Акустическая сепарация нанопорошков по размерам частиц: развитие метода и приложения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.08, кандидат наук Калашников Сергей Васильевич

• Калашников Сергей Васильевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Калашников Сергей Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ПО РАЗМЕРАМ НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ

1.1 Наноразмерные материалы

1.2 Влияние способа получения нанопорошков на их гранулометрический состав

1.2.1 Гранулометрический состав порошков, полученных газофазным синтезом

1.2.2 Гранулометрический состав порошков, полученных осаждением коллоидных растворов

1.2.3 Гранулометрический состав порошков, полученных плазмохимическим методом

1.2.4 Гранулометрический состав порошков, полученных методом электрического взрыва проводников

1.2.5 Механические методы получения ультрадисперсных порошков

1.3 Известные методы разделения частиц по размеру

1.3.1 Седиментационное разделение

1.3.2 Центрифугирование

1.3.3 Фильтрование

1.3.4 Адсорбционные методы

1.3.5 Аэродинамическое разделение

1.3.6 Акустическое разделение

1.3.7 Грохотание

1.3.8 Электромагнитное разделение

1.3.9 Броуновская диффузия

1.3.10 Вибрационная сегрегация

1.3.11 Гель-электрофорез и диэлектрофорез

Выводы по первой главе

Глава

ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методы и приборы, используемые при экспериментальном исследовании

2.1.1 Просвечивающая электронная микроскопия

2.1.2 Атомно-силовая микроскопия

2.1.3 Рентгеновский анализ

2.1.4 Центрифугирование

2.1.5 Метод динамического рассеивания света

2.1.6 Установка акустического разделения

2.1.7 Установка для определения температурного объемного коэффициента расширения резины и создаваемого ею давления

2.1.8 Растровая электронная микроскопия, твердомеры

2.2. Исследуемые образцы

2.3 Методология эксперимента

Выводы по второй главе

Глава

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ АКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА РАЗДЕЛЕНИЯ

3.1 Обзор работ, посвященных моделированию акустических течений

3.2 Численная модель потоков среды для бесконечного луча

3.3 Эксперимент по фигурам Хладни в рамках модели

3.4 Расчет векторного поля СКОРОСТИ над поверхностью кантилевера

3.5 Экспериментальная проверка влияния аэродинамических процессов на образование фигур Хладни

3.6 Компьютерное моделирование потоков газа и распределения частиц над колеблющейся пластиной

3.7 Физические причины перераспределения частиц по размерам

3.7.1 Гравитационно-механическая причина образования фигур Хладни с частицами, удерживающимися на пучности

3.7.2 Аэродинамическая природа образования фигур Хладни с частицами на пучностях

3.8 Итоговые замечания по моделированию

Выводы по третьей главе

Глава

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Экспериментальные данные по акустическому разделению наночастиц

4.1.1Эксперименты с Макрофигурами Хладни

4.1.2 Разделение на поверхности пьезоэлемента и кантилевера

4.2 Экспериментальные данные по дифференциации наночастиц по размерам в поле центробежных сил

4.2.1 Разделение при малом центробежном ускорении

4.2.2 Разделение при большом центробежном ускорении

4.2.3 Теоретическое обобщение экспериментальных данных по разделению в поле центробежных сил

4.3 Сравнительный анализ акустического и центробежного методов разделения

4.4 Возможная техническая реализация акустического метода разделения .... 115 Выводы по четвертой главе

Глава

ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОМАТЕРИАЛОВ, ИМЕЮЩИХ СУЖЕННЫЙ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ

5.1 Параметры порошков, используемых для модифицирования материалов

5.2 Модифицирование жидких кристаллов

5.2.1 Измерение диэлектрической анизотропии жидкокристаллических

пленок

5.2.3 Измерение дипольного момента наночастиц

5.3 Модифицирование силиконового компаунда

5.3.1 Результаты экспериментов

5.3.2 Внедрение результатов работы в производство

5.4 Модифицирование силумина

5.4.1 Введение

5.4.2 Экспериментальная часть

5.4.3 Результаты и обсуждения

Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение

АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВО

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Акустическая сепарация нанопорошков по размерам частиц: развитие метода и приложения»

ВВЕДЕНИЕ

Дисперсные системы чрезвычайно широко распространены в природе. Так, например, дисперсные системы и коллоидно-химические явления наблюдаются и далеко за пределами Земли. Как известно, межзвездная материя состоит главным образом из газов и пыли. Земля и водоемы, а также атмосфера, ее окружающая, представляют собой дисперсные системы. Реки планеты и ветры переносят миллиарды тонн породы, которая превращается в твердые частицы дисперсной фазы. Такими же частицами становятся также пыльца, семена и остатки растений. Растет применение дисперсных материалов в науке и различных отраслях техники.

Актуальность данного исследования определяется необходимостью эффективного практического применения и исследования различных нанодисперс-ных порошков. Большая часть методов получения нанопорошков дает продукт с широким гранулометрическим составом, что часто является недостатком при их применении.

Решение проблемы экспериментального разделения наночастиц, в том числе и в виде коллоидных систем, в первую очередь необходимы при решении задач современного материаловедения, микроэлектроники, аналитической химии, биохимии и др. Надежные методы разделения открывают новые возможности для сортировки и манипуляции частицами, клетками и органеллами в зависимости от их размеров. Нанодисперсные порошки широко применяются при производстве резиновых и смазочных материалов, эмалей, клеев, адсорбентов в хроматографии и медицине. Частицы различного размера имеют, как правило, разные свойства, которые не могут быть адекватно изучены, пока частицы не разделены на отдельные фракции с узким распределением по размеру. Важно, например, определение наиболее оптимального размера наночастиц для модифицирования полимеров, эмалей и резин [1].

В качестве основного объекта исследования выбран нанопорошок диоксида кремния, широко применяемый в настоящее время в различных областях промышленности. В частности, добавки на основе наночастиц диоксида кремния позволяют улучшить физико-механические свойства полимерных материалов, бето-

нов, керамик: повысить термостойкость, увеличить прочность и микротвердость. Это позволяет использовать получаемые материалы для решения новых прикладных задач [2,3,4]. При этом свойства композита или керамики начинают зависеть и от свойств ультрадисперсного материала, которые определяются преимущественно размером частиц. Так же в работе использован нанопорошок меди.

Учитывая это, для прикладного использования нанопорошков необходим метод массового их разделения по размерам. Учитывая малые размеры и массу наночастиц, необходима разработка новых или модификация существующих методов разделения.

Степень разработанности темы исследования

В 2007 г. эксперименты М. Доррестийна и др. (Базельский университет, Швейцария) [5] показали, что наноразмерные колебания кантилевера в жидкости или газе заставляют частицы, ранее покоящиеся на поверхности, двигаться либо к узлам, либо к пучностям стоячей волны в зависимости от их размеров, что определяется акустическими течениями среды. Агрегированные в пучностях и узлах частицы могут быть транспортированы в перпендикулярном направлении и разделены. Однако в приведенной работе авторы лишь показали возможность акустического разделения на основе заранее отобранных центрифугированием моноразмерных частиц двух массивов с размерами 4 и 0,5 мкм и при достаточно узких условиях. Теоретические модели относительно взаимодействия потоков среды и частиц над колеблющейся пластиной так же приводил Хенк Ян ван Гернер (Университет Твенте, Нидерланды) в 2013 г.

