Повышение прочности бетона углеродными нанотрубками с применением гидродинамической кавитации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат наук Петрунин, Сергей Юрьевич

• Петрунин, Сергей Юрьевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Петрунин, Сергей Юрьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. История открытия и методы получения УНТ

1.2. Модификация УНТ

1.3. Особенности диспергирования УНТ в водной среде для производства бетонных смесей

1.4. Структурные особенности и свойства наномодифицированных бетонов

Выводы по главе

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Методы исследований

2.1.1. Математическое планирование эксперимента

2.1.2. Анализ строения и структурно-морфологических характеристик сырьевых компонентов и материалов на их основе

2.1.3. Исследование оптических свойств дисперсий с УНТ

2.1.4. Оценка агрегационной стойкости и размеров углеродных наночастиц

2.1.5. Методика кавитационного диспергирования УНТ в водной среде

2.1.6. Методика изучения фазового состава композитов на основе цементного камня

2.1.7. Методика исследований поровой структуры бетона методом ртутной порозиметрии

2.2. Методика определения прочностных свойств бетонов

2.3. Характеристики сырьевых материалов

Выводы по главе

3. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ ДЛЯ ЗАТВОРЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

3.1. Исследование и оптимизация режимов дисперигрования УНТ в водной среде с гиперпластификатором

3.2. Поверхностная модификация УНТ кислородсодержащими группами

3.3. Изучение структурно-морфологического строения УНТ

3.2. Интегральный анализ распределения наночастиц по размерам после

кавитации

3.5. Оценка агрегационной стойкости дисперсий с

УНТ

Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УНТ НА ПРОЧНОСТЬ, СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

4.1. Зависимость прочностных свойств бетона от концентрации и химического состава поверхности УНТ

4.2. Исследование механизма структурообразования цементного камня при использовании наномодификатора

4.3. Морфологические особенности наноструктурированного цементного камня

Выводы по главе

5. ТЕХНОЛОГИЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УНТ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОНА

5.1. Оборудование и технология получения наномодифицированных бетонов

5.2. Результаты исследования по модифицированию бетона УНТ

5.3. Технико-экономическое обоснование применения УНТ в качестве наномодифицирующей добавки в бетон

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А (справочное) Технологический регламент

Приложение Б (справочное) Акт внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение прочности бетона углеродными нанотрубками с применением гидродинамической кавитации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования:

Наиболее важным направлением исследований в области строительного материаловедения является разработка новых эффективных методов улучшения прочностных показателей бетона. В настоящее время с развитием знаний в области нанотехнологий, повышение указанных свойств достигается за счет применения различных типов наноразмерных добавок, в том числе углеродных нанотрубок (УНТ).

Однако, применение УНТ сопряжено с рядом сложностей, связанных с равномерностью их распределения в объеме бетона и недостаточной изученностью влияния наночастиц на структуру и конечные свойства бетона. Это является сдерживающим фактором широкого применения УНТ при массовом производстве бетона.

Решение данной задачи может быть достигнуто путем изучения и определения влияния основных структурно-морфологических параметров УНТ на свойства бетона и разработки рациональной кавитационной технологии, способствующей равномерному диспергированию наночастиц в составе цементного камня.

Работа выполнена при финансовой поддержке «Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» по программе «УМНИК».

Степень разработанности:

Проблеме повышения прочности бетона посвящены многочисленные работы российских и зарубежных исследователей. В последние годы одним из перспективных направлений развития данной области является использование углеродных наноразмерных структурированных частиц. В работах, выполненных ранее обоснована возможность применения УНТ для улучшения физико-механических характеристик композитов на основе цементных вяжущих. Проведены исследования по введению УНТ в качестве упрочняющего

компонента системы, касающиеся решения отдельных задач модифицирования матрицы бетона. Однако, вопросы эффективности применения УНТ, связанные с разработкой высокопроизводительной технологии их использования в производстве бетона и комплексным изучением влияния химического состава поверхности указанных наночастиц не рассматривались.

Цели и задачи:

Целью диссертационной работы является повышение прочности бетона за счет модифицирования цементного камня углеродными нанотрубками с применением методов гидродинамической кавитации.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

обосновать возможность повышения прочности бетона за счет модифицирования цементного камня УНТ с применением методов гидродинамической кавитации;

- установить основные зависимости свойств дисперсии с УНТ от технологических параметров ее синтеза;

- разработать технологию получения дисперсий с УНТ на основе методов гидродинамической кавитации;

- установить зависимость прочностных свойств бетона от концентрации и химического состава поверхности УНТ;

- изучить влияние химического состава поверхности УНТ на структуру и фазовый состав цементного камня;

- разработать технологический регламент на получение углеродных дисперсий для производства бетонных смесей, произвести опытное внедрение.

Научная новизна:

Обоснована возможность повышения прочности бетона за счет использования дисперсий углеродных нанотрубок, полученных по технологии гидродинамического кавитационного диспергирования УНТ в водной среде с добавкой поликарбоксилатного гиперпластификатора. Механизм структурообразования цементных композитов при введении дисперсий с УНТ основывается на сорбции гидрат ионов, образующихся в процессе формирования гидратных соединений на поверхности нанотрубок, что способствует появлению дополнительных центров кристаллизации, ускорению процессов гидратации, увеличению упорядоченности структуры и снижению количества наноразмерных пор.

