| 2013 №02 (01) | 2013 №02 (03) |
Современная электрометаллургия,
КОМПОЗИЦИОННЫЙ НАНОМАТЕРИАЛ СИСТЕМЫ AL2O3—Ag, ПОЛУЧЕННЫЙ СПОСОБОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСАЖДЕНИЯ В ВАКУУМЕ
Я. А. Стельмах1, Л. А. Крушинская1, Ю. А. Курапов1, С. Е. Литвин1, Е. И. Оранская2
1Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины.
03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
2Институт химии поверхности им. А. А.Чуйко НАН Украины.
03164, г. Киев, ул. Генерала Наумова. E-mail: oranska@mail.ru
Реферат
Приведены результаты исследования структуры и кинетики окисления композиционного наноматериала Al2O3—Ag, полученного путем осаждения из паровой фазы с использованием электронно-лучевой технологии испарения и конденсации в вакууме. Новый композиционный материал используется в виде порошковой субстанции с определенным гранулометрическим составом. Наноразмерные характеристики структуры композиционного материала Al2O3—Ag подтверждены данными рентгеноструктурных исследований. Полученный материал двухфазный и состоит из оксида алюминия, имеющего рентгеноаморфную структуру, а также частиц металлической фазы серебра размером 12...14 нм. Высокая адсорбционная способность композита к влаге и кислороду, подтвержденная методом термогравиметрического анализа, объясняется наличием сильно развитой поверхности пор матрицы, а также наночастиц металла малых размеров, отличающихся избыточной энергией и высокой химической активностью. Меньшее суммарное изменение массы образцов с серебром, в сравнении с чистым конденсатом Al2O3, объясняется уменьшением общей пористости матрицы вследствие частичного замещения пор наночастицами серебра. Причем с увеличением серебра в конденсате снижается доля суммарного изменения массы образца, а следовательно, и общей пористости материала. Показано, что новый композиционный материал представляет собой высокодисперсную матрицу оксида алюминия, модифицированную наночастицами серебра, и может быть использован как сорбционный материал с бактерицидными свойствами. Библиогр. 15, табл. 1, ил. 3.
Results of investigation of structure and kinetics of oxidation of composite nanomaterial Al2O3—Ag, produced by deposition from vapor phase using electron beam technology of evaporation and condensation in vacuum are given. The new composite material is used in the form of a powdered substance of a definite granulometric composition. The nanosized characteristics of structure of composite material Al2O3—Ag were confirmed by data of X-ray diffraction examinations. The produced material is two-phase and consists of aluminium oxide having the X-ray amorphous structure, as well as of 12...14 nm size particles of silver metallic phase. The high adsorption ability of composite to moisture and oxygen, confirmed by the method of thermogravimetric analysis, is explained by the presence of a strongly developed surface of matrix pores, as well as of small nanoparticles of metal, characterized by excessive energy and high chemical activity. The lower total change in mass of samples with silver as compared with pure condensate Al2O3 is explained by decrease in general matrix porosity due to a partial replacement of pores by silver particles. Moreover, with increase of silver in the condensate, the fraction of total change in sample mass, and consequently, in total porosity of material is decreased. It was shown, that the new composite material represents a highly-dispersed matrix of aluminium oxide, modified by nanoparticles of silver and can be used a sorption material with bactericidal properties. Ref. 15, Table 1, Figs. 3.
Ключевые слова: электронно-лучевое испарение и осаждение; нанокомпозит; оксид алюминия; серебро; сорбент; наночастицы; термогравиметрический анализ; рентгенофазовый анализ
Key words: electron beam evaporation and deposition; nanocomposite; aluminium oxide; silver; absorbent; nanoparticles; thermogravimetric analysis; X-ray phase analysis
Поступила 10.04.2013
Опубликовано 23.05.2013
1. Препарати срібла: вчора, сьогодні і завтра / О.Б. Щербаков, Г.І. Корчак, О.В. Сурмашева та ін. // Фармацевтичний журнал. – 2006. – № 5. – С. 45—57.
2. Ultradilute Ag-aquasols with extraordinary bactericidal properties: role of the system Ag—O—H2O / R. Roy, M.R Hoover., A.S. Bhalla et al. // Mat. Res. Innovations. – 2007. – 11, № 1. – P. 3—18.
3. Flick A.B. Clinical applications of electrical silver iontophoresis // Pros. of the First Intern. conf.on Gold and Silver in Medicine (Washington, Sept. 2003). – Washington: D.C., 2003. – P. 274—276.
4. Серев Г.Б. Нанохимия. – М.: Изд-во Москов. ун-та, 2007. – 336 с.
5. Аналіз колоїдних систем на основі наночастинок Cu—O—H2O та Ag—O—H2O, отриманих методом молекулярних пучків / Ю.А. Курапов, Л.А. Крушинська, В.Ф. Горчев та ін. // Доповіді НАН України. – 2009. – № 7. – С. 176—181.
6. Movchan B.A. Inorganic materials and coatings produced by EBPVD // Surface Engineering. – 2006. – 22, № 1. – P. 35—45.
7. Мовчан Б.А. Электронно-лучевая технология испарения и осаждения из паровой фазы неорганических материалов с аморфной, нано- и микроструктурой // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии (Зб. наук. праць). – Київ: Академперіодика, 2004. – 2, Вип. 4. – С. 1103—1125.
8. Мовчан Б.А. Электронно-лучевая нанотехнология и новые материалы в медицине – первые шаги // Вісник фармакології та фармації. – 2007. – № 12. – С. 5—13.
9. Чукин Г.Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. – М., 2010. – 288 с.
10. Липпенс В.К. Активная окись алюминия // Строение и свойства адсорбентов и катализаторов. – М.: Мир, 1973. – C. 190—232.
11. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч.1, разд. 8 Неорганические сорбенты. – СПб: АНО НПО «Мир и Семья»; АНО НПО «Профессионал», 2002. – 988 с.
12. Адсорбционные свойства наноструктурного оксида алюминия, полученного физическим осаждением из паровой фазы / Л.А. Крушинская, Я.А. Стельмах, И.Н. Андрусишина и др. // Вода і водоочисні технології. Науковотехнічні вісті. – 2011. – № 3(5). – С. 17—24.
13. Крушинская Л.А., Стельмах Я.А. Структура и некоторые свойства толстых конденсатов оксида алюминия, получаемых электронно-лучевым испарением и осаждением паровой фазы в вакууме // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии (Зб. наук. праць). – Київ: Академперіодика, 2010. – 8, № 4. – С. 1003—1014.
14. Стельмах Я.А. Механические свойства, структура и некоторые свойства толстых конденсатов оксида алюминия, получаемых электронно-лучевым испарением и осаждением паровой фазы в вакууме // Современ. электрометаллургия. – 2012. – № 2. – С. 25—30.
15. Крушинская Л.А., Стельмах Я.А. Структура и некоторые свойства толстых конденсатов оксида алюминия, получаемых электронно-лучевым испарением и осаждением паровой фазы в вакууме // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники. – 2011. – 19, № 6. – С. 92—98.