Однако до сих пор метод не используется из-за:

1. отсутствия исследований по разделению реальных нанопорошков, производимых различными методами и имеющих большой диапазон размеров частиц;

2. требуемой, согласно ранее проведенным исследованиям, высокой частоты колебаний для разделения наночастиц, и как следствие, малых размеров колеблющейся поверхности, трудностей при практическом применении;

3. ограниченностью (по точности) теоретических и экспериментальных данных о потоках вязкой среды над поперечно колеблющимися поверхностями;

4. отсутствия сравнительного анализа эффективности акустического разделения с другими известными методами, например, с центрифугированием.

В связи с этим целью работы является развитие метода акустического разделения наночастиц по размерам до практического применения, оценка его эффективности путем сравнения с разделением наночастиц в поле центробежных сил, определение влияния наночастиц с измененным гранулометрическим составом на опто-временные свойства жидких кристаллов, коэффициент температурного расширения кремнийорганической резины, микроструктуру и твердость силумина.

Конкретными задачами, решаемыми в рамках диссертации, являются следующие.

1. Анализ типичных распределений по размерам наночастиц, полученных различными методами; анализ современного состояния принципов разделения частиц с малыми размерами.

2. Моделирование процесса акустического разделения с целью выявления детальных закономерностей явления.

3. Проектирование, создание и отладка необходимых экспериментальных установок для разделения наночастиц акустическим методом и в поле центробежных сил с дальнейшим проведением экспериментов, подтверждающих принципиальную возможность разделения частиц по размерам акустическим методом, анализ результатов.

4. Проведение исследований для установления влияния размера частиц на свойства макроматериала: модифицирование жидких кристаллов, кремний-органической резины, силумина нанопорошками, имеющими измененный гранулометрический состав с целью улучшения их свойств.

Новизна предложенных методов

Известно, что на данный момент не существует отработанного практического использования метода разделения частиц, основанного на их взаимодействии с потоками среды, возникающими над колеблющейся поверхностью. Данный метод на сегодняшнее время является единственным методом разделения наноча-стиц, возможный без буферной жидкости и с физическим принципом, основанном

на размере частиц, а не их массе.

Научная новизна

1. Показана возможность разделения серийного нанопорошка по размерам частиц на поверхности колеблющейся пластины сравнительно больших размеров при прямых фигурах Хладни, что важно для практического использования метода, в отличие от ранних работ, проведенных с использованием отобранных микро- и наночастиц на микроразмерной поверхности и с инверсными фигурами Хладни. Впервые экспериментальным путем доказано, что причиной пространственного перераспределения частиц на колеблющейся пластине в зависимости от их размера являются потоки среды (газа, жидкости) над колеблющейся поверхностью.

2. Выявлена численным и компьютерным моделированием конфигурация и направления потоков над использующейся в эксперименте колеблющейся пластиной большого размера, отличающихся по направлению от ранее полученных. С использованием экспериментальных данных и результатов моделирования показана неоднозначность взаимодействия пластины, потоков и частиц различных размеров, впервые показана роль амплитуды колебаний на разделение частиц.

3. Экспериментально исследовано акустическое разделение в различных условиях - в различной буферной среде (воздух, вода), при разных давлениях, частоте колебаний и используемых видов частиц, в отличие от ранних работ, которые проведены в основном в воде, при постоянном давлении и составе частиц.

4. Установлено влияние на эффективность разделения нанопорошков в поле центробежных сил различных параметров поля и методик разделения, в том числе и каскадного, впервые проведено сравнение эффективности акустического разделения с центрифугированием.

Теоретическая и практическая значимость

Теоретическая значимость представлена нижеследующими пунктами.

1. Показано, что направление течений Шлихтинга и Релея имеют различное направление при прямых и инверсных фигурах Хладни, механизм сосредото-

чения частиц на узловых линиях колебаний различен для малых (от ~1 нм до ~10 мкм) и больших (более ~10 мкм) частиц.

2. Показано, что разделение частиц на поперечно колеблющейся поверхности зависит не только от частоты колебаний и вязкости среды, но и от амплитуды колебаний при неизменной частоте.

Практическая значимость работы представлена нижеследующим.

1. Создана экспериментальная установка для разделения дисперсионных материалов по размерам акустическим методом, позволяющая изменять параметры процесса и внешних условий разделения.

2. Получены нанопорошки диоксида кремния и меди с меньшим, чем у исходных, диапазоном размеров (от 60 до 125 нм) и различным средним диаметром частиц (от 7,5 до 50 нм) акустическим и центробежным способами.

3. Проведена опытно-промышленная апробация изделий из модифицированной кремнийорганической резины в условиях производства, показавшая изменение ее температурного расширения (на 44%) в зависимости от размера частиц модификатора.

4. Проведена опытно-промышленная апробация изделий из модифицированного силумина, показавшая изменение его твердости (на 18%) в зависимости от размера частиц модификатора.

Известно, что многие физико-механические свойства зависят от размеров и форм наночастиц. Получение и использование наночастиц с заданными размерами, полученные рассматриваемыми методами разделения, позволит создавать новые и модифицировать прежние материалы с контролируемыми параметрами, превосходящими полученные на данный момент.

Методология и методы исследования

В работе применялись как теоретические, так и экспериментальные методы исследований, использовались известные и надежные данные из области нелинейной акустики, гидродинамики, материаловедения, механики. Полученные результаты и выводы основываются на многочисленных собственных экспериментах, которые проводились на современном оборудовании центров коллективного пользования «Научные приборы» и «Прогресс» (БГУ и ВСГУТУ, г. Улан-Удэ),

центра коллективного пользования НИТУ «МИСиС» (г. Москва), лаборатории физики наносистем (БГУ, г. Улан-Удэ), на стендах и исследовательских установках Улан-Удэнского лопастного завода и Улан-Удэнского приборостроительного объединения.

Положения, выносимые на защиту

1. Возможность разделения нанопорошков по размерам частиц на колеблющейся поверхности твердой пластины (кантилевера) за счет образования прямых фигур Хладни (с концентрацией частиц не только на узлах колебаний, но и пучностях) при резонансных частотах 0,5-2 кГц и сравнительно больших размерах пластины (0,1^0,1; 0,02*0,2 м), что в прикладных задачах позволяет получать нанопорошки с заданным меньшим или большим средним размером частиц, чем у исходного.

2. Картина течений потоков среды над рассматриваемой экспериментальной моделью, полученная по результатам численного моделирования потоков среды над колеблющейся пластиной и позволившая объяснить механизм разделения частиц по размерам в этом случае; закономерности между размером разделенных частиц, амплитудой и частотой колебаний.

3. Причиной пространственного разделения частиц на колеблющейся поверхности являются потоки среды над ней, что экспериментально показано; это подтверждает выявленные закономерности разделения наночастиц и позволяет использовать метод в практических целях.

4. Эффект модифицирования кремнийорганической резины и силумина разделенными нанопорошками диоксида кремния, приводящий к изменению коэффициента теплового объемного расширения и создаваемого при этом давления у резины и микроструктуры и твердости у силумина в зависимости от размера частиц модификатора.

Достоверность полученных результатов и выводов, разработанных подходов и технологических приемов обеспечивается высоким уровнем аналитического оборудования, использованного в работе, статистическими методами обработки результатов, достоверность модели - логичностью и строгой научностью ее построений. В работе применены комплексы апробированных и сертифи-

цированных современных методов исследований дисперсных материалов, металлов, резин, гидродинамических и механических явлений, включая конечноэле-ментное компьютерное моделирование, статистическую обработку результатов и интерпретацию экспериментальных данных.

