Плазменная технология получения углеродных наноматериалов

Наноматериалы

  • Фуллерены
  • Нанотрубки
  • Одностенные нанотрубки (ОСНТ)
  • Многостенные нанотрубки (МСНТ)
  • Длинные/Короткие нанотрубки
  • Прямые/Изогнутые нанотрубки
  • Неорганические, органические нанотрубки
  • Углеродные нанотрубки
  • Композитные нанотрубки
  • Нановолокна
  • Наностержни
  • Нанолуковицы (нано-онионсы)
  • Нанокластеры, нанокристаллы
  • Наноалмазы
  • Способы получения

    • Дуговое испарение графита в специальной атмосфере
    • Электрохимический синтез
    • Пиролитические методы
    • Каталитические методы
    • Конденсационные методы
    • Лазерное испарение
    • Высокочастотное плазменное испарение графита
    • Детонационные методы

    Углеродные наноматериалы

    Графит (Graphite)

    ОСУНТ (SWNT)

    УНТ (CNT) «Таунит»

    ОСУНТ (SWNT)

    Критерии выбора наноматериала (НМ)

    для различных применений, выработанные на основе многолетнего уникального опыта работ и ноу-хау «ПЛАЗМАС».

    • Стабильное качество НМ при лабораторном и промышленном производстве.
    • Простота массового производства НМ.
    • Наличие, доступность и низкая стоимость исходного сырья.
    • Возможность работы с большим количеством НМ.
    • Восприимчивость НМ к модификации свойств.
    • Возможность целенаправленной функционализации свойств НМ для применения в различных системах (матрицах).
    • Высокие показатели (эффект существенного улучшения параметров) при применении НМ в новых материалах, устройствах, товарах.
    • Разумная стоимость при массовом производстве НМ.
    • Техническая и коммерческая конкурентоспособность наноматериала и конечного товара — изделия, устройства с новым наноматериалом.

    Углеродные многостенные нанотрубки УМСНТ «ПЛАЗМАС».

    Блок питания Сила тока от 350 до 3000 Ампер, при 100% постоянной работе при 40С. Источник создан на основе высокочастотного инвертора. Обеспечивает высокий уровень стабилизации параметров дуги. Источник может работать по программе стабилизации тока, или напряжения, или мощности. Возможно задание сложных, комбинированных программ, которые задаются специальным графическим редактором с персонального компьютера. Качество обеспечивается полным цифровым управлением и стабилизацией параметров процесса синтеза наноматериалов.

    Лабораторная установка производства УМСНТ. Производительность до 100 г/час. Модифицированный способ получения УМСНТ. Плазменный дуговой разряд в жидкой среде углеводородов.

    Исходный графитовый электрод – вверху Электрод после процесса – в середине Внизу – образцы депозита УМСНТ

    Углеродные многостенные нанотрубки (CMWNT)

    ПОЛУЧЕНИЕ

    • Углеродные многостенные нанотрубки «ПЛАЗМАС» получены методом дугового разряда между графитовыми электродами в жидкой углеводородной среде. Основное отличие такого метода от обычных технологий дугового роста углеродных многостенных нанотрубок (УМСНТ) — использование жидкой углеводородной фазы, существенно снижающей температуру роста УМСНТ, и использование дешевого технического графита.
    • Цель такого метода – увеличение выхода нанотрубок. Получается выход депозита 100-150г/час на анод при конверсии углерода в УМСНТ до 100%.
    • При производстве УМСНТ в качестве анода используется технический графит с низким содержанием катализатора естественной примеси железа (0,01-0,2мас.%). Без дополнительных катализаторов.
    • Опытная лабораторная установка получения УМСНТ мощностью 10 кВА Напряжение на электродах поддерживается в диапазоне 20-30 В, плотность постоянного тока составляет 70- 150 А/ см2. Сечение графита анода 4-6 см².
    • Получается катодный депозит, содержащий 70-80мас.% УМСНТ, 20-30мас.% углеродных полиэдральных наночастиц (нанолуковиц), графен, примеси металлов (Fe)
      <0.1-0.2мас.%. Изменение электрических параметров позволяет изменять, контролировать морфологию УМСНТ и обеспечивать стабильность качества получаемых нанотрубок.

    Депозит содержит 70-80 масс.% УМСНТ, 20-30 масс.% углеродных полиэдральных наночастиц (нанолуковицы) листы графена, графит и
    < 0.1- 0.2 масс.% примеси металлов (Fe).

    Углеродные многостенные нанотрубки (УМСНТ) ПЛАЗМАС

    В УМСНТ один конец закрыт полусферической шапкой, а другой конец закрыт конусным колпачком с соответствующим количеством слоев.

    Морфология УМСНТ (Carbon Multi Wall Nano Tubes)

    распределение по диаметрам и по длине

    Усредненные характеристики УМСНТ (CMWNT)

    • средняя длина — от 150 нм до 350 нм
    • средний внешний диаметр – от 6 нм до 10 нм
    • средний внутренний диаметр – от 1.8 нм до 3.5 нм
    • среднее число слоев — от 7 до 11
    • межслоевое расстояние – от 0.34 нм до 0.36 нм
    • геометрическая удельная поверхность – от 100 кв.м/г до 300 кв.м/г

    Основная примесь Нанолуковицы, Нано-онионсы.

    Графеновые листы 2-15 слоев

    Упорядоченный и неупорядоченный графит

    Строение углеродной многостенной нанотрубки (УМСНТ), (CMWNT). (HREM)