מאמר שיטה

חומרים אנרגטיים הכנה ותגובתיות של Gasless Nanostructured

DOI:

10.3791/52624

⸱

2 באפריל 2015

 ,  ,  , 
1Department of Physics, University of Notre Dame, 2Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Notre Dame, 3Center of Functional Nano-Ceramics, National University of Science and Technology, "MISIS"

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מתאר את ההכנה של חומרים אנרגטיים gasless nanostructured (Ni + אל, Ta + C, Ti + C) באמצעות אנרגיה גבוהה הכדור לטווח קצר כרסום טכניקה (HEBM). הוא גם מתאר שיטת הדמיה תרמית במהירות גבוהה כדי ללמוד את תגובתיות של nanocomposites המפוברק מכאני. ניתן להאריך פרוטוקולים אלה לחומרים אנרגטיים nanostructured תגובה אחרות.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

גבוהה אנרגיה כדור כרסום (HEBM) הוא תהליך כרסום כדור שבו תערובת אבקה ממוקמת בטחנת כדור נתונה להתנגשויות באנרגיה גבוהה מהכדורים. בין יישומים אחרים, זה הוא טכניקה צדדי המאפשרת להכנה יעילה של חומרי nanostructured תגובת gasless עם צפיפות אנרגיה גבוהה לכל נפח (Ni + אל, Ta + C, Ti + C). השינויים המבניים של תקשורת תגובתי, שיתקיימו במהלך HEBM, להגדיר את מנגנון התגובה בחומרים מרוכבים האנרגטיים המופקים. תשנה את תנאי העיבוד מאפשר כוונון עדין של microstructures מושרה הטחינה של החלקיקים מרוכבים המפוברק. בתורו, תגובתיות, כלומר, טמפרטורת הצתה עצמית, זמן השהית הצתה, כמו גם קינטיקה תגובה, חומרי צפיפות אנרגיה גבוהה תלוי במייקרו שלה. ניתוח של microstructures מושרה כרסום עולה כי ההיווצרות של אנשי קשר טריים נטול חמצן אינטימי משטח גבוה שטח שבין ריאגנטים iזה אחראי על השיפור של תגובתיות שלהם. זו באה לידי הביטוי בירידה של טמפרטורת הצתה וזמן השהיה, עלייה בשיעור של תגובה כימית, וירידה כוללת של אנרגיית ההפעלה האפקטיבית של התגובה. הפרוטוקול מספק תיאור מפורט להכנת nanocomposites תגובה עם מיקרו מותאם בשיטת HEBM לטווח קצר. הוא גם מתאר טכניקת הדמיה תרמית במהירות גבוהה כדי לקבוע את מאפייני הצתה / בעירה של חומרים האנרגטיים. הפרוטוקול יכול להיות מותאם להכנה ואפיון של מגוון רחב של חומרים מרוכבים אנרגטיים nanostructured.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

חומרים אנרגטיים קלאסיים, כלומר, חומרי נפץ, הודפים ופירוטכניקה הן מחלקה של חומר עם כמות גבוהה של אנרגיה כימית מאוחסנת כי ניתן לשחרר בתגובה אקסותרמית מהירה 1-5. לדוגמא, חומרי נפץ, בדרך כלל, שנוצרו על ידי שילוב של קבוצות דלק וחמצן ל מולקולה אחת. צפיפות האנרגיה של חומרים אלה היא גבוהה מאוד. לדוגמא, על trinitrotoluene פירוק (TNT) משחרר 7.22 kJ / 3 סנטימטר ויוצר 8.36 שומות של גזים לכל 100 גר '(טבלה 1) בתקופה קצרה מאוד של זמן. חומרים אלו מורכבים ממיני מיקרומטר בקנה מידה אורגניים ולא אורגניים (דלקים וחמצנים).