Апробация результатов исследования

Основные результаты работы были представлены и обсуждены на нижеследующих конференциях: «Инновационные технологии в науке и образовании» -международная научно-практическая конференция, г. Улан-Удэ, 2011; «Нанома-териалы и технологии. Наноструктурные системы в физике конденсированного состояния. Техника и технология наноматериалов» - 4-я всероссийская научная конференция с международным участием, г. Улан-Удэ, 2012; «Лазерно-информационные технологи в медицине, биологии, геоэкологии и транспорте»-XXI международная конференция, г. Новороссийск, 2014; «International congress on energy fluxes and radiation effects: 4-th international congress on high current electronics , modification of materials with particle beams and plasma flows, and radiation physics and chemistry of condensed mater» - г. Томск, 2014; «XI конференция по фундаментальным и прикладным проблемам физики (молодых ученых, аспирантов и студентов)» - г. Улан-Удэ, 2014 и 2015; «6-th international conference material science (ICMS 2017)», Улан-Батор, 2017; «Ежегодная конференция сотрудников, аспирантов и студентов БГУ» - г. Улан-Удэ, 2012, 2013 и 2014.

Публикации

Основное содержание диссертационной работы отражено в 4-х статьях, включенных в международные базы данных, 8-ми статьях из перечня ВАК, в 19-ти тезисах докладов, представленных на конференциях, и в 8-ми статьях в других журналах.

ГЛАВА 1

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ПО РАЗМЕРАМ НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ

1.1 НАНОРАЗМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Следует заметить, что в данной работе термин ультрадисперсные материалы и нанодисперсные (наноразмерные) материалы используются как синонимы и означают дисперсный материал с размером частиц, не превышающим 100 нм. Дисперсные материалы микронного размера принимаются в диапазоне 0,1 - 1 мкм. Установим, что термин "порошки" применим к высокодисперсным системам с размером частиц, меньшим некоторого значения, при котором сила взаимодействия между частицами становится соизмеримой с их весом [6, 7]. Используемый в работе термин «зерно» - это область сплошного твердого тела, имеющая кристаллическую структуру.

Получение и исследование свойств высокодисперсных порошков различных веществ являются актуальным разделом современной науки [8]. Нанопорош-ковые технологии позволяют получать изделия с совершенно новыми свойствами, а также внедрять нанопорошки в производство в качестве добавок для улучшения физико-механических, эксплуатационных характеристик различных технологических изделий. Изменение дисперсности порошков приводит к заметным изменениям их окислительных свойств, плотности, газонасыщенности, взрывоопасно-сти, токсичности и др., т.е. нанопорошки способны к более интенсивному взаимодействию с окружающей средой. Это взаимодействие, свойства нанопорошков в первую очередь определяется средним размером частиц и их распределением по размеру.

Таким образом, изучение характерных распределений по размерам нано-дисперсных материалов, полученных различным способом, а так же методов изменения среднего размера частиц полученного порошка является весьма своевременной и перспективной задачей.

1.2 ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ НА ИХ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Различные методы производства нанопорошков дают различные технические параметры конечного продукта, в том числе и различный гранулометрический состав.

Независимо от метода производства нанопорошков, основная их технологическая цель состоит в получении нанопорошков с как более возможным узким гранулометрическим составом. Гранулометрический состав (распределение по размерам) - содержание в порошке частиц различной крупности, в данной работе выраженное в процентах от количества частиц исследованного образца [9]. Сложной проблемой в этой области является проблема агломерации наночастиц, так как они всегда характеризуются очень высоким значением отношения поверхность/объем, и для них процесс агломерации является термодинамически выгодным.

Рассмотрим, с каким гранулометрическим составом продукт позволяют получить наиболее распространенные методы производства нанопорошков.

1.2.1 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ

ГАЗОФАЗНЫМ СИНТЕЗОМ

Газофазный синтез позволяет получать частицы размером от 2 нм до сотен нанометров [10, 11]. Можно получать частицы не только металлов и соединений, но и также сплавов. Метод конденсации паров в инертном газе наиболее часто используется как в научных целях, так в промышленном производстве.

Порошки диоксида кремния с высокой удельной поверхностью (под торговой маркой «Аэросил») получают по данной технологии путем осаждения из газовой фазы при сжигании SiQ4 - тетрахлорида кремния в смеси водорода и кислорода, окисления и гидролиза паров сложных эфиров кремния, а также SiF4 -тетрафторида кремния.

Частицы полученного порошка - сферической формы из аморфного кремнезема. При удельной поверхности порошка 50 - 200 м /г ширина его распределения по размерам не превышает 100 нм. Частицы «Аэросила» с более высокой

л

удельной поверхностью до 400 м /г менее однородны и часто представляют сростки более мелких частиц с тонкими зазорами между ними.

Из зарубежных производителей в нашей стране известна продукция германской химической компании «Evonik Degussa AG», которая использует для производства нанопорошков «Аэросил» химические методики синтеза.

В институте ядерной физики СО РАН разработан и реализован способ получения широкого круга веществ испарением исходных материалов на ускорителе электронов в атмосфере различных газов, с последующим охлаждением пара и улавливанием наночастиц в виде порошка [12, 13].

Получаемые данным методом нанопорошки имеют ширину распределения по размерам, достигающую 150 нм. На рисунке 1 приведено распределение по размеру нанопорошка диоксида кремния марки Т-20 «Таркосил» [14], полученного методом испарения исходного вещества электронным пучком. Диапазон размеров частиц составляет 5 - 145 нм и включает частицы микронных размеров. Понятно, что свойства частиц размером 5 и 140 нм различны, что еще раз под-

тверждает актуальность разработки методов разделения наночастиц по размерам.

Рисунок 1 - Распределение по размеру нанопорошка диоксида кремния марки Т-20 «Таркосил»

1.2.2 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ОСАЖДЕНИЕМ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ

Способ получения наночастиц из коллоидных растворов заключается в хи-

мической реакции между компонентами исходного раствора с последующим переводом дисперсной системы из жидкого коллоидного состояния в дисперсное твердое. Так, на-нокристаллические порошки сульфидов получают с помощью реакции сероводородной кислоты [15].

Среди всех методов получения нанопорош-ков метод осаждения из коллоидных растворов обладает наиболее высокой селективностью и позволяет получать порошки со сравнительно узким распределением по размерам, что весьма важно для использования наночастиц в практических целях. Так, на рисунке 2 изображено распределение рисун°к 2 - распределение п°

по размерам наночастиц палладия, полученных при размерам нашчастиц паллад™,

полученными осаждением из кол-

восстановлении соединений этого металла водоро-

лоидного раствора

дом [16]. Ширина данного распределения не превышает 1,25 нм, это очень узкий диапазон размеров, который недостижим для многих других методов получения наночастиц.

1.2.3 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Достаточно эффективным способом получения ультрадисперсных порошков является синтез или переконденсация металлов или соединений с использованием высоко- или низкотемпературной плазмы [17, 18].

Полученные этим методом порошки обладают распределением со значительной долей частиц размером порядка микрона, что обусловлено жидко -капельным механизмом их образования. Это, несомненно, является недостатком данного метода производства порошков, частично нивелирующим свойства входящих в него наночастиц.

