Перевод названия: ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2018
Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2018-19-4-698-702
Ключевые слова: кварцевая керамика, углеродные нанотрубки, композитные материалы, quartz ceramics, carbon nanotubes, composite materials
Аннотация: Today, there are many papers showing the effectiveness of the use of carbon nanotubes as additives to composites. Their use in polymers is especially successful, but the efficiency of their use in ceramics poses many questions. The aim of the work was to study the effect of the addition of carbon nanotubes on the properties of ceraПоказать полностьюmics. For this purpose, pure silica, obtained by the hydrolysis of tetraethoxysilane in an alkaline medium, was taken as a model. The obtained granules of the material were well sintered at 900 ° C and it was decided to compound this material with carbon nano- tubes. Depending on the method of introducing, the result turned out to be diametrically opposite. Nanotubes intro- duced during the synthesis of silica played a role in the formation of silicon dioxide grains and effectively compacted the material, increasing its hardness. On the contrary, nanotubes grown in ceramic pores wedged the grain of silicon dioxide, making the material softer. In the first case, it is important to note that the synthesis of ceramics is not affected by the synthesis of nanotubes. In turn, nanotubes always affect the process of forming ceramics. This influence leads to a change in the structure of the grains of ceramics, and as a consequence of the mechanism of interaction between them, which in turn changes the density and strength of the ceramics. In the second case, in order to grow nanotubes in the pores and cavities of the ceramic material, one must first im- pregnate the ceramic material with a catalyst. Thus, there is a requirement for a precursor of the catalyst - the absence of its interaction with ceramics. The second requirement is for inertness of the ceramics, both to the catalyst and to the entire synthesis process. In addition, it is necessary that the structure of the pores does not change during the synthesis, i.e. they did not close during the synthesis of nanotubes, but provided transportation of the starting materials and reac- tion products. Therefore two mechanisms that affect the formation of a composite ceramic material have been described. The described composite can be used in the rocket and space industry for compounding ceramic fairings and thermal insu- lation. На сегодняшний день существует множество работ, показывающих эффективность использования угле- родных нанотрубок в качестве присадок к композитам. Особенно удачно их применение в полимерах, однако эффективность их использования в керамиках оставляет много вопросов. Цель статьи - изучение влияния до- бавки углеродных нанотрубок на свойства керамики. Для этого в качестве модельной среды был взят чистый кремнезём, полученный методом гидролиза тетраэтоксисилана в щелочной среде. Полученные гранулы мате- риала хорошо спекались при 900 °С, и было решено компаундировать этот материал углеродными нанотруб- ками. В зависимости от способа введения результат оказался диаметрально противоположным. Нанотрубки, вводимые в процессе синтеза кремнезёма, играли роль в формировании зёрен диоксида кремния и эффективно уплотняли материал, повышая его твёрдость. Напротив, нанотрубки, выращенные в порах керамики, раскли- нивали зёрна диоксида кремния, отчего материал становился мягче. В первом случае важно отметить, что на процесс формирования керамики не влияет синтез нанотрубок. В свою очередь, нанотрубки всегда влияют на процесс формирования керамики. Это влияние приводит к изменению структуры зёрен керамики и, как следствие, механизма взаимодействия между ними, что, в свою очередь, меняет плотность и прочность керамики. Во втором случае, чтобы вырастить нанотрубки в порах и полостях керамического материала, нужно прежде напитать керамический материал катализатором. Таким образом, возникает требование к прекурсо- ру катализатора - это отсутствие взаимодействия его с керамикой. Вторым требованием, очевидно, будет являться требование к инертности керамики, как к катализатору, так и ко всему процессу синтеза. Кроме того, необходимо, чтобы в процессе синтеза не менялась структура пор, т. е. они не закрывались в процессе синтеза нанотрубок, а обеспечивали транспорт исходных материалов и продуктов реакции. Таким образом, были описаны два механизма, влияющие на формирование композитного керамического материала. Описываемый композит может быть использован в ракетно-космической отрасли для компаун- дирования керамических обтекателей и теплоизоляции.
Журнал: Сибирский журнал науки и технологий
Выпуск журнала: Т. 19, № 4
Номера страниц: 698-702
ISSN журнала: 25876066
Место издания: Красноярск
Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева