О технологии получения нанопорошков

03/052018
О технологии получения нанопорошков

В контексте актуализации применения нанотехнологий получение нанопорошков является актуальным и распространенным заданием. Так как данное вещество находится на острие химической технологии, даже подходов к его определению есть несколько:

  • В соответствии с позицией ISO нанопорошком можно считать искусственно созданную смесь нанообъектов или их конгломератов.
  • По мнению некоторых авторитетных специалистов в области нанотехнологии, это ансамбль наночастиц, то есть их смесь в некой пропорции.
  • Наконец, в самой буквальной трактовке, это ультрадисперсное вещество, измельченное до фракции менее 100 нм, то есть до нано-масштаба.

На современном мировом рынке наноматериал преимущественно применяются для сорбции, в качестве катализаторов, для электромагнитной защиты, с целью нанесения на различные поверхности нано-покрытий, а также в электронике и водородной энергетике. Основное сырье – это металлический порошок (оксиды титана, циркония, железа, кобальта, никеля), рынок которого растет гот от года. Рассмотрим подробнее современное производство нанопорошков.

Подходы к получению нанопорошков

Когда необходимо измельчить материал до фракции менее 100 нм, задача перестает быть банальной: чтобы добиться такого измельчения, традиционных методов недостаточно. Поэтому в настоящее время применяются химические и физические методы создания таких материалов. Среди химических можно выделить:

  • Осаждение в паровой фазе.
  • Синтез высоких энергий. Чаще всего применяется пиролитический либо детонационный метод, в ходе которого вещество разделяется на порошок нужной фракции.
  • Выделение из растворов. Применяется гидротермальный, микроэмульсионный, криохимический, гидротермальный, жидкофазный метод и ряд других. Объединяет их общий принцип: приготавливается раствор с особыми свойствами, который затем обрабатывается с целью получения нанопорошка. То есть вещество сначала нужно связать, а затем переработать.
  • Термическое либо радиационное разложение нестабильных соединений. Как правило, сырье специальным образом подготавливается, чтобы в ходе разложения был получен порошок нужного вещества.
  • Химическое восстановление. К примеру, применяется метод водородного восстановления металлсодержащих соединений.

Из физических подходов можно выделить:

  • Испарение путем электродугового, электронно-лучевого либо лазерного нагрева. За счет такого высокоэнергетического воздействия достигается измельчение до нужной фракции.
  • Ударное либо электродинамическое распыление расплава вещества, в результате чего удается «разорвать» его до частиц нужной фракции. Чаще всего настоящий метод применяется для металлов.
  • Механическое измельчение. Да, этот способ также применим, однако для получения нужной фракции требуются мельницы особой конструкции, а также специальные методы помола.

Любой порошок – немножечко «нано»

В завершение отметим, что даже с помощью кухонного блендера, перемалывающего нечто твёрдое, можно получить незначительное количество нанопорошка. Однако количество частиц, размер которых менее 100 нм, будет составлять тысячные доли процента от общей массы вещества. Потому ключевая задача при подборе метода получения – достижение максимальной однородности размера частиц. Именно нанопорошки с однородной фракцией позволяют получить все те впечатляющие преимущества, делающие их использование таким перспективным и востребованным.