На рисунке 3 приведено распределение по размерам частиц нанопорошка кобальта, полученного плазмохимическим методом [19]. Из диаграммы видно, что распределение не симметричное, его ширина близка к 300 нм.

!0 п

33 53 134 155 236 237

Диаметр, нм

Рисунок 3 - Распределение по размеру нанопорошка кобальта, полученного плазмохимическим методом

1.2.4 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКОВ

Известен способ получения наноматериалов путем электрического взрыва проводников [20]. На рисунке 4 приведено1 распределение по размеру наночастиц алюминий-цинк (в виде сплава), полученных рассматриваемым методом.

1 По данным производителя нанопорошков - ООО «Передовые порошковые технологии»

100 1Х103

Диаметр, нм

Рисунок 4 - Распределение по составу частиц алюминий-цинк, полученных методом взрыва проводников

Как видно из рисунка, ширина распределения составляет почти 400 нм, присутствуют как наночастицы диаметром 25 нм, так и. субмикронные частицы до 400 нм. Широкий спектр размеров получаемых частиц является одним из недостатков метода электрического взрыва проводников.

Главное преимущество метода - сравнительно низкие энергозатраты, чем в других методах получения металлических наночастиц. Это связано с тем, что энергия вводится в металл импульсно и объёмно, а не с поверхности, поэтому использование энергии, используемой на нагрев, происходит более полно.

1.2.5 МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ

ПОРОШКОВ

Механические методы основаны на измельчении материалов в мельницах различных типов, гироскопических устройствах, аттриторах и симолойерах. Степень измельчения зависит от природы исходного материала. Так, для оксидов вольфрама и молибдена крупность частиц составляет около 5 нм, для железа -порядка 10-20 нм [21].

Распределение частиц по размеру (справочное), полученных данным методом, приведено на рисунке 51. Распределение, сравнительно с другими методами,

широкое и симметричное.

100 ¡00 зоо <100 5Ю0

Диаметр, НМ

Рисунок 5 - Распределение частиц по размеру для образца слоистого силиката. Измельчение проводилось в планетарной мельнице МПП-1 в течение 8 мин

Таким образом, большинство методов производства нанопорошков, используемых в настоящее время, не позволяют получать материал с узким распределением частиц по размерам. В связи с этим, для дальнейшего эффективного использования нанопорошков и отделения от них микронной фракции, необходимо разделение их по размерам частиц.

1.3 ИЗВЕСТНЫЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ПО РАЗМЕРУ

Неоднородные смеси материалов разделить проще, чем однородные. Для этого было создано много способов. Одни из них основаны на различии в размерах частиц смеси, другие - на особых свойствах составляющих их веществ.

Однако различие физических и химических параметров для наноструктур незначительны как по абсолютной величине, так и относительно между разными частицами одной системы. К тому же, как правило, требуется разделять частицы по размерам при их одинаковых химических свойствах.

1 Гистограмма построена по данным компании ООО «Актив-нано»

Основными параметрами для физического разделения наночастиц может служить их масса, плотность или непосредственно их размер. Так, центрифугирование или седиментация основаны на различии в массе частиц, фильтрование или акустический метод - собственно на различии в размерах частиц.

Проблема разделения веществ со схожими физическими и химическими свойствами в науке и технике не нова. Самым ярким примером такого случая является проблема разделения изотопов различных веществ, поэтому наше исследование в данном разделе будет пересекаться и с методами, использующимися в ядерной технологии.

Рассмотрим использующиеся в технике и науке методы разделения веществ и смесей по их структурным составляющим, и оценим возможность их применения для разделения наночастиц.

1.3.1 СЕДИМЕНТАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

Для выделения из жидкостей нерастворимых веществ используется седиментация. При частицах твердого вещества сравнительно больших размеров, они быстро оседают на дно, и коллоидная среда очищается от них. Моментом произведения декантации среды можно регулировать размерный (массовый) состав частиц осадка. Данное разделение еще называют размер-селективным осаждением [22].

Чем меньше размер твердых частиц в жидкости, тем дольше разделяется смесь. Так как частицы падают в жидкости под действием собственного веса, то установившаяся скорость достигается, когда сила трения совместно с силой Архимеда точно уравновешиваются силой гравитации. Результирующая скорость равна, исходя из закона Стокса

_ 2г2д(рр-рп

9 1Л

где - установившаяся скорость частицы (м/с) (частица движется вниз, если р^> Р/, и вверх в случае р^< р/),

г - радиус Стокса частицы (м),

g - ускорение свободного падения (м/с2),

рр - плотность частиц (кг/м3),

Р/ - плотность жидкости (кг/м3),

ц - динамическая вязкость жидкости (Пас).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Калашников Сергей Васильевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бардаханов, С.П. Влияние нанопорошка таркосила на свойства эмалей / С.П. Бардаханов, А.В. Ким, В.И. Лысенко [и др.] // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2009. - №7. - С. 32.

2. Хасанов, О.Л. Методы компактирования и консолидации наноструктурных материалов и изделий / О.Л. Хасанов, Э.С. Двилис, З.Г. Бикбаева. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 212 с.

3. Бардаханов, С.П. Исследование прочностных и упругих свойств каучука при добавке наноразмерного порошка диоксида кремния «Таркосил» / С.П. Бардаханов, А.П. Завьялов, К.В. Зобов [и др.] // Каучук и резина. - 2009. - №5. - С. 1-5.

4. Урханова, Л.А. Мелкозернистый цементный бетон с нанодисперсным модификатором / Л.А. Урханова, С.А. Лхасаранов, А.В. Номоев [и др.] // Нанотех-нологии в строительстве: научный Интернет-журнал. - 2010. - №4. - С. 42-52.

5. Dorrestijn, M. Chladni Figures Revisited Based on Nanomechanics / M. Dorrestijn, A. Bietsch, T. A?ikalm [and etc.] // Phys. Rev. Lett. - 2007. - No. 98. - pp. 026102(1-4).

6. Зимон, А.Д. Аутогезия сыпучих материалов / А.Д. Зимон, Е.И. Андрианов. -М.: Металлургия, 1978. - 288 с.

7. Урьев, Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы / Н.Б. Урьев. -М.: Химия, 1980. - 320 с.

8. Фостер, Л. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности / Л. Фостер. -М.: Техносфера, 2008. - 352 с.

9. Гранулометрический состав // Большая советская энциклопедия: в 30 т. / гл. ред. А. М. Прохоров. - 3-е изд. - М.: Советская энциклопедия, 1972. - Т. 7: Гоголь - Дебит. - 592 с.

10. Kohlschutter, V. Versuche über condensation von Metalldampfen / V. Kohlschutter, С. Ehlers // Ztschr. Electrochem. - 1912. - Bd.18, No.16. - P. 373-380.

11. Kohlschutter, V. Uder feine Metallzerteilungen / V. Kohlschutter, N. Noll // Ztshr.

Electrochem. - 1912. - Bd.18, No.18. - P. 419

12. Бардаханов, С.П. Получение нанопорошков испарением исходных веществ на ускорителе электронов при атмосферном давлении / С.П. Бардаханов, А.И. Корчагин, Н.К. Куксанов [и др.] // Доклады Академии наук. - 2006. - Т. 409, № 3. - С. 320-323.

13. Ramsey, J.D.F. Ultrafine oxide powders prepared by electron beam evaporation / J.D.F. Ramsey, R.G. Avery // Journal of Materials Science. - 1974. - V. 9. - P. 1681-1688.