Установлено снижение седиментационной активности и улучшение стойкости дисперсий с УНТ за счет модифицирования поверхности последних кислородсодержащими группами, что способствует перераспределению ионного заряда вблизи поверхности наночастиц и смещению значений ^-потенциала в более электроотрицательную область.

Посредством ультрафиолетовой спектроскопии, а также методов математического планирования и обработки экспериментальных данных выявлена зависимость изменения содержания диспергированных УНТ в объеме жидкостной среды от времени диспергационного воздействия и концентрации гиперпластификатора.

С применением методов рентгенофазового анализа установлено, что УНТ способствуют интенсификации процессов гидратации, происходящих в первые дни выдержки бетона при нормальных условиях твердения. Наряду с этим присутствие кислородсодержащих групп на поверхности наночастиц оказывает дополнительное влияние на развитие гидратационных реакций, приводя к еще более ускоренному протеканию процессов растворения клинкерных фаз и формированию цементной матрицы.

При помощи сканирующей электронной микроскопии установлено, что при введении УНТ происходит появление новообразований, располагающиеся в пустотах и по всему объему цементного камня, отличающиеся оформленным строением и более высокой степенью кристалличности.

Теоретическая и практическая значимость работы:

Разработана добавка на основе дисперсии углеродных нанотрубок и кавитационной технологии ее получения, обеспечивающая повышение фактического предела прочности бетона на сжатие в диапазоне от 67 до 79 МПа и фактического предела прочности на растяжение при изгибе от 6,2 до 8,9 МПа. Значение коэффициента вариации не превышает 9%, что свидетельствует о высоком уровне качества и степени однородности прочностных свойств бетона при введении в его состав УНТ.

Установлено, что оптимальная степень диспергирования УНТ в объеме жидкостной среды достигается после 60 минут кавитационной обработки при содержании гиперпластификатора втрое превышающим массу УНТ.

Установлено, что производительность и энергоэффективность кавитационной установки, принцип работы, которой основан на использовании пассивного гидродинамического кавитатора значительно превосходит аналоги, работающие на основе акустических воздействий.

Разработан технологический регламент на получение дисперсий с УНТ для производства бетонных смесей с гарантированной сохранностью свойств на срок до 14 суток, удовлетворяющий условиям промышленного производства.

Рассчитан экономический эффект от использования дисперсий углеродных нанотрубок, заключающийся в возможности повышения удельной прочности с

О О

0,9 кг/см до 1,5 кг/см , что позволяет уменьшить расход наиболее дорогостоящих сырьевых компонентов и снизить себестоимость получения м3 бетона на 15%.

Методология и методы исследования:

Проведение исследований осуществлялось с применением действующих ГОСТ и современных аналитических методов изучения структурных характеристик бетона, включая анализ распределения размеров и поверхностного потенциала углеродных частиц, рентгенофазовый анализ, электронную микроскопию, инфракрасную и ультрафиолетовую спектроскопию. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили посредством ЭВМ.

Положения, выносимые на защиту:

- обоснование возможности повышения прочностных свойств бетона углеродными нанотрубками с использованием кавитации;

- основные зависимости свойств дисперсии с УНТ от технологических параметров ее синтеза;

- технология получения дисперсий с УНТ для повышения прочности бетона на основе методов гидродинамической кавитации;

- зависимости прочностных свойств бетона от концентрации и химического состава поверхности УНТ;

- зависимости влияния химического состава поверхности УНТ на структуру и фазовый состав цементного камня;

- результаты апробирования технологии получения дисперсий с УНТ для производства бетонных смесей.

Степень достоверности и апробация результатов:

Высокая степень достоверности результатов обеспечивается использованием статистических методов обработки данных, аттестованного лабораторного оборудования, стандартных методов испытаний и современных аналитических способов определения свойств материалов.

Основные положения диссертационной работы были представлены на следующих конференциях и семинарах: XX Международная научно-практическая конференция «Инновационные материалы и технологии» (2011 г., Белгород, Россия), XXII Международная научно-техническая конференция Стародубовские чтения (2012 г., Днепропетровск, Украина), XXIII Международная научно-техническая конференция Стародубовские чтения (2013 г., Днепропетровск, Украина), 8-я Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (2012 г., Троицк, Москва, Россия), Белорусско-Российский семинар «Углеродные наноматериалы: характеризация и применение» (2013 г., Минск, Беларусь), 6-я Международная научная конференция «Архитектура, строительство, современность» (2013 г., Варна, Болгария), 5th Internetional Conference Nanocon 2013 (2013 г., Брно, Чехия) и III Всероссийская (II Международная) конференция по бетону и железобетону (2014 г., Москва, Россия).

Внедрение результатов исследования:

Технология получения дисперсий с УНТ для промышленного производства бетонных смесей опробована на предприятии AHO «НИИЦ ПТ». Внедрение результатов исследования произведено на предприятии ООО «НПП «НАНОтех», г. Владимир.

Личный вклад автора в решение исследуемой проблемы состоит в разработке программы экспериментальных исследований, получении результатов исследований, их обобщении и анализе.

Публикации:

Результаты исследования, содержащие основные положения диссертационной работы отражены в 15 научных публикациях, в том числе в 4 статьях из перечня ВАК РФ, 1 работе в зарубежном издании индексируемом в Scopus и 1 патенте.

Структура диссертации:

Диссертация состоит из оглавления, введения, основной части, состоящей из пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, включающего 20 таблиц, 33 рисунка, приложения и список литературы из 151 наименования.

