ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ОКИСЛЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ, ОБЛУЧЕННЫХ УСКОРЕННЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ

  • E. E. Дильмухамбетов Казахский Национальный Аграрный Университет
  • Т. И. Есполов Казахский Национальный Аграрный Университет
  • М. У. Оспанова Казахский Национальный Аграрный Университет
  • А. П. Ильин Научно исследовательский Томский политехнический университет
Ключевые слова: нанопорошки, электронное облучение, тепловой эффект, кристаллические структуры, энергетически конденсированные системы

Аннотация

Нанопорошки железа, никеля, молибдена и меди, полученные электрическим взрывом проводника, облучали потоком электронов на линейном ускорители дозами 1, 5 и 10 Мрад. Для определения влияния электронного излучения на нанопорошки металлов использовали дифференциально-термический и рентгенофазовый анализы. По данным дифференциального термического анализа были определены четыре параметра активности нанопорошков: начальная температура окисления, полнота окисления, максимальная скорость окисления и тепловой эффект окисления. Установлено, что в результате облучения произошло увеличение тепловых эффектов горения – в 1,5-2,5 раза. Показано, что эффект значительного возрастания теплоты горения нанопорошков, вызван увеличением внутренней запасенной энергии в результате ионизирующего воздействия электронов. Предложена электростатическая модель поверхностных заряженных структур наночастиц, образующихся в результате ионизирующего воздействия электронов, аналогом которой служит сферический конденсатор. Данная модель позволила оценить возрастание поверхностной энергии нано-порошков в виде работы по зарядке сферического наноконденсатора, которая составила 110-1100 кДж/моль. Результаты рентгенофазового анализа, показали, что параметры кристаллической ре-шетки у исходных и облученных нанопорошков металлов больше, чем у стандартных образцов массивных металлов. Облучение нанопорошков ускоренными электронами, способствуют стабилизации межплоскостных расстояний кристаллических решеток, приблизив их к стандарту мас-сивного металла.

Литература

1. Gromov A. A., Förter-Barth U., Teipel U. Aluminum nanopowders produced by electrical explosion of wires and passivated by non-inert coatings: Characterisation and reactivity with air and water. // J. Powder Tech. -2006.-№ 164, P. 111–115
2. Teipel U. Energetic Materials. - Wiley. 2004. – 643 p.
3. Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, -2009.- 432 с.
4. Ильин А.П. Об активности порошков алюминия. // Физика горения и взрыва. – 2001. - Т. 37, № 4. - С. 58
5. Wu,Y., Hao S., Yang Y., Wang M. and Deng J. Electrical Explosion of Wires Applying in Nanometer Materials Preparation. // J. Pulsed Power Applications, -2010. - P. 505-507
6. Лернер, М.И, Сваровская Н.В., Псахье С.Г., Бакина О.В. Технология получения, характеристики и некоторые области применения электровзрывных нанопорошков метал-лов// Российские нанотехнологии. - 2009.Т.4 № 11 – 12. - С. 56 – 68.
7. Назаренко О.Б. Электровзрывные нанопорошки: получение, свойства, применение. - Томск: Изд-во ТГУ. – 2005. - 148 с.
8. Ильин, А.П., Коршунов, А.В., Толбанова, Л.О. Структура, свойства и проблемы аттестации нанопорошков металлов. Известия Томского политехнического университета - 2009. - Т. 314. № 3, С. 35-40
9. Rutherford A. M., Duffy D. M. The effect of electron–ion interactions on radiation dam-age simulations. // J. Phys.: Condens. Matter. – 2007. - 19, P. 1-9
10. Was Gary S. Fundamentals of Radiation Materials Science. // Springer. -2007. - 827 p., ISBN 978-3-540-49471-3
11. Sickafus K. E., Kotomin, E. A. and Uberuaga B. P. Radiation Effects in Solids. - NATO Science Series, -2007.-235 p.
12. Rong, M. Zh., Zhang M. Q., Wang H. B., Zeng H. M. Surface modification of magnetic metal nanoparticles through irradiation graft polymerization. // J.Applied Surface Science -2002.- № 200, P. 76–93
13. James, F. H., Daniel, N. S. Patent application title: Methods of enhancing radiation effects with metal nanoparticles. - NanoProbes, Inc. Patent application number: 20090186060
14. Gromov, A. A., Richardson, H. H. Generating heat with metal nanoparticles. // J. Nano Today -2007. - 2(1), P. 30-38
15. Kurt, E.S., Eugene, A.K., & Blas, P.U. Radiation Effects in Solid. // NATO Science Series. -2007. - 235 p.
16. Трайбус М. Термостатика и термодинамика. - М.: Энергия. – 1970. – 501 с.
Опубликован
2018-01-23
Раздел
Статьи