14. Калашников, С.В. Дифференциация наночастиц диоксида кремния по размерам в поле центробежных сил / С.В. Калашников, А.В. Номоев, Э.Л. Дзидзи-гури [и др.] // Российские нанотехнологии. - 2014. - Т. 9(9-10). - С. 52-54.

15. Гусев, А.И. Нанотехнологии, наноструктуры, наноматериалы / А.И. Гусев. -М.: Физматлит, 2005. - 412 с.

16. Еремин, В.В. Методы синтеза и исследования наночастиц. Классификация методов синтеза наночастиц. Химические методы синтеза («снизу вверх»). Методы визуализации и исследования наночастиц. Лекция №2 [Электронный ресурс] / В.В. Еремин, А.А. Дроздов // Химия. - 2009. - №18. Режим доступа: http://him.1september.ru/article.php?ID=200901802, свободный.

17. Цветков, Ю.В. Термическая плазма в нанотехнологиях [Электронный ресурс] / Ю.В. Цветков // День за днем. - 2003. Режим доступа: http://www.den-za-dnem.ru/page.php?article=208, свободный.

18. Осокин, Е. Н. Процессы порошковой металлургии. Версия 1.0: курс лекций [Электронный ресурс] / Е. Н. Осокин, О. А. Артемьева. - Красноярск: ИПК СФУ, 2008. -DVD-ROM.

19. Салангина, Е.А., Дзидзигури Э.Л., Сидорова Е.Н. Влияние условий получения на свойства нанопорошка кобальта / Е.А. Салангина, Э.Л. Дзидзигури, Е.Н. Сидорова // Перспективные материалы. - 2008. - № 6. - С. 84-87.

20. Рыжонков, Д.И. Наноматериалы: учебное пособие / Д.И. Рыжонков, В.В. Левина, Э.Л. Дзидзигури. - 2-е изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. -365 с.

21. Колесник, И.В. Химические методы синтеза наноматериалов / И.В. Колесник, А.А. Елисеев // Методические материалы к спецпрактикуму «Методы получения и анализа неорганических материалов». - М.: Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2011. - 41 с.

22. Murray, C.B. Synthesis and Characterization of Nearly Monodisperse CdE (E = S, Se, Te) Semiconductor Nanocrystallites / C.B. Murray, D.J. Noms, M.G. Bawendi // J. Am. Chem. Soc. - 1993. - No. 115. - P. 8706-8715.

23. Калашников, С.В. Исследование конгломератов нанодисперсного диоксида кремния методом атомно-силовой микроскопии / С.В. Калашников, А.В. Номоев // Инновационные технологии в науке и образовании: сборник трудов международной научно-практической конференции 16-18 сент. 2011 г., Улан-Удэ, 2011. - С. 49-54.

24. Синев, Н.М. Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. Экономика АЭС: Учебное пособие для вузов по специальностям "Атомные электростанции и установки" / Н. М. Синев. - 3-е изд., перераб. и доп . - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 480 с.

25. Катасонова, О.Н. Методы проточного фракционирования микрочастиц: перспективы и области применения / О.Н. Катасонова, П.С. Федотов // Журн. ана-лит. химии. - 2009. - Т. 64, № 3. - С. 228-242.

26. Grant, S.B. A review of the contaminants and toxicity associated with particles in stormwater runoff / S.B. Grant, N.V. Ruki, N.R. Pise [and etc.]. - Los Angeles: University of California and California Department of Transportation, 2003. - 172 p.

27. Головин, Ю.И. Наномир без формул / Ю.И. Головин; под ред. Проф. Л.Н. Патрикеева. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 543 с.

28. Stockmann, H.-J. Ein Nomade der Wissenschaft / H.-J. Stockmann // Physik Journal. - 2006. - No. 5, 47.

29. Stockmann, H.-J. Chladni meets Napoleon / H.-J. Stockmann // Eur. Phys. J. Special Topics. - 2007. - No. 145, 15.

30. Chladni, E.F.F. Die Akustik (Breitkopf&Hartel, Leipzig, 1802); Traité d'Acoustique

/ E.F.F Chladni. - Paris: Courcier, 1809. - 227 p.

31. Faraday, M. On a Peculiar Class of Acoustical Figures; and on Certain Forms Assumed by Groups of Particles upon Vibrating Elastic Surfaces / M. Faraday // Phil. Trans. R. Soc. London. - 1831. - № 121. - p. 299.

32. Waller, M.D. Air circulations about a vibrating plate / M.D. Waller // Br. J. Appl. Phys. - 1955. - No. 6. - P. 347-348.

33. Van Gerner, H. J. Inversion of Chladni patterns by tuning the vibrational acceleration / H. J. van Gerner, K. van der Weele, M. A. van der Hoef [and etc.] // Physical Review. - 2010. - V. 82. - P. 012301.

34. Rayleigh Lord. On the Circulation of Air Observed in Kundt's Tubes, and on Some Allied Acoustical Problems / Lord Rayleigh // Phil. Trans. R. Soc. London. - 1884. - No. 175. - p. 1.

35. Стретт, Дж. В. Теория звука. Том II / Дж. В. Стретт. - 2-е изд. - М: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955. - 476 с.

36. Riley, N. Steady streaming / N. Riley // Annu. Rev. FluidMech. - 2001. - № 33. -p. 43.

37. Spiechowicz, J. Absolute negative mobility induced by white Poissonian noise / J. Spiechowicz, J. Luczka, P. Hanggi // Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment. - 2013. - V. 2013. - P. 02044(1-14).

38. Ros, A. Absolute negative particle mobility / A. Ros, R. Eichhorn, J. Regtmeier [and etc.] // Nature. - 2005. - No. 436. - P. 928.

39. Rosato, A. Why the Brazil nuts are on top: size segregation of particulate matter by shaking / A. Rosato, K.J. Strandburg, F. Prinz [and etc.] // Phys. Rev. Lett. - 1987. -No. 58. - P. 1038-1040.

40. Jullien, R. A mechanism for particle size segregation in three dimensions / R. Jullien, P. Meakin // Nature. - 1990. - No. 344. - P. 425-427.

41. Jullien, R. Three-dimensional model for particle-size segregation by shaking / R. Jullien, P. Meakin [and etc.] // Phys. Rev. Lett. - 1992. - V. 69. - P. 640-643.

42. Williams, J.C. The segregation of particulate materials / J.C. Williams // Powder Technol. - 1976. - No.15. - P. 245-251.

43. Duran, J., Rajchenbach J., Clement E. Arching effect model for particle size segregation / J. Duran, J. Rajchenbach, E. Clement // Phys. Rev. Lett. - 1993. - No. 70. -P. 2431-2434.

44. Knight, J.B. Vibration-induced size separation in granular media: The convection connection / J.B. Knight, H.M. Jaeger, S. Nagel [and etc.] // Phys. Rev. Lett. -1993. - No. 70. - P. 3728-3731.

45. Nowak, E.R. Reversibility and irreversibility in the packing of vibrated granular material / E.R. Nowak, J.B. Knight, M.L. Povinelli [and etc.] // Phys. Rev. - 1996. - V. 94. - P. 79-83.

46. Cooke, W. Particle size segregation in a two-dimensional bed undergoing vertical vibration / W. Cooke, S. Warr, J.M. Huntley // Phys. Rev. - 1996. -V. 53. - P. 2812-2822.

