Вплив модифікування нанопорошків алмазу детонаційного синтезу на зміну їх електрокінетичних та електрофізичних характеристик
Анотація
Розробка способів керування зміною функціонального покрову та енергетичного складу поверхні нанопорошків алмазу детонаційного синтезу необхідні для створення стійких суспензій та матеріалів з них.
Метою роботи є дослідження впливу модифікування нанопорошків алмазу детонаційного синтезу за допомогою рідинофазової термохімічної обробки на зміну електрокінетичних та електрофізичних характеристик порошку.
Досліджено нанопорошки алмазу марок АСУД-75 – АСУД-99 з різним вмістом вуглецю sp2-гібридізації, які виготовлено в ІНМ ім.В. М. Бакуля НАН України з продукту детонаційного синтезу алмазу ООО «АЛІТ» (м. Житомир). Досліджено нанопорошки алмазу марки АСУД-90 після їх модифікування за допомогою рідинофазової термохімічної обробки з використанням: плаву лугів, суміші нітратної та сульфатної кислот, суміші хромової та сульфатної кислот. Електрокінетичні характеристики нанопорошків алмазу: величину та знак електрокінетичного потенціалу, електрофоретичну рухливість, досліджували методом електрофорезу за допомогою приладу «Dzeta-potential-analizer» фірми “Mikromeritiks”. Електрофізичні характеристики: тангенс кута діелектричних втрат (tgδ), ємність, підвищення tgδ зразка порошку при вологості 0 % та 100 % визначали за допомогою приладу «Измеритель цифровой Е7-12». Відомими методами досліджували фізико-хімічні характеристики нанопорошків: питомий електроопір, вміст вуглецю sp2-гібридизації, масову частку домішок у вигляді неспалимого залишку, питому площу поверхні.
В роботі методом електрофорезу встановлено, що значення електрокінетичного потенціалу та електрофоретичної рухливості порошку знижуються в 2–10 рази при зменшенні масової частки вуглецю sp2- гібрідизації з 23,6 до 0 мас.%.
На прикладі нанопорошку марки АСУД-90, показано, що модифікування нанопорошку рідинофазним методом з використанням термохімічної обробки сумішами окислювачів приводить до зниження значень електрофоретичної рухливості в 1,1–7,5 рази та електрокінетичного потенціалу в 1,1–7,3 рази.
Методом діелькометріі встановлено, що тангенс кута діелектричних втрат нанопорошків алмазу марок АСУД-90 – АСУД-99 знаходяться в інтервалі 0,3046 - 0,3146. Модифікування нанопорошку марки АСУД-90 за допомогою рідинофазової термохімічної обробки призводить до зміни інтервалу тангенсу кута діелектричних втрат0,2450-0,3249). За ступенем підвищення співвідношення тангенсу кута діелектричних втрат при вологості 100 % до вологості 0 % способи модифікування нанопорошків можна розташувати наступним чином: модифікування з використанням плаву лугів (зразок асуд-90-1, S=12,8%)< суміші хромової та сульфатної кислот (зразок асуд-90-3, S=13,8 %) <суміші нітратної та сульфатної кислот (зразок асуд-90-2, S=20,8 %)
Посилання
1. Danilenko V.V. Synthesis and sintering of diamond by explosion.(Moscow: Energoatomizdat, 2003). [in Russian].
2. Novikov N.V., Bogatyreva G.P. Nanodiamonds of static and detonation synthesis and the prospect of their application . Superhard materials, 2008. 2: 3. [in Russian]. https://doi.org/10.3103/S1063457608020019
3. Shpak A.P., Ulberg Z.R. Colloidal-chemical foundations of nanoscience.( Kyiv: Academperiodika, 2005). [in Russian].
4. Chukhaeva S.I., Detkov A.P., Tkachenko P.Ya., Toropov A.D. Physicochemical properties of fractions isolated from ultradispersed diamonds. Superhard materials, 1998. 4: 29. [in Russian].
5. Nikitin Yu.I., Uman S.M., Kobernichenko L.V., Martynova L.M. Synthetic diamond powders and pastes. (Kyiv: Naukova dumka, 1992).[in Russian].
6. Bazaliy G.A. Study of the electrokinetic potential of diamond nanopowders of detonation synthesis. In: Rock-cutting and metal-working tool - technique and technology for its manufacture and application. (Kyiv: ISM them. V.N. Bakul, NAS of Ukraine, 2013. 16: 329).[in Russian].
7. Bogatyreva G. P., Marinich, M. A., Bazaliy, G. A., et al. Physicochemical properties of different grades of detonation-synthesized nanodiamonds. In: Detonation Nanodiamonds: Technology, Properties and Applications. Proc. of the 3rd Int. Sympos (1-4 July, 2008, St.-Petersburg, Russia). P. 137.
8. Olyinik N.O., Petasyuk G.A., Ilnitska G.D., Bazaliy G.A., Pyura G.G., Tsiba M.M. Physical and chemical characteristics of modified synthetic diamond nanopowders . Mizhvuz. zb. sciences. prats "Naukovі notatki". Lutsk, 2017. 59 : 211. [in Ukranian].
9. Vasilenko А.А. Materials Science. Electrical materials: textbook. Allowance.(Krasnoyarsk, 2018). [in Russian].
10. Technical conditions (ТU U 26.8-05417377-177:2007). Ultradispersed diamond nanopowders.. Introduced for the first time. 27.09.07. Ident. code No. 02568182/033000. - Kyiv: : Ukrmetrteststandart. [in Russian].
11. Method for determining electrokinetic potential of powders of diamond detonation synthesis (M 28.5-277:2008). Kyiv: ISM NANU, 2008. [in Russian].
12. Method of determining the dielectrical input in dispersed powders of superhard materials (M 23.9-310:2014). Kyiv: ISM NANU, 2014. [in Russian].
13. Method of determining the electrical resistivity of dispersed powders of superhard materials (M 23.9-303:2014). Kyiv: ISM NANU, 2014. [in Russian].
14. Potapov V.А., Zurkan N.М., Shevchenko S.А. Study of the state of "systemic water" by dilcometry methods. Charkov, 2012. 1(41): 98-101. [in Russian].
