Процессы повышения функциональных свойств материалов нанесением нанопокрытий

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра «Материаловедение в машиностроении»

Процессы повышения функциональных свойств материалов нанесением нанопокрытий 

Расчетно-графическая работа по учебной дисциплине

«Процессы получения наночастиц и наноматериалов»

Выполнил                                                                                    Преподаватель

Студент гр. НТ-701                                                                    д.т.н.,профессор

Устинов М.О.                                                                                      

Оценка:

ETS «____»,

балл «____»,

«____________»

Дата: «___»___________2019 г.

Новосибирск 2019.

Введение

В современном мире с каждым днём появляется всё больше материалов, обладающих особыми свойствами. Но в связи с неограниченными потребностями людей, им нужны материалы, обеспечивающие большой спектр характеристик, которые могли бы использоваться. Возможны 2 варианта:

1. Создание новых материалов, удовлетворяющих все наши требования;
2. Модифицирование поверхности уже имеющихся материалов.

Изобретение нового материала далеко не всегда дает те свойства, которые нам необходимы. С модифицированием поверхности всё обстоит куда легче. Оно происходит, в основном, за счет нанесения нанопокрытий, которые позволяют расширить количество свойств материала.

Нанопокрытия – это тонкие слои, либо размером от 1 до 100 нм, либо частицы которого имеют размеры от 1 до 100 нм, нанесенные на объект.

Оглавление

Введение        2

Свойства формируемых нанопокрытий        4

Технологии формирования покрытий нанометровой толщины        5

Вакуумное напыление        5

Лазерная абляция        6

Золь-гель метод        7

Детонационный синтез        9

Плазмохимическое осаждение из газовой фазы        10

Атомно-слоевое осаждение        10

Заключение        12

Список литературы        13

Свойства формируемых нанопокрытий

Нанесение нанопокрытия на поверхность образца позволяет усилить такие характеристики как:

• твердость и износостойкость (необходимы для режущих инструментов и головок жестких дисков);
• биосовместимость (используется на медицинских имплантатах для отсутствия никакой реакции отторжения с организмом);
• гидрофобность и олеофобность (выполняет функцию защиты сенсорных дисплеев от жира и воды);
• стойкость к воздействию высоких температур и агрессивных сред (для более длительного использования лопаток турбин самолетов в потоке горячих газов различных химических элементов);
• бактерицидность (возможность уничтожения всех микробов на медицинских инструментах для предотвращения заражения);
• анти-адгезионные свойства (предотвращение налипания чужеродных веществ, ускоряющих износ поверхности материала);
• гидрофильность (необходима для активирования поверхности перед нанесением нанопокрытий);
• непроницаемость/герметичность (способность покрытия препятствовать воздействию жидкости и газа на поверхность материала);
• скольжение/коэффициент трения (служит для уменьшения износа материала).

Технологии формирования покрытий нанометровой толщины

С развитием нанотехнологий появлялось всё больше методов получения наноматериалов. Не обошло стороной это и нанопокрытия. На данный момент, существует несколько способов их формирования:

1. Физические методы:

• Вакуумное напыление;
• Лазерная абляция;

1. Химические методы:

• Золь-гель метод;
• Детонационный синтез;
• Плазмохимическое осаждение из газовой фазы;
• Атомно-слоевое осаждение.

Вакуумное напыление

Представляет собой нанесение тонких покрытий на подложку в условиях вакуума (). Это позволяет беспрепятственно пролетать атомам от источника до подложки.[pic 1]

Источником атомов или молекул наносимого покрытия чаще всего выступает, либо тигель с заложенной порцией необходимого вещества, либо мишень, участок которой нагревается благодаря подачи сильного электронного, ионного или лазерного пучка.