Автор выражает благодарность:

Ким Борису Григорьевичу - доктору технических наук, профессору, заведующему кафедрой «Строительное производство» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»;

Ваганову Виктору Евгеньевичу - кандидату технических наук, ведущему научному сотруднику, директору центра углеродных наноматериалов Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых».

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 1.1. История открытия и методы получения УНТ

В последнее время особое внимание учеными всего мира уделяется изучению каркасных аллотропных форм углерода, в том числе углеродных нанотрубок. Значительный интерес к УНТ обусловлен их уникальными электронными, термическими, электрическими, оптическими и механическими свойствами [1-3]. УНТ представляют собой протяженные цилиндрические полые структуры, образованные свернутыми в бесшовную трубку листами графена [4]. Различают многослойные УНТ, т.е. состоящие из двух и более слоев графена и однослойные нанотрубки. Внешний диаметр многослойных УНТ варьируется от 4 нм до 100 нм, при том что диаметр однослойных УНТ изменяется в интервале от 0,4 нм до 4 нм. В длину УНТ могут достигать от 100 нм до 100 мкм [5]. Как правило, концы УНТ закрыты сферическими «шапочками», представляющими собой половинки фуллеренов С60, состоящих из несоприкосающихся между собой пятиугольных циклов в вершинах которых расположены атомы углерода [5].

Датой открытия УНТ считается 1991 год и приписывается японскому профессору Суоми Иидзима. Иидзима в своей публикации в «Nature» впервые охарактеризовал структуру и свойства многослойных углеродных нанотрубок, обнаруженных им в ходе изучения продуктов дугового синтеза фуллеренов при помощи просвечивающей электронной микроскопии [6].

Позднее в 1993 году, одновременно и независимо друг от друга в печати появились статьи Ичихаши в соавторстве с Иидзима и исследователей компании IBM во главе с Бетьюоне, в которых исследователи приводят описание процесса получения однослойных УНТ [7,8].

Впервые же упоминание о нитевидных наноразмерных углеродных частицах встречается у Шультзенбергера в 1890 году. Немецкий ученый обнаружил появление на металлическом катализаторе наноразмерных волокнистых углеродных частиц в результате диспропорционирования монооксида углерода, а в 1948 году Илей и Райли выявили образование углеродных волокон на кварцевой подложке при пиролизе углеродсодержащих газов [9].

В 1940 - 1950 годах в московском Институте физической химии РАН СССР советские ученые при изучении продуктов термического разложения монооксида углерода на железных катализаторах отмечали присутствие частиц «червеобразной формы» диаметром близким к 30 нм и длиной до 7 мкм [9].

В 1970 годы японский ученый Маринобу Эндо методом пиролиза углеродосодержащих газов с использованием летучего катализатора синтезировал углеродные нановолокна. В 1976 году результаты исследования полученного наноматериала были опубликованы в журнале «Crystal Growth» [10]. И все же отправной точкой начала многочисленных исследований, посвященных изучению УНТ, являются публикации Иидзимы и команды ученых из IBM, вышедших в 1991 и 1993 годах [6-8].

В настоящее время существуют три основных способа получения УНТ. К ним относятся электродуговой способ, метод лазерной абляции и пиролиз углеводородов [И]. При этом в зависимости от способа и режимов синтеза свойства получаемых УНТ могут отличаться весьма значительно.

На сегодняшний день электродуговой синтез является широко распространенным способом производства УНТ. В частности именно в продуктах дугового синтеза Иидзима в 1991 году установил присутствие УНТ. Позднее в Японии по данной технологии было получено относительно большое граммовое количество УНТ [12]. Установка электродугового синтеза представляет собой герметичную камеру с размещенными внутри нее двумя графитовыми стержнями, располагающимися напротив друг друга и исполняющие роли катода и анода.

При этом обычно диаметр катода больше диаметра анода, представлена схема установки получения углеродного посредством электродугового способа.

Рисунок 1.1- Схема установки электродугового синтеза углеродного

наноматериала.

Получение УНТ осуществляется в заполненной инертным газом герметичной камере установки при давлении ниже или несколько выше атмосферного. В процессе синтеза между электродами создается разность потенциалов, приводящая к возникновению электрической дуги от анода к катоду, в результате горения которой происходит возгонка и перенос материала анода на катод. Катодный осадок состоит из образований столбчатого строения, расположенных вдоль оси электродов. Данные новообразования имеют диаметр порядка 50 -250 нм и содержат частицы многослойных УНТ, ориентированных в большинстве случаев перпендикулярно оси электрода [9].

На сегодняшний день выделяют два различных механизма образования УНТ. Согласно первой модели рост УНТ происходит вследствие присоединения атомов углерода или фрагментов из паровой фазы к висячим связям на концах открытых УНТ, что блокирует образование «шапочек». По второй модели, рост нанотрубок

На рисунке 1.1 наноматериала

представляется закрытым и осуществляется за счет прикрепления углерода к топологическим дефектам в «шапочках» УНТ. Структура и свойства получаемого углеродного наноматериала во многом зависят от условий и параметров проведения процесса синтеза, таких как напряжение между электродами, давление в герметичной камере, сила и плотность тока, свойства и скорость подачи инертного газа. Помимо этого, характеристики наноматериала зависят от размеров реакционной камеры, длительности процесса синтеза, природы, чистоты и геометрической формы электродов [13].