מערכות תרמיט, שבו תגובות יתקיימו בין התרכובת אורגנית, כלומר, הפחתת מתכות (למשל, אל) ותחמוצות (Fe 2 O 3, CuO, Bi 2 O 3), שייכות לסוג אחר של חומרים אנרגטיים. צפיפות האנרגיה(15-21 kJ / 3 סנטימטר) של מערכות כאלה עולה על זו של TNT, אולם הכמות של מוצרי גז (0.15-.6 שומות לכל 100 גר ') היא בדרך כלל הרבה פחות מאשר לחומרי נפץ (טבלה 1). כמו כן, ננו-thermites עשוי להראות גבוהה מאוד מהירות של התפשטות גל בעירה (> 1000 מ '/ שנייה) 2 -5.

לאחרונה הוצגו 6-12 שמספר מערכות תגובה הטרוגנית gasless (Ni + אל, טי + C, Ti + B) היוצרים תרכובות intermetallic או עקשן יכול להיחשב גם כחומרים אנרגטיים. צפיפות האנרגיה (kJ / 3 סנטימטר) של מערכות אלה הן קרובים יותר או גבוהים יותר מזה של TNT (טבלת 1). במקביל, היעדר מוצרי גז במהלך התגובה הופך חומרים כגון מועמדים מצוינים עבור מגוון רחב של יישומים, כולל סינתזה של ננו, מליטה תגובה של עקשן וחלקים שונים, הגנרטורים מייקר gasless, וכו '11-17. עם זאת, relטמפרטורת הצתה גבוהה atively של מערכות אלה (900-3,000 K, ראה טבלה 1) בהשוואה לthermites (~ 1000 K) מעכבת את היישומים שלהם. ההכנה של חומרים מרוכבים nanostructured מהונדסים יכולה לשפר באופן משמעותי את מאפייני הצתה ושריפה של מערכות הטרוגניות gasless 12-14, 17.

שיטות רבות פותחו לפברק nanocomposites האנרגטי המהונדס, כגון קולי ערבוב 18,19, הרכבה עצמית גישות 5, סול-ג'ל 20-22, טכניקות תצהיר אד 16,17,23,24, כמו גם אנרגיה גבוהה כרסום כדור (HEBM) 1,5. החסרון של ערבוב קולי של ננו-אבקה הוא שקליפה עבה (5-10 ננומטר) תחמוצת על חלקיקי מתכת מפחיתה צפיפות אנרגיה ומדרדרת את ביצועי הבעירה של תערובות תגובה. כמו כן, חלוקת הדלק והחמצן אינה אחידה, וקשר interfacial בין המגיבים הוא לא אינטימי. סול-ג'לאסטרטגיות הרכבה עצמית ד פותחו להכנת nanocomposites תרמיט הספציפי. למרות היותו טכניקות בעלות נמוכה, אסטרטגיות אלה אינן ירוקות מבחינה סביבתית. יתר על כן, כמויות גדולות של זיהומים מוכנסות חומרים מרוכבים מוכנים. אדים בתצהיר או המקרטעת magnetron משמש להכנת שקפים רב שכבתיים תגובתי וחומרים אנרגטיים ליבת פגז. הוא מספק גיאומטריה ומוגדרת היטב ללא נקבובית של חומרים מרוכבים המפשטת מודלים תיאורטיים ומשפרת את דיוק. עם זאת, טכנולוגיה זו היא יקרה וקשה בהיקף של עד. יתר על כן, nanocomposites שכבתי הכין אינם יציבים בתנאים מסוימים.

גבוהה אנרגיה כדור כרסום (HEBM) הוא גישה ידידותית לסביבה, להרחבה בקלות, המאפשרת ייצור יעיל של חומרים מרוכבים nanostructured האנרגטיים 5, 9 -14. HEBM הוא זול וניתן להשתמש בו עם קומפוזיציות חומר תגובתי שונות (למשל,rmites, תגובות היוצרות intermetallics, carbides, borides, וכו ').

