Нанопорошки широко применяются в качестве исходногоматериала при изготовлении сверхпроводников, солнечных батарей, фильтров и др.Однако при производстве возникает ряд сложностей. Так, долгое время ученыепытались найти способы предотвратить горение металлических наночастиц приконтакте с воздухом. Экспериментальные исследования показали, что для этого послесинтеза нанопорошков необходимо создать защитную пленку на их поверхности (пассивировать).Результат процесса ранее невозможно было спрогнозировать, он зависел только отопыта экспериментатора. Результаты новых исследований позволили построитьфизико-математическую модель пассивации металлических нанопорошков. Теперьпоявилась возможность объяснить этот процесс и предложить удобные методы работыс подобными материалами. Работаопубликована纯度和应用化学。ИсследованияподдержаныгрантомРоссийского научного фонда (РНФ).
Нанопорошкипредставляют собой мельчайшие частицы, размером менее 100 нанометров (такова,например, длина вируса). При переходе к таким маленьким размерам резко меняютсямногиенара，теплота испарения, энергия ионизации; вместе с этим возрастает химическаяактивность. Благодаря таким свойствам нанопорошки широко применяются в качествеисходного материала при изготовлении сверхпроводников, солнечных батарей,филприпоев, керамических и композиционных материалов, а также во многих другихобластях. Однако при производстве возникает ряд сложностей. Так, нанопорошки металловпир。Такойэффект возникает из-за их высокой химической активности и большой удельнойповерхности частиц. Для того, чтобы сделать производство и хранение безопасными,нанопорошки пассивируют. Пассивация — это создание тонкой защитной пленки на поверхности наночастиц,которая препятствует их самовозгоранию. Однако эти процессы на сегодняшний деньмало изучены. Российские ученые изИнститутаструктурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова РАН(Черноголовка) совестно с коллегами изИнститутаметаллургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН (Москва)провели ряд экспериментальных и теоретическихисследований в этой области.
Ученые экспериментальноизучили пассивацию компактных образцов, спрессованных в инертной среде газааргона, из пирофорных нанопорошков железа и никеля. Исследователи измеряливременную зависимость распределения температуры по поверхности образца синфракраснойкамеры。В ходе экспериментов удалось выяснить, что нагревспрессованного образца не равномерен: максимальная температура уменьшается сувеличением плотности образца, а процесс окисления ограничен подачей воздуха.Взаимодействие с воздухом интенсивнее всего происходит на поверхности и зависитот длительности нахождения образца на воздухе. Ученые также провелитеоретический анализ, результаты которого качественно согласовывались с экспериментальнымиданными.
«Актуальностьпроделанной работы заключается в создании новых научно обоснованных методовпаситехнологической безопасности, при этом долговременно сохраняя уникальныефизико-химические свойства наночастиц, — рассказываетМихаилАлымов, руководитель проектапо гранту РНФ, доктор технических наук, член-корреспондент РАН, директорИнститута структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г.Мержанова РАН (ИСМАН). —Исследования направлены на снижение риска возникновения техногенных аварий припроизводстве, переработке, транспортировке и хранении нанопорошков, исоответственно, на обеспечение безопасности людей, работающих в этой сфере».
Картинка. Инфракрасная（a）我的名字是в потоке сухого воздуха. （现场-образца (большой крест на кадрах видеосъемки). 马克斯температуры измеряемой области. 最小值измеряемой области). Источник: Михаил Алымов/ИСМАН.