В работе [14] описывается способ увеличения объема синтезируемых УНТ за счет уменьшения плотности тока, диаметра анода и усиления давления инертного газа в герметичной камере. В [15] описывают процесс, при котором в зависимости от параметров давления произведенный углеродный наноматериал состоит из различного числа фуллеренов и УНТ. При этом установлено, что повышение давления способствует возрастанию содержания УНТ. Согласно данным [16] существует зависимость между количеством УНТ и парциальным давлением газа. Данная зависимость имеет максимум, характерный каждому конкретному виду газа, при значениях которого возможен максимальный выход УНТ. Так авторы исследования [17] в своей статье приводят результаты получения УНТ в атмосфере метана. Обнаружено, что произведенный таким образом материал состоит исключительно из многослойных УНТ и практически не содержит фуллеренов и примесных наночастиц.

В процессе электродугового синтеза метан распадается на С2Н2 и Н2, в связи с чем авторами работы [18] была предпринята попытка синтезировать УНТ в потоке Н2. Более высокая теплопроводность Н2 по сравнению с инертными газами способствует тому, что объем УНТ, произведенный в атмосфере Н2 при давлении 13 кПа, сопоставим с объемом УНТ, полученным с использованием инертного газа при давлении 66 кПа. При исследовании структуры УНТ, синтезируемых в потоке Н2, обнаружено увеличение длины отдельных нанотрубок, вероятнее всего обусловленное тем, что в процессе роста атомы Н2 примыкают к висячим связям

на концах УНТ, препятствуя замыканию концов нанотрубок и образованию «шапочек»

Как отмечалось ранее, свойства углеродного наноматериала зависят не только от параметров электродугового процесса и вида газового сырья, но и от характеристик материалов, задействованных при создании электродов для синтеза УНТ. В практике же наиболее часто применяются электроды на основе высокочистого графита. Полученные при этом УНТ характеризуются достаточно высокой степенью однородности и чистотой [13].

Известны случаи, когда исследователи в качестве материала для производства электродов использовали карбонизированные угли. Присутствие значительного количества нелетучих соединений в объеме угля, служит причиной загрязнения результирующих УНТ и, как следствие, ухудшению качества продукта в целом [19].

В работе [20] УНТ особого строения были синтезированы с использованием электродов на основе графита с Н1В2- Причем некоторые из внутренних слоев многослойных УНТ состояли из В1Ч, в то время как внешний слой представлял собой графеновую поверхность. Уникальность таких УНТ заключается в различии электронных свойств составляющих их слоев, что позволяет говорить о возможности их применения для создания электронных приборов, обладающих радиальными гетеропереходами [13].

Иначе говоря, изменение химического состава электродов способствует изменению структуры и свойств получаемых УНТ. Авторами работы [8] установлено, что введение в графитовый анод небольшого количества каталитических добавок в виде мелкодисперсного порошка металлов или их смесей влияет на структуру и приводит к повышению выхода УНТ.

Результаты исследования [21-23] показали, что использование биметаллических катализаторов М-Бе, Со-№, Со-У, Со-Бе вызывает

появление новообразований в виде мягкого пояса на поверхности катодного

осадка, содержащего порядка 70% - 90% однослойных УНТ. В ходе микроструктурного исследования выявлено, что УНТ имеют упорядоченное строение и средний диаметр порядка 1,3 нм, при этом их концы закрыты сферическими «шапочками» и не содержат остаточных частиц металлического катализатора. В то время как применение катализаторов на основе одного металла (Си, Бе, N1) способствует образованию паутиноподобного осадка между катодом и стенками камеры, состоящего из небольшого количества однослойных УНТ диаметром от 0,8 нм - 1,1 нм, фуллеренов, аморфного углерода и частиц графита.

Особо стоит отметить класс борсодержащих соединений для получения УНТ по электродуговой технологии. Использование В, В2Оз, а так же ВЫ увеличивает выход хорошо графитизированных, длинных УНТ, концы которых закрыты «шапочками», содержащими В. Присутствие бора в газовой фазе значительно уменьшает содержание частиц С2, что способствует - снижению уровня конденсированности образующихся наноструктур, а, в некоторых случаях, и появлению индивидуальных УНТ [24].

Принцип формирования УНТ в присутствии катализатора отличается от описанного выше и основывается на адсорбции атомов углерода на поверхность каталитических частиц. При этом в зависимости от размеров катализатора механизмы формирования структуры УНТ могут различаться. В случае если средний размер катализатора в десятки раз превышает диаметр УНТ, то на его поверхности образуется множество собранных в пучок закрытых УНТ. Вместе с этим, если размер катализатора сопоставим с диаметром УНТ, каталитическая частица перемещается вместе с растущим концом, что может приводить к возникновению самостоятельных УНТ [25].

Основным недостатком электродугового способа является его малая производительность. Так при оптимальном выборе параметров синтеза и подборе сырьевых материалов выход УНТ может достигать 2 г наноматериала за 2 минуты [23]. После чего процесс необходимо останавливать, извлекать полученные УНТ

и производить замену электродов. Попытка авторов работы [26] разработать установку непрерывного электродугового синтеза посредством компенсирования испаряемого материала анода за счет подачи метана привела к тому, что происходило повышение неоднородности результирующего продукта. Произведенный таким образом наноматериал состоит из смеси частиц аморфного углерода, фуллеренов, однослойных и многослойных УНТ, которые, в свою очередь, имеют различные размеры, строение и морфологию. В результате, как показала практика, непрерывный метод не имеет никакого преимущества перед традиционным способом.