הפרוטוקול מספק תיאור מפורט להכנת nanocomposites האנרגטי תגובתי (Ni + אל, טי + C, Ta + C) עם מיקרו המותאם על ידי שימוש בשיטת HEBM לטווח קצר. הוא גם מתאר טכניקת הדמיה תרמית במהירות גבוהה כדי לקבוע את מאפייני הצתה / שריפה של חומרים אנרגטיים מפוברקים-כ. לבסוף הוא מציג את הניתוח של מיקרו של nanocomposites באמצעות שדה פליטת סריקת אלקטרונים מיקרוסקופ (FESEM) מצויד באלומת יונים ממוקדת (FIB). הפרוטוקול הוא מדריך חשוב להכנה של ננו שונה האנרגטי (gasless ומערכות תרמיט) שיכול לשמש כמקורות צפיפות אנרגיה גבוהה או או לסינתזה ועיבוד של ננו המתקדם על ידי גישות המבוססת על שריפה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כרסום כדור 1. גבוהה אנרגיה

  1. הכן 35 גרם של 1 הראשונית: תערובת Ni + אל היחס טוחנת 1. במקרה זה, שוקל 11.02 גרם של אל ו23.98 גרם של אבקות Ni.
  2. השתמש בצנצנת טחינת פלדה לHEBM של מערכת זו. ודא שיש לו את הצנצנת קשיות גבוהה מהאבקות שיש להוסיף, שאם לא כן האבקות תפגע הצנצנת וזיהום יקומו. הערה: בחירות צנצנת אופייניות כוללות פלדה, תחמוצת זירקוניום, או טונגסטן קרביד.
  3. השתמש 5: כדור 1: אבקה (יחס תשלום) למערכת זו, כלומר, 175 גרם של כדורי פלדה 10 מ"מ. ודא שהכדורים עשויים מאותו החומר כמו הצנצנת אחרת או הכדורים או הצנצנת יהיו פגומות.
    הערה: יחס תשלום מגדיר את עוצמת האינטראקציה בין האבקה וסוכני הטחינה.
  4. להוסיף את הביצים ואבקות לצנצנת.
  5. סוגר את הצנצנת ולשאוב את הגז באטמוספרה מהצנצנת על ידי משאבה וטיהור מכאניות על ידי ארגון. לנהל ארבעה מחזורים של מילוי וטיהור גז Ar(זה מבטיח כי אין חמצן שנותר בצנצנת). לבסוף, למלא את הצנצנת עם גז ארגון מעט מעל לחץ (0.13 MPA) באטמוספרה.
  6. הכנס את הצנצנת לטחנת כדור פלנטרית.
  7. בחר 650 מהפכה לדקה (סל"ד) לשיעור של מהפכה של צנצנת ו1,400 סל"ד הסיבוב הפנימי (גלגל שמש).
    הערה: במקרים מסוימים, יחס הסיבוב (k) של גלגל סכום (1,400 סל"ד) וצנצנת טחינה (בין 700 ל -1,300 סל"ד) היה מגוון להסדיר את מיקרו של חלקיקים מורכבים.
  8. הפעל את הליך HEBM במשך 15 דקות. שים לב: יש לי מערכות זמן קריטי, ש, לתנאים שתוארו, שווה 17 דקות. יש כמות סופית של טחינה שיכולה להתנהל על המערכת לפני התגובה מתרחשת בצנצנת. אם HEBM מתנהל יותר מהזמן הקריטי, תגובה תתרחש בצנצנת כדור-כרסום, הורסת את הניסוי.
  9. בעקבות השלמת זמן טחינה, לקרר את הצנצנת לRT, ולאחר מכן להעביר את הצנצנת למכסת מנוע קטר.
    1. Vent הצנצנת כדי להסיר לחץ גז עודף משמירת לחץ ראשונית וגז אפשרי שפורסם במהלך טחינה.
    2. הסר את המכסה מהצנצנת מתחת למכסת מנוע קטר. קח זהירות בעת פתיחת הצנצנת, כאבקה שנוצרה היא מאוד תגובתי. פתח את הצנצנת עם כפפות חסינות חום ומשקפי בטיחות.
    3. לפני איסוף אבקה, חושף אותה לאוויר במשך לפחות 5 דקות ל" פסיבציה ".
      הערה: זה מונע תגובה ספונטנית שעלולות להתרחש בעת טיפול התערובת.

