Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
физико-математических наук: 01.04.07 – Физика конденсированного
состояния. — Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН. —
Новгород Великий, 2009. — 54 с.
Цель работы состояла в теоретической разработке
механизмов формирования фуллеренов и углеродных нанотрубок, а также
её приложении к методам получения этих наноуглеродных
материалов.
Новизна работы состоит в том, что
впервые реализовано описание сборки фуллеренов из многокольцевых углеродных кластеров, учитывающее многообразие путей сборки;
впервые показаны факторы, определяющие на уровне кинетики сборки фуллеренов минимальный размер наблюдаемых фуллеренов и выделенность фуллеренов c «магическими» размерами;
впервые проведен самосогласованный расчет эволюции углеродного пара от атомов до фуллеренов в дуговом методе их синтеза;
впервые разработана аналитическая модель синтеза углеродных нано-трубок на поверхности каталитических частиц, пересыщенных углеродом, способная предсказать результат синтеза – число зародышей нанотрубок, размер и тип нанотрубки, возможность сшивания нанотрубок в пучки;
впервые рассмотрены возможные модели формирования нанотрубок при электрохимическом их синтезе и продемонстрировано существование производства, могущего быть использованным для получения нанотрубок и материала с высоким содержанием нанотрубок;
впервые предложен и реализован метод получения углеродных нанотрубок и нановолокон на основе процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) из разнообразных твердотельных носителей углерода.
Практическая значимость. Разработанные в диссертации методы расчета дугового производства фуллеренов позволяют сформулировать рекомендации к конструкторской разработке установок нового поколения с более высоким уровнем характеристик (количество производимой сажи, процент фуллеренов, ресурс работы).
Модель каталитического синтеза углеродных нанотрубок позволяет интерпретировать значительное количество экспериментальных данных и разрабатывать новые модификации такого синтеза.
Описанные в диссертации методы получения и направления практического использования материалов, содержащих углеродные нанотрубки и нановолокна (углеродсодержащие шламы производства щелочных металлов, продукт СВС-синтеза), могут быть реализованы в условиях производства.
Новизна работы состоит в том, что
впервые реализовано описание сборки фуллеренов из многокольцевых углеродных кластеров, учитывающее многообразие путей сборки;
впервые показаны факторы, определяющие на уровне кинетики сборки фуллеренов минимальный размер наблюдаемых фуллеренов и выделенность фуллеренов c «магическими» размерами;
впервые проведен самосогласованный расчет эволюции углеродного пара от атомов до фуллеренов в дуговом методе их синтеза;
впервые разработана аналитическая модель синтеза углеродных нано-трубок на поверхности каталитических частиц, пересыщенных углеродом, способная предсказать результат синтеза – число зародышей нанотрубок, размер и тип нанотрубки, возможность сшивания нанотрубок в пучки;
впервые рассмотрены возможные модели формирования нанотрубок при электрохимическом их синтезе и продемонстрировано существование производства, могущего быть использованным для получения нанотрубок и материала с высоким содержанием нанотрубок;
впервые предложен и реализован метод получения углеродных нанотрубок и нановолокон на основе процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) из разнообразных твердотельных носителей углерода.
Практическая значимость. Разработанные в диссертации методы расчета дугового производства фуллеренов позволяют сформулировать рекомендации к конструкторской разработке установок нового поколения с более высоким уровнем характеристик (количество производимой сажи, процент фуллеренов, ресурс работы).
Модель каталитического синтеза углеродных нанотрубок позволяет интерпретировать значительное количество экспериментальных данных и разрабатывать новые модификации такого синтеза.
Описанные в диссертации методы получения и направления практического использования материалов, содержащих углеродные нанотрубки и нановолокна (углеродсодержащие шламы производства щелочных металлов, продукт СВС-синтеза), могут быть реализованы в условиях производства.