🗊Презентация Электроимпульсная технология получения ультрадисперсных материалов

ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность: 05.09.10 – Электротехнология Научный руководитель: д. т. н., профессор кафедры ТОЭ СПбГЭТУ Гончаров Вадим Дмитриевич

Актуальность темы: анализ рынка УДЧ

Проблемы современных технологий производства, хранения и применения УДЧ Агломерирование при хранении (получение и использование УДЧ разнесены во времени); Агломерирование после нанесения (низкая адгезия); Высокая себестоимость получения (малая производительность систем и высокая стоимость оборудования); Фрактальная кристаллическая структура (получены химическими методами); Высокая стоимость хранения и нанесения (хранение в специальных ПАВах).

Перспективные физические методы получения УДЧ Импульсное лазерное излучение* Р=109 Вт/см2 Импульсный электровзрыв проводника** Р=108-109 Вт/см2 Модулированный вакуумный дуговой разряд с интегрально-холодным катодом*** Р=108 Вт/см2

Конструкция рельсового ускорителя (РУ)

Цель и задачи исследования Цель: разработка технологии прямого нанесения на подложку ультрадисперсных частиц, получаемых с помощью импульсного электромагнитного диспергирования материалов электродов, за счет воздействия на их поверхность энергии плазменного сгустка, перемещающегося вдоль их поверхности под действием собственного магнитного поля.

Выводы по 1 главе 1. Существующие методы не позволяют эффективно нано­сить УДЧ на подложку с хорошей адгезией, что требует развития новых подходов к данной задаче; 2. Наиболее оптимальный путь развития — физическая технология, ис­пользующая самостоятельное каскадное деление предварительно созданной капли. Напри­мер, вследствие эффекта релеевской неустойчивости; 3. Получение УДЧ размером менее 500 нм требует воздействия на материал интенсивного потока энергии. Удовлетворительная адгезия обеспечения высокая энергия по­лучаемых частиц для. Сочетание тре­буемых свойств присуще рельсовому ускори­телю. существующие конструкции таких систем не вполне пригодны из-за того, что образующиеся УДЧ просто попадают с одного рельса на другой. Таким образом, для эффективного синтеза УДЧ требуется их существенная модификация; 4. Эффективное получение УДЧ будет достигаться при значительной длине пробега разряда по поверхности электродов РУ, при сохранении постоянства его свойств. Это предъявляет высокие требования к системе питания РУ, которая должна обладать возможностью хорошего согласования с разрядом и формиро­вания при этом импульса тока заданной формы. Таким требованиям отвечают системы питания на основе ОИЛ; 5. Протекание в технологической системе импульсных токов малой дли­тельности приводит к нестационарному характеру их индуктивности и актив­ного сопротивления. Аппарат расчета таких систем на сегодня развит слабо и требует дополнительной разработки; 6. Низкая производительность Применение широко распространенных систем инициации основного раз­ряда, использующих электрический взрыв проводника, не позволит достичь удо­влетворительной производительности РУ при получении УДЧ, поскольку они требуют обслуживания после небольшого количества циклов работы. Выходом из данной ситуации может стать применение систем инициации разряда путем предварительной ионизации разрядного промежутка.

Метод расчета взаимодействия импульсов сложной формы с проводящими материалами

Верхняя оценка ширины спектра физического импульса по амплитудному критерию

Динамика активного сопротивления проводника при протекании импульса тока сложной формы

Выводы по 2 главе

Модификация конструкции РУ для получения УДЧ

Схема процесса диспергирования материала электродов

Система инициации разряда

Моделирование процесса инициации основного разряда: постановка задачи

Моделирование процесса инициации основного разряда: результаты

Моделирование процессов в системе питания разряда: схема замещения

Экспериментальная установка для получения УДЧ металлов

Процессы в системе питания основного разряда: сравнение модели с экспериментом

Процессы в системе питания разряда: результаты экспериментального исследования

Процессы в системе питания разряда: результаты экспериментального исследования (продолжение)

Выводы по 3 главе

Диагностика размеров УДЧ на подложке

Распределение УДЧ на подложке по характерному размеру

Воздействие разряда на электроды

Результаты нанесения УДЧ на подложку

Пористая структура

Выводы по 4 главе

Научная новизна работы 1. Предложен способ получения ультрадисперсных частиц путем диспергирования материала электродов в мощном импульсном разряде, движущемся вдоль них под действием собственного магнитного поля. Предложенный способ защищен патентом РФ на изобретение №2471884; 2. Предложен подход к описанию взаимодействия импульсов электромагнитного поля сложной формы с проводящими материалами, основанный на спектральном представлении импульсов и классической теории взаимодействия гармонического электромагнитного поля с веществом; 3. Предложен метод определения верхней оценки ширины спектра физического импульса произвольной формы, не требующий предварительного расчета спектра сигнала.

Научные положения, выносимые на защиту 1. Предложен способ получения ультрадисперсных частиц путем диспер­гирования материала электродов в импульсном разряде, движущемся под дей­ствием собственного магнитного поля, физическая реализация которого позво­ляет получить УДЧ металлов с размерами в диапазоне 10...500 нм; 2. Предложенный подход к описанию взаимодействия импульса электро­магнитного поля сложной формы с проводящим материалом позволяет опреде­лить эффективную глубину проникновения такого импульса в материал; 3. Верхняя граница ширины спектра физического импульса произвольной формы длительностью может быть определена без предварительного опреде­ления его частотных характеристик по выражению , где — функция, описывающая импульс, а — доля максимальной амплитуды спектра, значения ниже которой принимаются несущественными; 4. В созданной экспериментальной технологической установке инициация основного разряда с помощью системы предварительной ионизации разрядного промежутка происходит вследствие пробоя между расширяющимися областями нагретого газа.

Спасибо за внимание!