Металлические наночастицы и нанопроволоки в углеродных оболочках (наноарматура)
Предприятия - предприятия

ОАО «ИЭМЗ «Купол»» совместно с научно-образовательным центром мезоскопии УдНЦ УрО РАН(проф., д.х.н. В.И. Кодолов, доц., к.т.н. А.Ю. Бондарь, доц., к.т.н. Н.В. Семакина, аспирант И.И. Благодатских, аспирант Ю.М. Васильченко, аспирант В.В. Тринеева) разработана  технология  получения  наночастиц и нанопроволок  в углеродных  оболочках  в  нанореакторах  гелей  поливинилового спирта или вторичного  полимерного сырья (ПВХ или ПВА) тремя способами.  В качестве металлсодержащего сырья используются соли металлов или смеси солей  и  оксидных  соединений  металлов, включая ультрадисперсные порошки на основе  металлургической пыли Норильского ГОК и ОАО «Ижсталь». Предлагаемые способы осуществляются с использованием «золь-гель»  метода, механохимических, термохимических и электрохимических приемов синтеза наноструктур. После операций выделения из  полуфабрикатов получены нанопленки с металлсодержащей нанофазой между ними (максимальная температура при  термохимическом окончании не превышает 200°C) и цилиндрические или шаровидные углеродные наночастицы с металлсодержащей  нанофазой  внутри (максимальная температура при термохимическом окончании не превышает 400°C).  

Описание продукции:
Нанопленки, гигантские фуллерены, нанотрубки, заполненные металлами или их соединениями, обладающие магнитными свойствами. Толщины нанопленок составляют не более 10нм, а диаметры цилиндрических и шаровидных наночастиц не превышают 150нм. Между нанопленками находятся нанокристаллы соединений таких металлов, как медь, кобальт, никель, железо, серебро. Внутри тубуленов  находятся металлические нанопроволоки диаметром до 40нм и длиной до 1 мкм, толщина углеродной оболочки не более 5 нм.

 

 Нанотрубка

Многослойные нанотрубки

с никелем внутри                                     

 Нанокристалл

Нанокристалл никеля 

в углеродной оболочке

 Нанопленка

Нанопленки с нанокристаллами никеля    

Нанопроволока

 

 

 

 

 

 

Медная  нанопроволока

в  углеродной оболочке                  

 Наночастица

Медные и никелевые наночастицы  

 Наноарматура

Наноарматура из медных нанопроволок

 

Назначение продукции:
Основное назначение нанопродукта – модификация свойств крупнотоннажных материалов сверхмалыми количествами, например, пенобетонов (0,01-0,001% добавки наноразмерного модификатора).

Области применения нанопродуктов:
Сорбенты токсичных веществ, сорбенты водорода для водородной энергетики, полуфабрикаты для создания наногальванических  элементов, исходные материалы для наноэлектроники и нанометаллургии, носители для пролонгирования действия лекарственных средств, сырьевые источники для магнитных эластомеров.

Полученные нанопродукты отличаются низкой себестоимостью, способы получения их являются ресурсо- и энергосберегающими. Аналогов  подобных производств за рубежом нет.

При получении пенобетона использование наноструктур позволяет достичь следующих результатов:

  • повышение  прочности  и  трещиностойкости  пенобетона  и  др. бетонных  изделий  (в  1,6-2  раза).  При  этом  массовая  доля  добавки будет составлять порядка 0,001 -0,01% по массе;
  • уменьшение  содержания  цемента  в  пенобетоне  при  неизменной прочности;
  • улучшение теплоизоляционных свойств пенобетона в 1,2 раза;
  • уменьшение расхода пенобетона при неизменных теплоизоляционных показателях;
  • повышение эксплуатационных свойств пенобетона (снижение усадки, однородная,  ровная  поверхность,  более  полное  заполнение  пустот) при минимальной плотности.