Альтернативой электродуговой технологии производства УНТ является метод лазерной абляции. Указанный способ основан на лазерном испарении графитовой мишени, находящейся в предварительно разогретой и наполненной инертным газом камере. Впервые получение УНТ по данной технологии было осуществлено в 1995 году группой ученых под предводительством Смолли [27]. Схема установки синтеза УНТ лазерным испарением показана на рисунке 1.2.

кварцевая труба

лазер — — — — — (^коллектор —' мишень '—

Рисунок 1.2 - Схема установки для получения УНТ методом лазерной

абляции.

Принцип работы установки следующий: кварцевая труба с расположенной внутри нее графитовой мишенью заполняется аргоном и нагревается до температуры 700° С - 1200° С. После этого мишень подвергается воздействию лазерного пучка, что способствует испарению и последующему осаждению продуктов абляции на внутренней поверхности трубы и специальном

охлаждаемом коллекторе на ее конце. Полученный в результате испарения материал содержит аморфный углерод, многослойные УНТ, частицы графитизированного углерода и фуллерены [13].

Характеристики продукта, синтезированного лазерным испарением, определяются меньшим количества факторов по сравнению с материалом, полученным электродуговым способом. В этом случае свойства и объемное содержание УНТ зависят от температуры, мощности лазера, химического состава мишени, размеров и давления газа в трубе [13].

Данные исследования [28] демонстрируют, что изменение диаметра трубы с 2,5 см до 5 см при одних и тех же параметрах прохождения процесса и времени синтеза способствует повышению количества УНТ с 80 мг до 1 г. В работе [29] увеличение выхода УНТ достигается за счет усиления мощности лазера с 1кВт до 10 кВт, в результате чего объем произведенных УНТ возрастает с 1,5 г/ч до 45 г/ч.

Однако основными параметрами, влияющими на свойства результирующего наноматеримала, являются температура и давление газа. Установлено, что образование УНТ протекает в том случае, если давление инертного газа в трубе превышает 26 кПа, в противном случае, формирование УНТ не происходит [30]. При этом важное значение имеет температура нагрева. Повышение температуры мишени с 780° С до 1050° С способствует утолщению диаметра и увеличению концентрации УНТ в объеме синтезируемого продукта [31].

По аналогии с электродуговым методом, использование каталитических добавок позволяет оказывать влияние на строение, свойства и количественное содержание синтезируемых УНТ. При этом в качестве катализатора наиболее часто используются добавки на основе одного или нескольких металлов [32].

Обнаружено, что применение катализаторов на основе одного металла менее эффективно, чем их смесей. Введение в материал мишени композиции на основе Со с N1 способствует формированию однослойных УНТ, содержание которых в объеме наноматериала составляет порядка 70 %. При этом, как отмечают авторы

данного исследования количество аморфного углерода находящегося на поверхности УНТ значительно ниже по сравнению с тем, если бы они были произведены по электродуговой технологии [33].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петрунин, Сергей Юрьевич, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Salvetat, J. P. Mechanical properties of carbon nanotubes / J. P. Salvetat, J. M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, L. Zuppiroli // Applied Physics. - 1999. - Vol. 69. - P. 255-260.

2. Baughman, R. H. Carbon nanotubes the rout towards application / R. H. Baughman, A. A. Zakhidov, W. A. Heer // Science. - 2002. - Vol. 297. - P.787-792.

3. Wong, E. W. Nanobeam mechanics: elasticity, strength, and toughness of nanorods and nanotubes / E. W. Wong, P. E. Sheehan, С. M. Liebert // Science. - 1997. - Vol. 277.-P. 1971-1975.

4. Ивановская, В. В. Атомно-модифицированные нанотрубки / В. В. Ивановская, А. Л. Ивановский // Успехи химии. - 2011. - № 80. - С. 761-783.

5. Раков, Э. Г. Химия и применение углеродных нанотрубок / Э. Г. Раков // Успехи химии. - 2001. - № 70. - С. 934-973.

6. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature. - 1991. - Vol. 354. P. 56-58.

7. Iijima, S. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter / S. Iijima, T. Ichihashi // Nature.- 1993.-Vol. 363. P. 603-605.

8. Bethune, D. S. Cobalt-catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls / D. S. Bethune, C. H.Kiang, M. S. De Vries, G. Gorman, R. Savoy, J. Vazquez, R. Beyers // Nature. - 1993. - Vol. 363. P. 605-607.

9. Раков, Э. Г. Нанотрубки и фуллерены: учебное пособие / Э. Г. Раков. - Москва, 2006.-376 с.

10. Oberlin, A. Filamentous growth of carbon through benzene decomposition / A. Oberlin, M. Endo, T. Koyama // Crystal Growth. - 1976. - Vol. 32. P. 335-349.

11. Мищенко, С. В. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства,

применение / С. В. Мищенко, А. Г. Ткачев. - М.: Машиностроение, 2008. - 320 с.

12 Ebbesen, Т. W. Large-scale synthesis of carbon nanotubes / Т. W. Ebbesen, P. M. Ajayan // Nature. - 1992. - Vol. 358. P. 220-222.

13. Раков, Э. Г. Методы получения углеродных нанотрубок / Э. Г. Раков // Успехи химии. - 2000. -№ 69. - С. 41-58.

