В настоящее время одним из основных направлений в развитии науки и технологий, является поиск новых материалов для промышленности. Несмотря на то, что применение наноматериалов в настоящий момент не очень широко, эта часть науки имеет большие перспективы и высокие темпы развития.
Особый интерес представляют композитные материалы с наночастицами, улучшающими свойства материала, например, за счет повышенной площади поверхности частиц.
Актуальность: В данный момент наиболее изучаемым видом композитов с наноструктурами являются материалы на основе полимеров.
Однако стеклоуглеродные композиты, модифицированные
наночастицами металла, имеют большое практическое значение. Они могут применятся в качестве электродов химических источников тока, устройств для очистки воды, конденсаторов высокой ёмкости. Данная работа заключается в разработке нового метода получения стеклоуглеродных композитов, изучении их морфологии и структуры, а также анализе влияния условий синтеза на размер частиц.
Цель работы: Выработать методику получения композитного материала металл-углерод, а также провести физико-химический анализ композита.
Цель поставленная при выполнении работы достигнута, были получены девять образцов композита металл-стеклоуглерод. Показана эффективность разработанного метода для получения композитов металл-стеклоуглерод на примере кобальта, никеля и меди. Для каждого композита был проведён физико-химический анализ.
1. На основании полученных данных можно сказать об успешном получении композитов металл-стеклоуглерод. В основной, верхней части слитков частицы металла равномерно распределены в углеродной матрице.
2. В композитах с медью дисперсной фазой являются микрочастицы меди 500-900нм, в образцах с никелем и кобальтом включения представляют собой нано- или субмикронные частицы размером 70нм-3мкм. Размеры частиц в компазитах преведены в таблице 23.
Таблица 23 размеры частиц металлов в композитах, нм.
Си Co Ni
HPhtal 500-900 50-250 300-400
(N-PA)2 3000-5000 70-750 450-500
(8-HQ)2 185-900 42-250 185-400
Причиной укрупнения частиц меди может быть более высокая скорость диффузии ее соединений на стадии существования раствора в полимере. При термолизе в интервале 200-400 °С образование оксида меди из органических соединений протекает с зарождением небольшого числа центров кристаллизации, к которым диффундируют из окружающего материала растворенные органические производные меди. Другой причиной может быть более быстрая диффузия атомов меди в материале при 700¬800 °С, поскольку эта температура ближе к температуре плавления меди, чем к температурам плавления кобальта и никеля.
3. Следует отметить образование графита в образцах, содержащих любые из трех солей кобальта, либо N-фенилантранилат никеля. Соли меди не стимулируют образование графита в композитах и углеродная матрица в них состоит из стеклоуглерода.