47. Huerta, D.A. Vibration-Induced Granular Segregation: A Phenomenon Driven by Three Mechanisms / D.A. Huerta, J.C. Ruiz-Suarez // Phys. Rev. Lett. - 2004. - No. 92. - P. 114301.

48. Shinbrot, T. Reverse Buoyancy in Shaken Granular Beds / T. Shinbrot, F.J. Muzzio // Phys. Rev. Lett. - 1998. - V. 81. - P. 4365-4368.

49. Eychmuller, A. Photochemistry of semiconductor colloids. Size separation of colloidal CdS by gel electrophoresis / A. Eychmuller, L. Katsikas, H. Weller // Lang-muir. - 1990. - V. 6. - P. 1605-1608.

50. Green, N.G. Separation of submicrometre particles using a combination of dielectrophoretic and electrohydrodynamic forces / N.G. Green, H. Morgan // J. Phys. D. - 1998. - V. 31 - p. 25-30.

51. Li, H. Dielectrophoretic separation and manipulation of live and heattreated cells of Listeria on microfabricated devices with interdigitated electrodes / H. Li, R. Bashir // Sens. Act. B. - 2002. - V. 86. - P. 215-221.

52. Алексенский, А.Е. Исследование агрегации кластеров ультрадисперсного алмаза методом атомно-силовой микроскопии [и др.] / А.Е. Алексенский, В.В. Афанасьев, В.Ю. Осипов // Письма в ЖТФ. - 2000. - Т. 26, В. 18. - С. 28-35.

53. Вуль, А.Я. Прямое наблюдение изолированных кластеров ультрадисперсного

алмаза методом атомно-силовой микроскопии / А.Я. Вуль, А.Т. Дидейкин, З.Г. Цараева [и др.] // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32, В. 13. - С. 12-18.

54. Калашников, С.В. Разделение конгломератов нанодисперсного диоксида кремния акустическим методом / С.В. Калашников, Н.А. Романов, А.В. Номо-ев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2012. — №8(43).- С.42-51.

55. Kato, M. Preparation of ultrafine particles of refractory oxides by gas-evaporation method / M. Kato // Japanese Journal of Ap-plied Physics. - 1976. - V. 15, No. 5. -P. 757-760.

56. Fine silica: pat. of Great Britain № 1211703 / W. R. Barnes, D. Barby; 1970.

57. Калашников, С.В. Синтез гидрофобизированных нанопорошков диоксида кремния / С.В. Калашников, С.П. Бардаханов [и др.] // Вестник Новосибирского государственного университета. Сер. Физика. - 2013. - Т. 8, вып. 1. - С. 9298.

58. Романов, Н.А. Исследование функций распределения наночастиц по размерам. Механизм образования наночастиц, полученных методом испарения электронным пучком / Н.А. Романов, А.В. Номоев, С.В. Калашников // Вестник Бурятского государственного университета. Химия, физика. - 2013. - Вып. 3. - С. 93-99.

59. Aerodisp - Fumed Silica and Metal Oxide Dispersions [Электронный ресурс] // Hanau-Wolfgang: Evonic Industries Tech. Bull, 2010. - 13 p. Режим доступа: https://www.aerosil.com/product/aerosil/downloads/ib-aerodisp-fumed-silica-and-metal-oxide-dispersions-en.pdf, свободный.

60. Калашников, С.В. Метод акустической дифференциации наночастиц по размерам: современное состояние, численное обоснование / С.В. Калашников, Н.А. Романов, А.В. Номоев // Вестник Бурятского государственного университета. Химия, физика. - 2014. - Вып. 3. - 2014. - С. 150-156.

61. Van Gerner, H.J. Newton vs stokes: competing forces in granular matter / H.J. van Gerner. - Enschede: University of Twente, 2009. - 145 p.

62. Banerjee, S. Characterization of chargeability of biological particulates by

triboelectrification / S. Banerjee, S.E. Law // IEEE Trans. - 1998. - V. 34. - p. 1201 - 1205.

63. Elghobashi, S. On predicting particle-laden turbulent flows / S. Elghobashi // Appl. Sci. Res. - 1994. - V. 52. - p. 309-329.

64. Kalashnikov, S. Numerical justification of the method of acoustic differentiation of nanoparticles by the sizes. Current state of methods of division of disperse materials / S. Kalashnikov, A. Nomoev // International congress on energy fluxes and radiation effects: 12-th International conference on modification of materials with particle beams and plasma flows, September 21-26. - Tomsk: Publishing House of IAO SB RAS, 2014. - p. 390.

65. Afikalin, T. Two-dimensional streaming flows induced by resonating, thin beams / T. Afikalin, A. Raman, S.V. Garimella // J. Acoust. Soc. Am. - 2003. - V. 114. - p. 1785-1795.

66. Стретт, Дж. В. Теория звука. Том I / Дж. В. Стретт. - 2-е изд . - М: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955. - 504 с.

67. Дармаев, Т.Г. Математическая модель потока над колеблющейся пластинкой / Т.Г. Дармаев, Ж.Г. Дамбаев // Вестник Бурятского государственного университета. - 2014. - № 9-3. - С. 69-72.

68. Kalashnikov, S.V. Mathematical Model of the Stream over the Vibrating Plate / T.G. Darmaev, S.V. Kalashnikov, A.V. Nomoev // Abstract book of the 6-th international conference material science (ICMS 2017), august 18-20, 2017 / editors Khaan Jims. - Ulaanbaatar: NUM Press, 2017. - p. 33-34.

69. Серрин, Дж. Математические основы классической механики жидкости. Перевод с англ. под ред. Л. В. Овсянникова. - М.: Изд. иностр. лит., 1963. - 256 с.

70. Sclichting, H. Boundary layer theory / 7th Edition. - New-York: McGraw-Hill, 1979. - 419 p.

71. Розанов, Л.Н. Вакуумная техника: учебник для вузов / Л.Н. Розанов. 3-е издание, перераб. и доп. - М.: Высшая шк., 2007. - 391 с.

72. Кикоин, А.К. Общий курс физики. Молекулярная физика / А.К. Кикоин, И.К. Кикоин; издание второе, переработанное - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.,

1976. - 480 с.

73. Курамшин, Э.М. Практикум по физической химии / Э. М. Курамшин, О. Б. Зворыгина, О. П. Журкин. - Уфа: Уфимский гос. нефтяной техн. ун-т, 1998. -187 с.

74. Руденко, О.В. Теоретические основы нелинейной акустики / О.В. Руденко, С.И. Солуян. - М.: Наука, 1975. - 287 с.

75. Красильников, В.А. Введение в физическую акустику / В.А. Красильников, В.В. Крылов. - М.: Наука, 1984. - 403 с.

76. Енохович, А. С. Краткий справочник по физике / А.С. Енохович; изд. 2-е, пе-рераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1976. - 288 с.

77. Stokes, G. G. On the Theories of the Internal Friction of Fluids in Motion, and of the Equilibrium and Motion of Elastic Solids / G.G. Stokes // Transactions of the Cambridge Philosophical Society. - 1845. - V. 8, No. 22. - p. 287 - 342.

78. Chapman, S. Mathematical Theory of Non-Uniform Gases / S. Chapman, T. G. Cowling. - London: Cambridge U.P, 1960. - 422 p.

79. Яворский, Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. - М.: «Наука», 1968. - 940 с.