2. Reactivity אפיון של חומרים אנרגטיים

  1. לאסוף אבקה מהצנצנת. אין להשתמש במרית מתכת להליך זה.
    1. אם סיווג והפרדה של החלקיקים הוא רצוי, לנצל הנפות. כדי להבטיח שהפרדה נאותה נעשה, להשתמש ייקר מסננת במשך תקופה ארוכה של זמן (12+ hr). לסווג את האבקה לתוך פחי גודל שונים (מתחת לגיל 10 מיקרומטר, 10-20 מיקרומטר, 20-53 מיקרומטר,בוב 53 מיקרומטר). מנקודה זו ואילך, השתמש 20-53 מיקרומטר חלקיקים בגודל.
  2. לחץ על האבקות הסתננו לתוך גלולה באמצעות עיתונות uniaxial מוגדרת 1,100 קילוגרם על למות 5 מ"מ נירוסטה עיתונות (1360 MPA) ללהתעכב זמן של 2.0 דקות. רשום את הגובה (ח) ואת הקוטר (ד) לגלולה עם מיקרומטר. רשום את המשקל של המדגם (מ ') עם סולם. מכאן, לקבוע את הצפיפות של גלולה. לחשב אחוזים המקסימום התיאורטי צפיפות (% TMD) על ידי הנוסחא הבאה:
    figure-protocol-1
    בי אל, Ni - משקל אטומי של אל וNi; ρ ρ ואל Ni - צפיפות של אל וניקל. תניח שיחס stoichiometric של האבקות שומרת לעצמה את היחס של האבקות הראשוניות הוסיפו.
    1. אם גלולה הגלילית נמצאת בשימוש כדי לקבוע מהירות מול בעירת התפשטות ופרופיל טמפרטורה בחזית התגובה,לוודא שהוא מספיק גבוה, שנקבע על ידי היחס בין הגובה והקוטר שאמור להיות ≥2 (למשל, d = 5 מ"מ; ≥ 10 מ"מ ח).
    2. אם גלולה נמצאת בשימוש כדי להגדיר פרמטרים הצתה, להשתמש בדיסק דק (למשל, בקוטר = 5 מ"מ, עובי = 1 מ"מ).
  3. כדי להגדיר מאפייני בעירה, למקם את המדגם על צלחת גרפיט.
  4. הפוך תיל טונגסטן מפותל מחובר לשנאי משתנה.
  5. מקם את סליל W כך שהחלק המפותל של התיל נשען על החלק העליון של גלולה. אם המערכת תגובתי הוא חמצן רגיש, לעשות את זה בתא תגובה ללא חמצן, אחרת לבצע את התגובה באוויר פתוח.
  6. כדי לקבוע את מהירות גל בעירה, להשתמש בהקלטה מהמצלמה במהירות הגבוהה. עמדה ולמקד את המצלמה התרמית במהירות הגבוהה על המדגם שנבדק ולהתחיל בהקלטה. זה יאפשר מידע טמפרטורה ומהירות בעירה מדויק שנאסף.
  7. לאט לאט להפוך את השנאי משתנה ב, גורם לחוט טונגסטן לחמם. התגובה תיזום, ולאחר מכן להפיץ.
  8. כדי להשיג את הפרמטרים הרצויים של תהליך הבעירה, לנהל מסגרת על ידי ניתוח מסגרת של סרט IR נרשם.
    1. עלילה העמדה של התפשטות חזית התגובה לעומת זמן. השג את מהירות בעירה הממוצעת מהמדרון של העלילה.
    2. עלילה שינויי הטמפרטורה במיקום באמצע המדגם. השתמש בגרף שהושג כדי לקבל מידע על הפרופיל של גל זמן תגובת טמפרטורה.
  9. כדי להגדיר מאפייני הצתה (זמן טמפרטורה ועיכוב ההצתה הצתה) לשים הדק דיסק על פלטה חשמלית שחומם מראש לטמפרטורה הרצויה (למשל, 800 K). שים לב שהערכים המדויקים שהתקבלו מניסוי זה ישתנו באופן משמעותי אם כל פרמטרים משתנים, בין אם הם בגודל של גלולה, טמפרטורה של פלטה חשמלית, או TMD. ניתוח זה הוא שימושי עבור determinatיון של מגמות.
    1. על מנת לקבוע את הפרמטרים ההצתה להשתמש במצלמה במהירות הגבוהה. עמדה ולמקד את המצלמה התרמית במהירות הגבוהה באזור שבו המדגם יהיה מונח על הצלחת החמה ולהתחיל בהקלטה.
      הערה: זה יאפשר מידע טמפרטורה מדויק בתהליך.
      1. אם התגובה היא חמצן רגיש, לבצע את זה בתא תגובה החופשית של חמצן. חשוב: הפעל את הניסוי הזה מספר פעמים כדי לזכות בבסיס נתונים סטטיסטיים טוב.
    2. שים את הכדור לתוך האזור של מוקד. לעשות את זה בדרך שהחלקיק יכול לראות בכל מסגרת - חשוב לראות את התמונה הראשונה שהגלולה נוגעת צלחת החמה.
    3. כדי להשיג את הפרמטרים הרצויים הצתה, לנהל מסגרת על ידי ניתוח מסגרת של סרט IR נרשם.
    4. כדי לקבוע את זמן השהית הצתה, לקבוע את הזמן בין הפריים הראשון, כאשר הכדור נוגע במשטח של פלטה חשמלית, לייזום התגובה.
    5. כדי לקבוע את טמפרטורת ההצתה, עלילה נקודת הטמפרטורה הגבוהה ביותר על החלקיק. כאשר הפרופיל בזמן הטמפרטורה עובר מזה של פרופיל טמפרטורת חימום מוקדם לזה של משטר נפץ תרמי, נקודת הפיתול תואמת את טמפרטורת ההצתה.

