ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ ПОРОШКОВ И ИХ КОМПОЗИТЫ

Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 6. №3. 2020

https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/52

УДК 54.053 https://doi.org/10.33619/2414-2948/52/05

AGRIS P07

ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ ПОРОШКОВ И ИХ КОМПОЗИТЫ

©Жогаштиев Н. Т., Киргизский государственный технический университет, г. Бишкек, Кыргызстан, nurlanjoker86@mail.ru

ELECTRON MICROSCOPIC STUDY OF CARBON POWDERS AND THEIR COMPOSITES

©Zhogashtiev N., Kyrgyz State Technical University, Bishkek, Kyrgyzstan, nurlanjoker86@mail.ru

Аннотация. Первичные ультрадисперсные углеродные порошки получали с использованием золь-гель метода и сушки в сверхкритической жидкости с использованием различных углеродных сырьевых ресурсов. Путем термообработки при 1000-1100 °C были получены ультрадисперсные углеродные порошки. Свойства первичных ультрадисперсных углеродных порошков и продуктов их отжига были исследованы с помощью сканирующего электронного микроскопа Tescan Vega 3 SEM (СЭМ). Результаты показывают, что исходные материалы влияют на структуру получаемых ультрадисперсных углеродных порошков.

Abstract. Primary ultrafine carbon powders were obtained using the sol-gel method and drying in a supercritical fluid using various carbon raw materials. By heat treatment at 1000-1100 °C, ultrafine carbon powders were obtained. The properties of primary ultrafine carbon powders and their annealing products were studied using a Tescan Vega 3 SEM scanning electron microscope (SEM). The results show that the starting materials affect the structure of the resulting ultrafine carbon powders.

В последние годы направление современных научных исследований, связанные с синтезом и анализом структуры новых углеродных нанопоршков полученной, на основе доступных минерально-сырьевых ресурсов, интенсивно развивается, поскольку они могут обладать новыми перспективными функциональными свойствами в силу их высокой дисперсности [1-5].

Известно, что при повышении температуры термообработки очищенных порошков углерода от 1000 до 1200 °C в вакуумной среде, начинает формироваться кристаллическая структура и в результате углеродная масса активно графитизируется [2].

Экспериментально исследовались формы частиц углеродного порошка, полученные таким способом, а также кристаллические структуры изготовленных цилиндрических образцов с помощью сканирующего электронного микроскопа Tescan Vega 3 SEM [4].

Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 6. №3. 2020

https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/52

Исследования химического состава углеродного порошка и изготовленных образцов на их основе проводились с помощью энергодисперсионной приставки сканирующего электронного микроскопа Tescan Vega 3 SEM.

В работе представлены результаты исследования полученного порошка на основе термической обработки с нанесенной на него графитовой оболочкой. В качестве твердой основы использовали композит, полученной на основе порошка углерода. На Рисунке 1а представлено изображение композита из порошков углерода до термообработки, а на Рисунке 1б — после термической обработки при температурах от 1000 до 1200 °C.

Из Рисунка 1а видно, что полученный продукт — из высокодисперсных порошков углерода, а после термической обработки происходит агломерации порошков.

Рисунок 1. Изображение композита из порошка углерода до (а) и после (б) термической обработки.

На основе полученных электронно-микроскопических изображений (Рисунок 1), установлено, что форма частиц углеродного порошка, в основном зависит от метода их получения и могут иметь гексагональной, тетраэдрической, сферической, губчатой, осколочной, или чешуйчатой формы.

Полученные частицы разной формы, преимущественно обладают размерами порядка 459-1078 нм, состоящие, по-видимому, еще из более тонкодисперсных образований. Результаты исследований порошков в виде микрофотографий и размеры нанопорошков представлены на Рисунке 2.

Химический состав углеродного порошка представлен в Таблице и на Рисунке 3.

Таблица.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ УГЛЕРОДНОГО ПОРОШКА ДО И ПОСЛЕ ТЕРМООБРАБОТКИ

Название спектра Спектр + до термообработки Название спектра Спектр + после термообработки

C 89,99 C 94,97

Mg 0,42 Mg 0,21

Al 0,19 Al 0,30

Si 0,14 Si 0,12

S 1,73 S 1,95

Ca 7,53 Cl 0,09

Сумма 100,00 Ca 2,34

Сумма 100,00

^ei™ Тип лицензии СС: Attribution 4.0 International (СС BY 4.0) 45

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 6. №3. 2020

https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/52

d=°i28aoenm

nm»&, : f

d ■ 511 07 nm >8» A = 205141 21 nrrr

d =» 1078 29 nm A ■ 913192 37 nm*

d = 609 21 nm A-291488 91 nm&

- 459.59 ЦВ^Я^^НШ A - 165892 25 nm& I

SEM HV: 20.0 kV Dot: SE | | i ;

View field: 26.4 \\im Date(m/d/y): 06/10/19 5 iim SEM MAG: 9.00 kx Станислав Паров

Рисунок 2. Сканирующий электронно-микроскопический снимок внешнего вида углеродного порошка после термообработки, температура 1000-1200 °С.

Рисунок 3. Химический состав композита до (а) и после (б) термообработки.

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 6. №3. 2020

https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/52

Исследования показали, что углеродный порошок в основном, имеет кристаллическую форму алмаза, с незначительным количеством сателлитов. Поверхность частичек порошка углерода имеет выраженную различную геометрическую форму.

Полученный, таким способом, композит углеродного порошка характеризуется высокой дисперсностью и низкой степени кристаллизованности, что предопределяет его высокую химическую активность. С этой точки зрения такие высокодисперсные порошки углерода имеет большую перспективу для получения на их основе различных композитных материалов.

Из полученных данных можно сделать следующие выводы:

Исследуемый порошок композита при термической обработке имеет кристаллическую форму алмаза.

Химический анализ показывает, что углерод в композите из углеродного порошка имеет 89,99% а после его термической обработки (до 1200 °С) содержание углерода увеличивается до 94,97%, в то же время кремний до термообработки — 1,73% а после — 1,95%, кальций — 7,53% а после — 2,34%.

Наряду с этим полученный порошок обладает высокой дисперсностью с размерами от 459 нм до 10780 нм и имеет высокую химическую активность.

Список литературы:

References:

^ei™ Тип лицензии CC: Attribution 4.0International (CCBY 4.0) 47

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 6. №3. 2020

https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/52

Работа поступила Принята к публикации

в редакцию 19.02.2020 г. 24.02.2020 г.

Ссылка для цитирования:

Жогаштиев Н. Т. Электронно-микроскопическое исследование углеродных порошков и их композиты // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №3. С. 44-48. https://doi.org/10.33619/2414-2948/52/05

Cite as (APA):

Zhogashtiev, N. (2020). Electron Microscopic Study of Carbon Powders and Their

Composites. Bulletin of Science and Practice, 6(3), 44-48. https://doi.org/10.33619/2414-2948/52/05 (in Russian).