14. Wang, X. К. Carbon nanotubes synthesized in a hydrogen arc discharge / X.K. Wang, X. W. Lin, V. P. Dravid, J. B. Ketterson, R. P. H. Chang // Applied Physics Letters. - 1996. - Vol. 66. - P. 2430-2432.

15. Лозовик, Ю. E. Образование и рост углеродных наноструктур - фуллеренов, наночастиц, нанотрубок иконусов / Ю. Е. Лозовик, А. М. Попов // Успехи физической химии. - 1997. -№167. - С. 751-774.

16. Ando, Y. Preparation of carbon nanotubes by arc-discharge evaporation / Y. Ando, S. Iijima//Japanese Journal of Applied Physics. - 1993. - Vol. 32. - P. 107-109.

17. Zhao, X. Morphology of Carbon Nanotubes Prepared by Carbon Arc / X. Zhao, M. Wang, M. Ohkohchi, Y. Ando // Japanese Journal of Applied Physics. - 1996. - Vol. 35.-P. 4451-4456.

18. Wang, X. K. Carbon nanotubes synthesized in a hydrogen arc discharge / X.K. Wang, X. W. Lin, V. P. Dravid, J. B. Ketterson, R. P. H. Chang // Japanese Journal of Applied Physics. - 1995. - Vol. 66. - P. 2430-2432.

19. Qiu, J. S. Formation of carbon nanotubes and encapsulated nanoparticles from coals with moderate ash contents / J. S. Qiu, Y. Zhou, L. N. Wang, S. C. Tsang // Carbon. -1998.-Vol. 36. P. 465-467.

20. Suenaga, K. Synthesis of Nanoparticles and Nanotubes with Well-Separated Layers of Boron Nitride and Carbon / K. Suenaga, C. Colliex, N. Demoncy, A. Loiseau, H. Pascard, F. Willaime // Science. - 1997. - Vol. 278. - P.653-655.

21. Seraphin, S. Single-walled carbon nanotubes produced at high yield by mixed catalysts / S. Seraphin, D. Zhou // Applied Physics Letters. - 1994. - Vol. 64. - P. 2087-2089.

22. Loiseau, A. Synthesis of Long Carbon Nanotubes Filled With Se, S, Sb and Ge By the Arc Method / A. Loiseau, H. Pascard // Chemical Physics Letters. - 1996. - Vol. 256.-P. 246-252.

23. Journet, C. Large-scale production of single-walled carbon nanotubes by the electric-arc technique / C. Journet, W. K. Maser, P. Bernier, A. Loiseau, M. Lamy de la Chapelle, S. Lefrant, P. Deniard, R. Lee, J. E. Fischer // Nature. - 1997. - Vol. 388. P. 756-758.

24. Terrones, M. The role of boron nitride in graphite plasma arcs / M. Terrones, W.K. Hsu, S. Ramos, R. Castillo, H. Terrones // Fullerene Science and Technology. - 1998. -Vol. 6. P. 787-800.

25. Maiti, A. Kinetics of metal-catalyzed growth of single-walled carbon nanotubes / A. Maiti, C. J. Brabec, J. Bernholc // Physical Review B Condensed Matter and Material Physics. - 1997. - Vol. 55. R. 6097.

26. Koprinarov, N.S. Fullerene macro structures / N. S. Koprinarov, M. V. Marinov, G. V. Pchelarov, M. A. Konstantinova // Chemial Physics Letters. - 1998. - Vol. 285. P. 16.

27. Smalley, R. E. Self-Assembly of Tubular Fullerenes / T. Guo, P. Nikolaev, A. G. Rinzler, D. Tomanek, D. T. Colbert, R. E. Smalley // Journal of Physical Chemistry. -1995. - Vol. 99. P. 10694-10697.

28. Rinzler, A. G. Large-scale purification of single-wall carbon nanotubes: process, product and characterization / A. G. Rinzler, J. Liu, H. Dai, P. Nikolaev, C. B. Huffman, F. J. Rodriguez-Macias, P. J. Boul, A. H. Lu, D. Heymann, D. T. Colbert, R. S. Lee, J. E. Fischer, A. M. Rao, P. C. Eklund, R. E. Smalley // Applied Physics A-Materials Science and Processing. - 1998. - Vol. 67. P. 29-37.

29. Li, Y. H. Mechanical and electrical properties of carbon nanotube ribbons / Y. H. Li, Jinquan Wei, Xianfeng Zhang, Cailu Xu, Dehai Wu, Li Lu, Bingqing Wei // Chemical Physics Letters. - 2002. - Vol. 365. P. 95-100.

30. Yudasaka, M. Pressure depemndence of the structures of carbonaceous deposits formed by laser ablation on targets composed of Carbon, Nickel and Cobalt / M. Yudasaka, T. Komatsu, T. Ichihashi, Y. Achiba, S. Iijima // Journal of Physical Chemistry В. - 1998. - Vol. 102. P. 4892-4896.

31. Bandow, S. Effect of the Growth Temperature on the Diameter Distribution and Chirality of Single-Wall Carbon Nanotubes / S. Bandow, S. Asaka, Y. Saito, A. M. Rao, L. Grigorian, E. Richter, P. C. Eklund // Physical Review Letters. - 1998. - Vol. 80. P. 3779-3782.

32. Guo, T. Catalytic growth of single-walled nanotubes by laser vaporization / T. Guo, P. Nikolaev, A. Thess, D. T. Colbert, R. E. Smalley // Chemical Physics Letters. - 1995. -Vol. 243. P. 49-54.

