Разработка основ технологии новых металлоуглеродных нанокомпозитов и углеродного нанокристаллического материала под действием ИК нагрева полимеров (05.10.2009)

Автор: Козлов Владимир Валентинович

Козлов Владимир Валентинович

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ НОВЫХ МЕТАЛЛОУГЛЕРОДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ И УГЛЕРОДНОГО НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИК НАГРЕВА ПОЛИМЕРОВ

Специальность 05.27.06:

технология и оборудование для производства полупроводников,

материалов и приборов электронной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Государственном технологическом университете “Московский институт стали и сплавов”

Научный консультант: профессор, доктор технических наук

Кожитов Лев Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Хурса Владимир Иванович

(ФГУ “27 Научный центр Министерства обороны РФ”)

доктор технических наук, профессор

Иванов Юрий Михайлович

(ИК РАН)

доктор химических наук, профессор

Минаев Виктор Семенович

(ЗАО НИИМВ)

Ведущая организация: Институт общей и неорганической химии

им. Н.С.Курнакова РАН

Защита диссертации состоится « 10 » __декабря__2009 г. в 14.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.132.06 в Государственном технологическом университете “Московский институт стали и сплавов”по адресу: 119049, г. Москва, Крымский вал, д. 3, ауд. 421

Отзывы на автореферат и диссертацию отправлять по адресу: 119049, г. Москва, Ленинский проспект, д. 4, МИСиС

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГТУ “МИСиС”

Автореферат разослан «___» ___________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

доктор физико-математических наук

профессор В.В.Гераськин

Общая характеристика работы

Актуальность. Стратегия развития науки и инноваций в Российской Федерации на период до 2015 г. направлена на развитие исследований в области нанотехнологий и наноматериалов и внедрение их результатов в промышленное производство.

Современная электроника характеризуется быстрым технологическим прогрессом, который приводит к уменьшению размеров объектов по экспоненциальному закону и развитию нанотехнологии, имеющей дело с объектами нанометровых размеров (параметр которых хотя бы в одном измерении составляет не более 100 нм), и способами их получения. Для развития электроники на основе нанотехнологии находят применение новые материалы, представляющие углеродные нанокристаллические материалы и металлоуглеродные нанокомпозиты, которые в наномасштабе являются дисперсиями неорганических веществ (размер частиц приблизительно от 1 до 100 нм) в углеродной матрице, раскрывающими широкие возможности для контролируемого получения выгодных физико-химических свойств для различных применений.

Влияние квантово-размерного эффекта наноструктуры на свойства вещества, развитие органических полупроводников и открытие новых аллотропных форм углерода (фуллерен, углеродные нанотрубки, углеродная пена, графен) стимулировали интерес к синтезу новых углеродных нанокомпозитов с модифицированными химическими свойствами на основе полимеров, которые содержат искривленные углеродные плоскости (сферические, кольцеподобные и тубуленоподобные образования). Типы гибридизации sp1, sp2 и sp3 химических связей атомов углерода и присутствие гетероатомов предполагает возникновение новых углеродных наноструктур, которые изменяют физические и химические свойства (электрическую проводимость, оптоэлектронные свойства, плотность, адсорбцию, работу выхода электронов, электромагнитное поглощение, каталитические и сенсорные свойства), что обеспечивает возможность изготовления электронных устройств, сопряженных с биологическими субстанциями.

Синтез функциональных углеродных нанокристаллических материалов и металлоуглеродных нанокомпозитов с помощью термообработки является экономически эффективным методом, так как он основан на принципе самоорганизации, что позволяет введением малого количества наночастиц с высокой удельной поверхностью обеспечивать получение требуемых свойств материалов.

Получение углеродных наноматериалов на основе полимеров под действием ИК нагрева решает важную экологическую проблему, так как полимеры обладают высокой стойкостью к воздействию окружающей среды и сохраняются в естественных условиях в течение длительного времени.

В настоящее время не разработаны основы технологии получения металлоуглеродных нанокомпозитов и углеродного нанокристаллического материала при инфракрасном (ИК) нагреве полимеров, которые представляют актуальные задачи в технологии наноматериалов.

Основной целью работы является разработка теоретических и экспериментальных основ технологии получения под действием ИК нагрева нанокомпозитов Cu/C, Fe/C, Co/C, Ni/C, Ag/C, Si/C, SiC/C, Si3N4/C, B4C3/C, CdS/C, Al/C, Al4C3/C, AlN/C и углеродного нанокристаллического материала на основе полиакрилонитрила, поливинилового спирта, полиэтилентерефталата, исследование их физических и химических свойств и применение материалов для изготовления электродов рН-метров, сенсоров, светодиодов, катализаторов, материалов для спинтроники и соединения элементов электронных устройств.

Конкретные задачи исследования заключались в следующем:

- изучить кинетику и механизм химических превращений в полиакрилонитриле (ПАН), поливиниловом спирте (ПВС) и полиэтилентерефталате (ПЭТФ) и в композитах на основе ПАН, ПВС, ПЭТФ и солей металлов (Cu, Fe, Co, Ag, Ni) под действием ИК нагрева в зависимости от температуры, атмосферы нагрева, скорости нагрева, продолжительности нагрева;


загрузка...