80. Wei, D. Regularity criterion to the axially symmetric Navier-Stokes equations / D. Wei // Journal of Mathematical Analysis and Applications. - 2016. - V. 435/ - p. 402-413.

81. Александров, Д. В. Прикладная гидродинамика: учеб. пособие для вузов / Д. В. Александров, А. Ю. Зубарев, Л. Ю. Искакова. - М.: Издательство Юрайт, 2018. -109 с.

82. Мышкин, В.Ф. Формирование газового потока в плазмохимическом реакторе / В.Ф. Мышкин, В.А. Хан, Е.В. Беспала [и др.] // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2016. - Т. 327, № 1. - С. 96-104.

83. Кутепов, А.М. Химическая гидродинамика: Справочное пособие / А.М. Куте-пов, А.Д. Полянин, З.Д. Запрянов [и др.]. - М.: Квантум, 1996. - 336 с.

84. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. - М.: Наука, 1974. -

712 с.

85. Carrier, G.F. The Mechanics of the Hijke-Tube / G.F. Carrier // Quarterly of Applied Mathematics. - 1955. - V. 12. - p. 383-395.

86. Зарембо, Л.К. Введение в нелинейную акустику. Звуковые и ультразвуковые волны большой интенсивности / Л.К. Зарембо, В.А. Красильников. - М.: Наука, 1966. - 520 с.

87. Блехман, И.И. О движении частиц в полях стоячих и медленно бегущих волн / И.И. Блехман // Вопросы математической физики и прикладной математики / Физико-технический ин-т им. А. Ф. Иоффе. СПб., 2007. - С. 241-248.

88. Калашников, С.В. Использование метода инверсных фигур Хладни для разделения частиц по размерам / С.В. Калашников, А.В. Номоев [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2014. - № 4. - С. 68-73.

89. Van Gerner, H. J. Air-induced inverse Chladni patterns / H. J. van Gerner, K. van der Weele, M. A. van der Hoef [and etc.] // Journal of Fluid Mechanics. - 2011. -V. 689. - P. 203-220.

90. Loh, B.-G. Acoustic streaming induced by ultrasonic flexural vibrations and associated enhancementof convective heat transfer / B.-G. Loh, S. Hyun, P.I. Ro [and etc.] // J. Acoust. Soc. Am. - 2002. - V. 111. - P. 875-883.

91. Stokes, G.G. On the theory of oscillatory waves / G.G. Stokes // Camb. Phil. Soc. Trans. - 1847. - V. 8. - p. 441-455.

92. On thermally induced sound fields / L.J. Trilling // J. Acoust. Soc. Am. - 1955. - V. 27. - p. 425.

93. Bragg, S.L. Combustion noise / S.L. Bragg // I. Inst. Fuel. - 1963. - V. 36. - p. 1216.

94. White, R.M. Elastic wave generation by electron bombardment or electromagnetic wave absorption / R.M. White // J. Ар1. Phys. - 1963. - V. 34. - p. 3559-3567.

95. Merk, H.J. Analysis of heat-driven oscillations of gas flows. On mechanism of Rijke tube phenomenon / H.J. Merk // Appl. Scient. Res. - 1957. - V. 6, No. 5/6. p. 402420.

96. Раушенбах, Б. В. Вибрационное горение / Б.В. Раушенбах. - М.: Государст-

венное издательство физико-математической литературы, 1961. - 500 с.

97. Ржевкин, С. Н. Курс лекций по теории звука / С. Н. Ржевкин. - М.: Изд-во Московского государственного университета, 1960. - 336 с.

98. Руденко, О.В. Теоретические основы нелинейной акустики / О.В. Руденко, С.И. Солуян. - М.: Наука, 1975. - 287 с.

99. Buffle, J. Environmental particles, Vol. 2. International Union of Pure and Applied Chemistry, Environmental Analytical and Physical Chemistry Series / J. Buffle, H.P. van Leeuwen. - Ann Arbor: Lewis Publisher, 1993. - 554 p.

100. Федотов, П.С. Фракционирование нано- и микрочастиц во вращающейся конусовидной спиральной колонке / П.С. Федотов, М.С. Ермолин, Е.Ю. Савони-на // Журн. аналитической химии. - 2010. - Т. 65, № 12. - С. 1237-1243.

101.Янча, Й. Проточное фракционирование в поперечном поле / Й. Янча. - М.: Мир, 1992. - 294 с.

102.Giddings, C.J. Field flow fractionation. A versatile method for the characterization of macromolecular and particulate materials / C.J. Giddings // Anal. Chem. - 1981. - V. 53, No. 11. - P. 1170A-1178A.

103.Калашников, С.В. Некоторые замечания, касающиеся эффективности дифференциации наночастиц в поле центробежных сил / С.В. Калашников, Н.А. Романов, А.В. Номоев [и др.] // Вестник Бурятского государственного университета. Химия, физика. - 2015. - Вып. 3. - С. 119-125.

104.Бардаханов, С.П. Разделение наноразмерных частиц в суспензии под действием объемной силы / С.П. Бардаханов, В.Н. Говердовский, Д.Ю. Труфанов [и др.] // Строительство: Известия высших учебных заведений. - 2013. - № 8 (656). - С.97-104.

105. Оришич, Т.И. Сборник задач с решениями по термодинамике и статистической физике: учебное пособие / Т.И. Оришич, Л.Г. Филлипова; редактор Г.В. Кокоулин. - Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 1993. - 92 с.

106. Keren, K. DNA-Templated Carbon Nanotube Field-Effect Transistor / K. Keren, R.S. Berman, E. Buchstab [and etc.] // Science. - 2003. - No. 302. - P. 1380-1382.

107. Кантор, Ч. Биофизическая химия. Том II / Ч. Кантор, П. Шиммел - пер. с англ.

- М.: Мир, 1984. - 496 с.

108.Kalasnikov, S.V. Study of the properties of liquid crystals modified by nanoparti-cles / S.V. Kalasnikov, N.A. Romanov, A.V. Nomoev // Journal of Applied Physics.

- 2016. - Vol. 119(9). - P. 094304.

109. Калашников, С.В. Термомеханические свойства кремнийорганического компаунда, содержащего микро- и наноразмерные порошки различных веществ / С.В. Калашников, В.Ц. Лыгденов [и др.] // Нанотехнологии: наука и производство. - 2015. - №3. - С. 25-33.

110.Калашников, С.В. Термомеханические свойства компаунда "Пентэласт", содержащего наноразмерные порошки диоксида кремния / С.В. Калашников, А.В. Номоев [и др.] // Сборник докладов XII конференции по фундаментальным и прикладным проблемам физики (молодых ученых, аспирантов и студентов) / под ред. А.П. Семенова. - Улан-Удэ: Издательство БНЦ СО РАН, 2015. - С. 58-64.

111. Калашников, С.В. Технологические и прочностные свойства силумина, модифицированного наночастицами диоксида кремния / С.В. Калашников, А.Р. Раднаев [и др.] // Металлы. - 2017. - № 1. - С. 37-42.

112.Nomoev, A.V. Synthesis, characterization, and mechanism of formation of januslike nanoparticles of tantalum silicide-silicon (TASI2/SI) / A.V. Nomoev, S.P. Bardakhanov, M. Schreiber [and etc.] // Nanomaterials. - 2015. - Vol. 5. - №1. - P. 26-35.