33. Thess, A. Crystalline Ropes of Metallic Carbon Nanotubes / A. Thess, R. Lee, P. Nikolaev, H. J. Dai, P. Petit, J. Robert, С. H. Xu, Y. H. Lee, S. G. Kim, A. G. Rinzler, D. T. Colbert, G. E. Scuseria, D. Tomanek, J. E. Fischer, R. E. Smalley // Science. -1996.-Vol. 273. P. 483-487.

34. Zhang, Y. Coaxial nanocable: Silicon carbide and silicon oxide sheathed with Boron Nitride and Carbon / Y. Zhang, K. Suenaga, C. Colliex, S. Iijima // Science. - 1998. -Vol. 281. P. 973-975.

35. Козлов, Г. И. Синтез одностенных углеродных нанотрубок в расширяющемся парогазовом потоке лазерной абляции графита с катализатором / Козлов Г. И., Ассовский И. Г. // Журнал технической физики. - 2003. - том. 73. № 11. С. 76-82

36. Kataura, Н. Formation of Thin Single-Wall Carbon Nanotubes by Laser Vaporization of Rh/Pd-Graphite Composite Rod / H. Kataura, A. Kimura, Y. Ohtsuka,

S. Suzuki, Y. Maniwa, T. Hanyu and Y. Achiba // Japan Journal of Applied Physics. -1998.-Vol. 37 P. 616-618.

37. Козлов, Г. И. Образование углеродной паутины при синтезе одностенных нанотрубок в струе продуктов лазерной абляции, расширяющиеся в электрическом поле / Г. И. Козлов // Письма в ЖТФ. - 2003. - том 29. №. 18. С. 88-94.

38. Bolshakov, А. P. A novel CW laser-powder method of carbon single-wall nanotubes production / A. P. Bolshakov, S. A. Uglov, A. V. Saveliev, V. I. Konov, A. A. Gorbunov, W. Pompe, A. Graff// Diamond and Related Materials. - 2002. - Vol. 11. P. 927-930.

39. Раков, Э. Г. Получение тонких углеродных нанотрубок каталитическим пиролизом на носителе / Раков Э. Г. // Успехи химии. - 2007. - № 76. С. 3-26.

40. Jose-Yacaman, М. Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure / M. Jose-Yacaman, M. Miki-Yoshida, L. Rendon, J. G. Santiesteban // Applied Physics Letters. - 1993. - Vol. 62. P. 657-659.

41. Раков, Э. Г. Пиролитический синтез углеродных нанотрубок и нановолокон / Раков Э. Г. // Российский химический журнал. - 2004. - том 48. № 5. С. 12-20.

42. Ci, L. Double wall carbon nanotubes promoted by sulfar in a floating iron catalyst CVD system / L. Ci, Z. Rao, Z. Zhou, D. Tang, X. Yan, Y. Liang, D. Liu, H. Yuan, W. Zhou, G. Wang, W. Liu, S. Xie // Chemical Physics Letters. - 2002. - Vol. 359. P. 6367.

43. Huang, S. Growth of millimeter-long and horizontally aligned single-walled carbon nanotubes on flat substrates. / S. Huang, X. Sai, G. Lui // Journal American Chemical Society.-2003.-Vol. 125. P. 5636-5641.

44. Endo, M. Pyrolytic carbon nanotubes from vapor-grown carbon fibers / M. Endo, K. Takeuchi, K. Kobori, K. Takahashi, H. W. Kroto, A. Sarkar // Carbon. - 1995. - Vol. 33. P. 873-881.

45. Kumar, M. Field emission from camphor-pyrolyzed carbon nanotubes / M. Kumar, K. Kakamu, T. Okazaki, Y. Ando // Chemical Physics Letters. - 2002. - Vol. 385. P. 161-165.

46. Бричка, A.B. Синтез углеродных нанотрубок пиролизм дихлорметана. / А. В. Бричка, Г. П. Приходько, С. Я. Бричка, В. М. Огенко, А. И. Сенкевич // Украинский Химический Журнал. - 2003. - том 69. № 8. С. 67-70.

47. Ivanov, V. Catalytic production and purification of nanotubules having fiillerene-

t

scale diameters / V. Ivanov, A. Fonseca, J. B. Nagy, A. Lucas, P. Lambin, D. Bernaerts, X. B. Zhang // Carbon. - 1995. - Vol. 33. P. 1727-1738.

48. Ivanov, V. The study of carbon nanotubules produced by catalytic method / V. Ivanov, J. B. Nagy, Ph. Lambin, A. Lucas, X. B. Zhang, X. F. Zhang, D. Bernaerts, G. Van Tendeloo, S. Amelinckx, J. Van Landuyt // Chemical Physics Letters. - 1994. -Vol. 223. P. 329-335.

49. Pan, Z. W. Direct growth of aligned open carbon nanotubes by chemical vapor deposition / Z. W. Pan, S. S. Xie, B.H. Chang, L. F. Sun, W. Y. Zhou, G. Wang // Chemical Physics Letters. - 1999. - Vol. 299. P. 97-102.

50. Углеродные материалы: методическая разработка к курсу лекций «Функциональные материалы» / А. А. Елисеева, М. В. Чернышева. - М. : Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, 2006. - 79 с.