3. מייקר ניתוח שימוש בשדה פליטת סריקת אלקטרונים מיקרוסקופ (FESEM) מצויד בפוקוס אלומת יונים (FIB)

  1. להשעות 0.1 גרם של החלקיקים מפוברקים באתנול 10 מיליליטר והפקדת טיפה אחת של ההשעיה על גבי משטח של מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) בעל מדגם.
  2. ייבש את בעל מדגם על 90 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות.
  3. הכנס את המדגם למערכת / SEM FIB הקורה כפול.
  4. לנהל מדגם ניקוי פלזמה למשך 5 דקות. הערה: הפעולה זו מפחיתה את כמות הנזק שהמדגם חווה כתוצאה מחשיפה לקרן האלקטרונים (E-קרן).
  5. הפעל את E-הקרן (ק 5, 3.5 NA) ולהתמקד בחלקיק יחיד. t קישורהוא z-גובה למרחק העבודה, ולאחר מכן להעלות את המדגם לגובה eucentric.
  6. באמצעות E-הקרן עם מחט זריקת גז, להפקיד שכבה ראשונית של פלטינה (70 ננומטר) על המדגם כדי להגן מפני השפלה משימוש ביון-קרן גליום (אני-קורה).
  7. הטה את הדגימה עד 52 מעלות, ולאחר מכן הפעל את I-הקרן. באמצעות אני-הקורה (ק 5, 0.28 NA), שוב עם מחט זריקת גז, להפקיד רובד נוסף של פלטינה (0.5 מיקרומטר) על המדגם להגנה.
  8. חותך סימני אמונים על המדגם. מיל החלקיקים לצורה מלבנית. זה מגדיל בהרבה את הסיכוי שיהיו אמונים נאותים, שכן לא יהיו קיצוצים ובפינות להשתמש מרובים.
  9. בעזרת תכנית, פורס את החלקיק עם אני-הקורה.
    1. בחר "קובץ" ואז "שמור מיקום תמונה" לבחור ספרייה שבה התמונות תאוחסן.
    2. בהתאם לחלקיק הבודד, בחר את הרוחב המתאים, lenGTH, ועומק; לבחור אלה לחלוטין טחנה דרך כל הנפח של החלקיקים. בנוסף, בחר את מספר פרוסות, כמו גם מספר פרוסות לכל תמונה. ניתן למצוא אפשרויות אלה בכרטיסייה "Slice".
    3. הגדר את הקרן הנוכחית על ידי בחירה "Utilities" ואז "הצע זרמים". הערה: זה יאפשר התכנית כדי לבחור את הקרן הנוכחית המתאימה לטחנת המדגם בזמן סביר וכן להגן מפני נזק מדגם.
    4. לחץ על "הצג" והתוכנה תספק רשת כרסום חזותית שמראה מה החלק של החלקיק יהיה הסתובב; להבטיח שרשת כרסום ממוקמת במדויק על החלקיקים בחלק זה להיות הסתובב.
    5. אחרי כל פרוסה לקחת תמונת קורה אלקטרוני באיכות גבוהה לשיקום מאוחר יותר. כדי לבחור את הפרמטרים הקורה אלקטרוני המתאימים, לבחור בתפריט "הגדרות" ולבחור "סריקת פרמטרי תמונת EBeam".
      הערה: זה ייתן לי רשתכדי לבחור רזולוציה ולהתעכב זמן. להתעכב הזמן גבוה יותר, יותר הזמן שנדרש כדי לאסוף את התמונה.
  10. ניצול חבילת תוכנת שחזור 3D, לשחזר את הסט של תמונות שנאספו מFIB / SEM כפי שתואר לעיל 25. הערה: זה מניב עותק וירטואלי 3D מלא של החלקיקים, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש כדי לחשב שטח מגע אזור, נקבוביות של החלקיקים הבודדים, עובי שכבת diffusive, כמו גם פרמטרים שימושיים אחרים אינספור.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כדי להכין חומרים מרוכבים אנרגטיים nanostructured, תערובת של רכיבי אבקה רצויים (בדרך כלל בגודל מיקרומטר) הוא טיפל באופן מכאני בתנאי טחינה מוגדרים מראש. זמן עיבוד (בדרך כלל דקות) נשלט באופן מדויק על מנת ליצור את חלקיקי nanocomposite compositionally הומוגני אך לא מאפשר תגובה כימית המקיים את עצמו ליזום במהלך טחינה.

איור 1 ותכנית 1 וידאו ששטח פן קשר בין המגיבים בעליות חלקיקים מרוכבים ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול מספק תיאור מפורט להכנת nanocomposites האנרגטי תגובתי (Ti + C, Ta + C, Ni + אל) עם מיקרו המותאם על ידי שימוש בשיטת HEBM לטווח קצר. HEBM תערובות הטרוגניות gasless כרוך העיבוד שלהם בטחנת כדור פלנטריים במהירות גבוהה, שבו החלקיקים של תערובת נתונים להשפעה מכאנית עם כוח מספיק לפירוט רכיבים שבירים (למשל גרפיט) ​​ועיוות של רכיבי פלסטיק (לדוגמא, אל , Ti, Ta, ניקל). מגיבים פריכים מהחורץ לחלקיקים עדינים ועלולים להפוך לחסרים צורה, ואילו מתכות פלסטיק נתונים לעיוותים ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יש לי המחברים אין לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