113.Nomoev, A.V. Structure and mechanism of the formation of core-shell nanoparti-cles obtained through a one-step gas-phase synthesis by electron beam evaporation / A.V. Nomoev, S.P. Bardakhanov, M. Schreiber [and etc.] // Beilstein journal of nanotechnology. - 2015. - Vol. 6. - №1. - P. 874-880.

114.Беляев, Б.А.Диэлектрические свойства жидких кристаллов в поликапиллярных матрицах / Б.А. Беляев, Н.А. Дрокин, М.А. Кумахов [и др.] // Физика твердого тела. - 2010. - Т.52. - №6. - с.1233-1239.

115.Radnaev, A.R. Nature of diffraction fringes originating in the core of core-shell na-

noparticle Cu/SiO2 and formation mechanism of the structures / A.R. Radnaev, A.V. Nomoev, S.V. Kalashnikov // Chemical Physics Letters. - 2016. - Vol. 651. - P. 274-277.

116. Романов, Н.А. Получение и электрофизические исследования жидкокристаллических пленок модифицированных оксидными, металлическими и композитными наночастицами: диссертация кандидата физико-математических наук: 01.04.07 / Н.А. Романов; Бурятский государственный университет. - Улан-Удэ, 2016. - 128 л.

117. Романов, Н.А. Установка для измерения электрооптических свойств жидких кристаллов / Н.А. Романов, А.В. Номоев, С.В. Калашников // Вестник Бурятского государственного университета. - 2015. - Вып. 3. - С. 114-119.

118. Коншина, Е.А. Оптика жидкокристаллических сред / Е.А. Коншина. - СПб.: СПб. НИУ ИТМО, 2013. - 128 с.

119. Осипов, О.А. Справочник по дипольным моментам / О.А. Осипов. - М.: Высшая школа, 1971. - 414 с.

120. Пентин, Ю.А. Физические методы исследования в химии / Ю.А. Пентин, Л.В. Вилков. - М. : ООО "Издательство АСТ", 2003 - 683 с.

121. Нано- и биокомпозиты / под ред. А. К.-Т. Лау, Ф. Хуссейн, Х. Лафди; пер. с англ. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. — 390 с.

122. Кара-Мурза, Г. Химическая энциклопедия / Г. Кара-Мурза, Т. А. Айзатулин. -М.: Химлит, 2007. - 585 с.

123.Bulavchenko, A.V. Electrokinetic Potential of Nanoparticles in Reverse AOT Micelles / A.V. Bulavchenko, P.S. Popovetsky // Langmuir. - 2010. - V. 26 (2). - Р. 736-742.

124. Зобов, К.В. Макроскопические свойства сплошных текучих сред с диспергированными наночастицами: диссертация кандидата физико-математических наук: 01.02.05 / К. В. Зобов; Институт теоретической и прикладной механики. - Новосибирск, 2017. - 133 л.

125.Сызранцев, В.В. Вязкость водных дисперсий, содержащих наноразмерные порошки диоксида кремния / В.В. Сызранцев, С.П. Бардаханов, В.И. Лысенко //

Вестник НГУ. Серия: Физика. - 2012. - Т. 7, Вып. 3. - С. 96-101.

126. Основы технологии применения в силиконовых каучуках [электронный ресурс] // Evonic Industries Tech. Bull, 2007. - 35 p. Режим доступа: http://neochemical.ru/File/Basics%20of%20Aerosil_ru.pdf, свободный.

127. Щукин, Ф.П. Свойства силиконовых резин [электронный ресурс] / Ф.П. Щукин // Ремес. - 2010. Режим доступа: http://remes.ru/documentation/ detail.php?ID=7701, свободный

128. Волочко, А. Т. Комплексная обработка силуминов дисперсными частицами и атомарным азотом / А. Т. Волочко, А. Ю. Изобелло, В. В. Овчинников // Литье и металлургия. - 2009. - №3 (52). - С. 218 - 226.

129. Стацура, В. В. Ультрадисперсные порошки в литейном производстве / В. В. Стацура, JI. А. Оборин, А. И. Черепанов [и др.] // Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы: Материалы всерос. науч.- техн. конф. - Красноярск: Сибирский федеральный университет, - 2003. - С. 263.

130. Стацура, В. В. Перспективы создания литейных композиционных материалов типа А1-А12О3^Ю2 / В. В. Стацура, В. В. Леонов, Л. И. Мамина [и др.] // Литейное производство. - 2003. - № 2. - С. 11-12.

131. Черепанов, А.Н. О температуре плакирующего слоя на тугоплавкой частице / А.Н. Черепанов, В.О. Дроздов // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2014. - № 2. - С. 24-26.

132. Чапкова, Ю.В. Оценка влияния размеров зон Гинье-Престона на упрочнение алюминиевого сплава / Ю.В. Чапкова // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2014. - Вып. 11, ч. 1. - С. 138-141.

133. Анисимов, О. В. Технология получения композиционных материалов на основе алюминия, упрочненных дисперсными наночастицами ZrO2 и SiC в поле центробежных сил центрифуги: диссертация кандидата технических наук: 05.16.09 / О. В. Анисимов; Московский государственный машиностроительный университет. - Москва, 2012. - 128 л.

ПРИЛОЖЕНИЕ АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВО

Закрытое Акционерное Общество

Улан-Удэнский Лопастной Завод

Ulan-Ude Blade's plant

Россия, 670009, г. Улан-Удэ,, ул. Хоринская-1 тел/факс [phone], 25-07-66, E-mail: [e-mail] р/с 40702810409160102333, банк: ОАО «Сбербанк России» Бурятское ОСБ № 8601 к/с 30101810400000000604, БИК 048142604, ИНН 0323097504, ОКПО 46109529, ОКОНХ 14720,14961

внедрения результатов научно-исследовательских разработок (результатов диссертационной работы) Калашникова Сергея Васильевича по теме «Акустическая сепарация нанопорошков по размерам частиц: развитие метода и приложения».

Настоящим подтверждается, что разработки Калашникова С.В., выполненные в

рамках программы сотрудничества ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод» с ФГБОУ ВПО «БГУ» были использованы в проекте модернизации технологического комплекса для изготовления деталей из полимерно-композиционных материалов (ПКМ) - оболочки лопасти рулевого винта. В частности, на основе методики, предложенной Калашниковым С.В были определены параметры модификации силиконовой резины марки Пентаэласт-750, используемой для изготовления вкладыша для создания давления прессования, наполнителями в виде нанопорошка диоксида кремния, в зависимости от гранулометрического состава порошка (среднего размера частиц) и изменения содержания отвердителя в резине.

Внедрение результатов разработок обеспечивает необходимое давление на стенки

пресс-формы, что обеспечивает качественное формообразование изделия. После окончания режима термостатирования и охлаждения пресс-формы силиконовая оправка уменьшается в размерах, что позволяет без усилий и повреждений изъять её из оболочки. Экономический эффект от внедрения разработок не подсчитывался, как отдельный фактор, однако положительный эффект достаточно ощутим так как, проведенные исследования показывают, что данная оправка может использоваться многократно без потери физических свойств и остается пригодной для технологических целей. Оболочки рулевого винта, изготовленные с использованием оправки из модифицированной силиконовой резины марки Пентаэласт-750, соответствуют всем технологическим и конструкторским параметрам и требованиям, предъявляемым к ним.

исх. № У

от 18 кслЯм диоИи

Акт

Главный инжене

Генеральный ди

Пнёв А.Г.

Константинов К.Г.