Получение металл/углеродных нанокомпозитов и возможности применения

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
39

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2012. Вып. 1

УДК 536.7+541:539 

В.В. Тринеева, М.А. Вахрушина, В.И. Кодолов 

ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛ/УГЛЕРОДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ И ВОЗМОЖНОСТИ 
ПРИМЕНЕНИЯ

Рассмотрен способ получения металл/углеродных нанокомпозитов и варианты применения их в качестве модификаторов материалов различного назначения.

Ключевые слова: металл/углеродный нанокомпозит, сверхмалые количества, модификация композиционных 
материалов, тонкодисперсные суспензии.

Введение

Уникальные свойства наноструктурированных композитов, образуемых при внедрении наноча
стиц в композиционные материалы, в последнее время привлекают пристальное внимание исследователей. Эти свойства определяются именно нанометрическими размерами внедряемых частиц и не наблюдаются для частиц большего размера.  Исследования в этой области показывают, что наноструктурированные материалы обладают характеристиками существенно более высокими, чем аналогичные композиции с хаотическим расположением частиц.  Наночастицы способны стимулировать процессы самоорганизации. Эта особенность наночастиц позволяет определить ту часть нанотехнологии, 
которая связана с их применением, как технологию, позволяющую использовать способность наночастиц стимулировать самоорганизацию систем для направленного получения материалов с требуемыми свойствами.  

Экспериментальная часть

Отличительной чертой рассматриваемого способа получения металл/углеродных нанокомпози
тов является широкое применение независимых, современных, экспериментальных и теоретических 
методов анализа для обоснования предлагаемого способа и исследования полученных композитов 
(квантово-химические расчеты, методы просвечивающей электронной микроскопии и электронной 
дифракции, метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, рентгенофазовый анализ и др.). 
Разработанный способ в зависимости от условий проведения процесса позволяет синтезировать широкий круг металл/углеродных нанокомпозитов по составу, размеру и морфологии. При его осуществлении возможно применение вторичного металлургического и полимерного сырья.  Таким образом, 
существует возможность регулирования структуры нанокомпозита для расширения функций его 
применения, причем без предварительной функционализации. Управляя размерами и формой наноструктур путем изменения металлсодержащей фазы и нанореакторов полимерной фазы, можно в определенных рамках придавать материалам совершенно новые, практически выгодные свойства, резко 
отличающиеся от обычных материалов.

Суть метода заключается в координационном взаимодействии функциональных групп полиме
ра и соединений 3d-металлов в результате совместного измельчения металлсодержащей и полимерной фаз (рис. 1). Далее, по установленному с помощью термогравиметрии и дифференциального термического анализа температурному режиму, осуществляется термолиз полученной композиции. При 
этом происходит карбонизация полимера, частичное или полное восстановление соединений металлов и структурирование углеродного материала в виде различных по форме и размеру наноструктур.  

Рис. 1. Механизм образования наноструктур в нанореакторах полимерных матриц