חומר זה מבוסס על עבודה הנתמכת על ידי משרד האנרגיה, המינהל הלאומי לביטחון גרעיני, תחת פרס מספר DE-NA0002377. מימון מהסוכנות להפחתת איומי ההגנה (DTRA), מספר מענק HDTRA1-10-1-0119. תוכנית המחקר הבסיסית נגד נשק להשמדה המונית, ד"ר סוהיטי מ. פייריס, מנהל התוכנית, מודה בהכרת תודה. עבודה זו נתמכה גם על ידי משרד החינוך והמדע והחינוך של הפדרציה הרוסית במסגרת התוכנית להגברת התחרותיות של מענק NUST "MISIS" מס' K2-2014-001.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
טיטניוםאלפא Aesar42624גודל חלקיקים: -325 רשת
טוהר, 99.5%
גרפיטאלפא Aesar46304גודל חלקיקים: 7-11 מיקרון
טוהר, 99%
ניקלאלפא Aesar10256גודל חלקיקים: 3-7 מיקרון
טוהר, 99.9%
אלומיניוםאלפא Aesar11067גודל חלקיקים: -325 רשת
טוהר, 99.5%
טנטלוםחומר כימיקלים מתקדמיםT-2017גודל חלקיקים: 325 רשת
טוהר, 99.9%
מנורת פחמןשחורפישר מדעיC198-500גודל חלקיקים: 0.1 מיקרון
טוהר, 99.9%
חוט טונגסטןמקמאסטר קארקוטר 0.032 אינץ'
טחנת כדור פלנטריתRetsch GmbH, גרמניה
עיתונות חד ציריתCarver הידראולי
מסננת שייקרגילסון מבצע
גלילי נירוסטה עיתונות למותמכונת
פעולהמסננות נירוסטהMcmaster CarrType 304
מצלמה תרמית מהירה (SC6000)FLIR
Helios NanoLab 600, מיקרוסקופ אלקטרונים לסריקת פליטת שדה (FESEM) מצויד בקרן יון פוקוס (FIB)FEI
מכונתואקום
פומפ אוטומטי ותצוגה (S& V)FEI
אביזו אשFEI
כור גלילי עם פעולה

