей осажденный слой может пропускаться через коптящее пламя в зоне, где температура пламени не превышает температуру плавления осажденного слоя.

Если пленка или волокно настолько термостойки, что не испаряются или не разлагаются при упомянутом процессе (например, кварцевое волокно), то они могут остаться в составе структуры. То есть получится комбинированная нанопленка или трубчатая нанонить.

Если необходимо получить чистую карбидную структуру, то выбирают материал основы таким, чтобы он испарился или разложился при высокой температуре процесса карбидизации, или при дополнительном нагреве после процесса карбидизации.

Пример: на кварцевое или фторопластовое волокно или на корундовую нанонить в вакууме осаждается слой кремния нанотолщины, затем волокно пропускается через коптящее пламя с температурой, меньшей температуры плавления кремния, а затем выдерживается в атмосфере угарного газа (желательно в присутствии угля) при температуре 1400-1500°С. При этом фторопластовая основа испарится, затем ее материал конденсируется в процессе охлаждения или в специально отведенном холодном месте реактора, и может быть использован повторно. Получится карборундовая трубчатая или комбинированная нанонить. Избытки сажи смываются и могут использоваться как техническая сажа.

Пример 2: на корундовую нанопленку в вакууме осаждается слой бора или оксида бора В₂О₃ нанотолщины (возможно, с двух сторон), затем пленка пропускается через коптящее пламя с температурой, меньшей температуры плавления оксида бора, а затем выдерживается в атмосфере угарного газа при температуре 1400-1500°С. Получится комбинированная нанопленка, состоящая снаружи из карбида бора.

1. Способ получения содержащей карбид наноструктуры, включающий осаждение на основу слоя нанотолщины и последующую карбидизацию, отличающийся тем, что на основу осаждают слой металла или неметалла или их окислов, а карбидизацию осуществляют путем обработки в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что присутствие сажи обеспечивают путем пропускания основы с осажденным слоем через коптящее пламя при температуре пламени, не превыщающей температуру плавления осажденного слоя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после карбидизации проводят дополнительный нагрев, а материал основы выбирают таким образом, чтобы он испарялся или разлагался при температуре карбидизации или дополнительного нагрева.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основы используют пленку для получения наноструктуры в виде нанопленки.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основы используют волокно для получения наноструктуры в виде нанонити.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что на основу в виде корундовой нанопленки в вакууме осаждают слой бора или оксида бора.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что на основу в виде кварцевого или фторопластового волокна, или корундовой нанонити в вакууме осаждают слой кремния.

8. Содержащая карбид наноструктура, отличающаяся тем, что она получена способом по любому из пп. 1-7.