| Хорошие
нанопорошки
из тугоплавкой
керамики
- материал
редкий и
очень дорогой.
Потому что
у всех известных
методов
их получения
одни и те
же проблемы
- мизерные
количества,
большой
разброс
частиц по
размерам
и дорогое
производство.
Ученые из
Томска придумали,
каким должно
быть устройство,
чтобы частички
получались
как на подбор
- все одинаковые,
нужного
размера
и недорогие,
и сделали
его. Профинансировали
проект два
фонда - РФФИ
и Фонд содействия
развитию
малых форм
предприятий
в научно-технической
сфере.
Ученые
из Томского
государственного
университета
вместе с
коллегами
из НПО "Мипор"
сделали
устройство
и получили
с его помощью
экспериментальные
партии некоторых
нанопорошков,
в том числе
и порошков
кремния,
его нитрида
и карбида.
Профинансировали
проект сразу
два фонда
- РФФИ и Фонд
содействия
развитию
малых форм
предприятий
в научно-технической
сфере.
Метод,
на котором
основано
действие
новинки,
ученые называют
"самоистирание".
Струя газа
в этом устройстве
захватывает
частицы
и со скоростью,
близкой
к звуковой,
несет их
вверх, в зону
сепарации.
Тонкую фракцию,
то есть самые
маленькие
из них, центробежный
сепаратор
отделяет.
А тяжелые
и крупные
частицы
падают обратно,
в зону измельчения.
При этом
потоки встречаются,
но скорость
у них разная:
вверх они
летят быстро,
а вниз падают
довольно
медленно,
в слое еще
неизмельченного
материала,
который
в установку
постоянно
досыпают.
На границе
“струя-неизмельченный
материал”
из-за большой
разницы
скоростей
возникают
микровихри,
причем относительные
скорости
частиц в
них достигают
100-300 м/с. От удара
друг о друга
частицы
разбиваются
на кусочки,
а от трения
еще и шлифуются.
Сначала
весь этот
процесс
ученые под
руководством
Юрия Бирюкова
исследовали
с помощью
математической
модели. Выяснили,
сколько
раз каждая
частица
должна столкнуться
с себе подобными,
чтобы разбиться
на кусочки,
а потом еще
и "истереться"
до нужного
размера
и формы, какими
для этого
должны быть
параметры
установки
и скорость
газа, чтобы
на выходе
получился
нанопорошок
с заданными
характеристиками.
Кроме того,
нужно было
добиться
того, чтобы
при циркуляции
частицы
не касались
стенок аппарата
- дабы исключить,
как говорят
специалисты,
намол примесей.
"Однако
помимо математического,
есть еще
и более важное
- физическое
моделирование,
то есть экспериментальные
исследования,
- рассказывает
Ю.А.Бирюков.
А экспериментальные
исследования
таких сложных
процессов,
как получение
нанопорошков,
длятся годами.
Мы изготовили
и испытали
сотни экспериментальных
установок
за 30 лет, прежде
чем достичь
тех результатов,
о которых
сейчас говорим".
А результаты
- это порошки
кремния,
нитрида
и карбида
кремния,
оксида алюминия,
карбида
вольфрама
и титана,
алюминия,
меди, вольфрама
со средними
размерами
частиц 0,3 мкм
(300 нм) и 0,5 мкм
(500 нм). При этом
примесей
в них практически
нет, а частицы
в них по размеру
все очень
похожи. Так
что делать
из них разнообразные
тугоплавкие
детали, те
же лопатки
турбин - одно
удовольствие.
И не слишком
дорогое.
Ольга Максименко |