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Fried, L. E., Manaa, M. R., Pagoria, P. F., Simpson, R. L. Design and Synthesis of Energetic Materials. Annual Review of Materials Research. 31, 291-321 (2001).
  2. Dlott, D. D. Thinking Big (and Small) about Energetic Materials. Materials Science and Technology. 22 (4), 463-473 (2006).
  3. Dreizin, E. L. Metal-Based Reactive Nanomaterials. Progress in Energy and Combustion Science. 35 (2), 141-167 (2009).
  4. Yetter, R. A., Risha, G. A., Son, S. F. Metal Particle Combustion and Nanotechnology. Proceedings of the Combustion Institute. 32 (2), 1819-1838 (2009).
  5. Zhou, X., Torabi, M., Lu, J., Shen, R., Zhang, Z. Nanostructured Energetic Composites: Synthesis, Ignition/Combustion Modeling, and Applications. ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (5), 3058-3074 (2014).
  6. Mann, A. B., et al. Modeling and Characterizing the Propagation Velocity of Exothermic Reactions in Multilayer Foils. Journal of Applied Physics. 82 (3), 1178(1997).
  7. Jayaraman, S., Mann, A. B., Reiss, M., Weihs, T. P., Knio, O. M. Numerical Study of the Effect of Heat Losses on Self-Propagating Reactions in Multilayer Foils. Combustion and Flame. 124 (1-2), 178-194 (2001).
  8. Rogachev, A. S. Exothermic Reaction Waves in Multilayer Nanofilms. Russian Chemical Reviews. 77 (1), 21-37 (2008).
  9. White, J. D. E., Reeves, R. V., Son, S. F., Mukasyan, A. S. Thermal Explosion in Al-Ni System: Influence of Mechanical Activation. The Journal of Physical Chemistry A. 113 (48), 13541-13547 (2009).
  10. Shteinberg, A. S., Lin, Y. -C., Son, S. F., Mukasyan, A. S. Kinetics of High Temperature Reaction in Ni-Al System: Influence of Mechanical Activation. The Journal of Physical Chemistry A. 114 (20), 6111-6116 (2010).
  11. Manukyan, K. V., Lin, Y. L., Rouvimov, S., McGinn, P. J., Mukasyan, A. S. Microstructure-reactivity relationship of Ti reactive nanomaterials. Journal of Applied Physics. 113 (2), 024302(2013).
  12. Mukasyan, A. S., Lin, Y. C., Rogachev, A. S., Moskovskikh, D. M. Direct Combustion Synthesis of Silicon Carbide Nanopowder from the Elements. Journal of the American Ceramic Society. 96 (1), 111-117 (2013).
  13. Lin, Y. C., Nepapushev, A. A., McGinn, P. J., Rogachev, A. S., Mukasyan, A. S. Combustion joining of carbon/carbon composites by a reactive mixture of titanium and mechanically activated nickel/aluminum powders. Ceramics International. 39 (7), 7499-7505 (2013).
  14. Manukyan, K. V., et al. Tailored Reactivity of Ni+AlNanocomposites: Microstructural Correlations. The Journal of Physical Chemistry C. 116 (39), 21027-21038 (2012).
  15. Qiu, X., Wang, J. Bonding Silicon Wafers with Reactive Multilayer Foils. Sensors and Actuators A. 141 (2), 476-481 (2008).
  16. Wang, J., et al. Joining of Stainless-Steel Specimens with Nanostructured Al/Ni Foils. Journal of Applied Physics. 95 (1), 248-256 (2004).
  17. Rogachev, A. S., Mukasyan, A. S. Combustion of Heterogeneous Nanostructural Systems (Review). Combustion, Explosion, and Shock Waves. (Engl. Transl). 46 (3), 243-266 (2010).
  18. Granier, J. J., Pantoya, M. L. Laser Ignition of Nanocomposite Thermites). Combustion and Flame. 138 (4), 373-383 (2004).
  19. Bockmon, B. S., Pantoya, M. L., Son, S. F., Asay, B. W., Mang, J. T. Combustion Velocities and Propagation Mechanisms of Metastable Interstitial Composites. Journal of Applied Physics. 98 (6), 064903-064907 (2005).
  20. Tillotson, T. M., et al. Nanostructured Energetic Materials Using Sol−Gel Methodologies. Journal of Non-Crystalline Solids. 285 (1-3), 338-345 (2001).
  21. Cervantes, O. G., Kuntz, J. D., Gash, A. E., Munir, Z. A. Heat of Combustion of Tantalum−Tungsten Oxide Thermite Composites. Combustion and Flame. 157 (12), 2326-2332 (2010).
  22. Leventis, N., Chandrasekaran, N., Sadekar, A. G., Sotiriou-Leventis, C., Lu, H. One-Pot Synthesis of Interpenetrating Inorganic/Organic Networks of CuO/Resorcinol-Formaldehyde Aerogels: Nanostructured Energetic Materials. Journal of the American Chemical Society. 131 (13), 4576-4577 (2009).
  23. Zhang, K., Rossi, C., Ardila Rodriguez, G. A., Tenailleau, C., Alphonse, P. Development of a Nano-Al/CuO Based Energetic Material on Silicon Substrate. Applied Physics Letters. 91 (11), 113117-113113 (2007).
  24. Xu, D., Yang, Y., Cheng, H., Li, Y. Y., Zhang, K. Integration of Nano-Al with Co3O4Nanorods to Realize High-Exothermic Core-Shell Nanoenergetic Materials on a Silicon Substrate. Combustion and Flame. 159 (6), 2202-2209 (2012).
  25. Shearing, P. R., et al. Exploring Microstructural Changes Assicuated with Oxidation in Ni-YSZ SOFC Electrodes Using High Resolution X-ray Computed Tomography. Solid State Ionics. 216 (28), 69-72 (2012).
  26. Bacciochini, A., Bourdon-Lafleur, S., Poupart, C., Radulescu, M., Ni-Al, J. odoinB. Nanoscale Energetic Materials: Phenomena Involved During the Manufacturing of Bulk Samples by Cold Spray. Journal of Thermal Spray Technology. In press, (2014).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

SEMcomposite

מאמרים קשורים