51. Fonseca, A. Synthesis of single- and multi-wall carbon nanotubes over supported catalysts / A. Fonseca, K. Hernadi, P. Piedigrosso, J.-F. Colomer, K. Mukhopadhyay, R. Doome, S. Lazarescu, L. P. Biro, P. Lambin, P. A. Thiry, D. Bernaerts, J. B. Nagy // Applied Physics A Materials Science and Processing. - 1998. - Vol. 67. P. 11-22.

52. Che, G. Carbon nanotubule membranes for electrochemical energy storage and production / G. Che, В. B. Lakshmi, E. R. Fisher, Ch. R. Martin // Nature. - 1998. -Vol. 393. P. 346-348.

53. Hernadia, К. Fe-catalyzed carbon nanotube formation / K. Hernadia, A. Fonseca, J. B. Nagya, D. Bernaerts, A. A. Lucasa // Carbon. - 1996. - Vol. 34. P. 1249-1257.

54. Kiselev, N. A. Carbon nanotubes from polyethylene precursors: Structure and structural changes caused by thermal and chemical treatment revealed by HREM / N. A. Kiselev, J. Sloanb, D. N. Zakharova, E. F. Kukovitskiic, J. L. Hutchisond, J. Hammerb, A. S. Kotosonove//Carbon. - 1998. - Vol. 36. P. 1149-1157.

55. Diaz, G. Carbon Nanotubes Prepared by Catalytic Decomposition of Benzene Over Silica Supported Cobalt Catalysts / G. Diaz, M. Benaissa, J. G. Santiesteban, M. Jose-Yacaman // Fullerene Science and Technology. - 1998. - Vol. 6. P. 853-866.

56. Насибулин, А. Г. Аэрозольный синтез углеродных нанотрубок и их применение / А. Г. Насибулин, С. Д. Шандаков, М. Ю. Тиммерманс, Э. И. Кауппинен // Успехи химии. - 2011. - № 80. С. 805-820.

57. Miyauchia, Y. Dependence of exciton transition energy of single-walled carbon nanotubes on surrounding dielectric materials / Y. Miyauchi, R. Saitob, -K. Satob, Y. Ohnoc, S. Iwasakic, T. Mizutanic, J. Jiangd, S. Maruyama // Chemical Physics Letters. - 2007. - Vol. 442. P. 394-399.

58. Nasibulin, A. G. A novel aerosol method for single walled carbon nanotube synthesis / Albert G. Nasibulin, Anna Moisala, David P. Brown, Hua Jiang, Esko I. Kauppinen // Chemical Physics Letters. - 2005. - Vol. 402. P. 227-232.

59. Yudasaka, M. Nitrogen-containing carbon nanotube growth from Ni phthalocyanine by chemical vapor deposition / M. Yudasaka, R. Kikuchi, Y. Ohki, S. Yoshimura // Carbon. - 1997. - Vol. 35. P. 195-201.

60. Cheng, H.M. Bulk morphology and diameter distribution of single-walled carbon nanotubes synthesized by catalytic decomposition of hydrocarbons / H. M. Cheng, F. Li, X. Sun, S. D. M. Brown, M. A. Pimenta, A. Marucci, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus // Chemical Physics Letters. - 1998. - Vol. 289. P. 602-610.

61. Захарычев, Е. А. Исследование влияния степени функционализации на некоторые свойства многослойных углеродных нанотрубок / Е. А. Захарычев, С. А. Рябов, Ю. Д. Семчиков, Е. Н. Разов, А. А. Москвичев // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. - 2013. - № 1. С. 100-104.

62. Rinzler, A. G. Large-scale purification of single-wall carbon nanotubes: process, product and characterization / A. G. Rinzler, J. Liu, H. Dai, P. Nikolaev, С. B. Huffman, F. J. Rodriguez-Macias, P. J. Boul, A. H. Lu, D. Heymann, D. T. Colbert, R. S. Lee, J. E. Fischer, A. M. Rao, P. C. Eklund, R. E. Smalley // Applied Physics A Materials Science and Processing. - 1998. - Vol. 67. P. 29-37.

63. Lee, Y. S. Syntheses and properties of fluorinated carbon materials / Y. S. Lee // Journal of Fluorine Chemistry. - 2007. - Vol. 128. P. 392-403.

64. Bettinger, H. F Experimental and computational investigations of the properties of fluorinated single-walled carbon nanotubes / H. F Bettinger // European journal of chemical physics and physical chemistry. - 2003. - Vol. 4 P. 1283-1289.

65. Sato, Y. In vivo rat subcutaneous tissue response of binder-free multi-walled carbon nanotube blocks cross-linked by de-fluorination / Y. Sato, A. Yokoyama, T. Kasai, S. Hashiguchi, M. Ootsubo, S. Ogino, N. Sashida, M. Namura, K. Motomiya, B. Jeyadevan, K. Tohji // Carbon. - 2008. - Vol. 46. P. 1927-1934.

66. Huang, Y. Structure and electronic properties of nitrogen-containing carbon nanotubes / Y. Huang, J. Gao, R. Liu // Synthetic Metals. - 2000. - Vol. 113. P. 251255.

67. Han, W. Formation of Boron Nitride (BN) Fullerene-Like Nanoparticles and (BN)xCy Nanotubes Using Carbon Nanotubes as Templates / W. Han, Y. Bando, K. Kurashima, T. Sato // Japanese Journal of Applied Physics. - 1999. - Vol. 38. P. 755757.

68. Suzuki, S. Observation of potassium-intercalated carbon nanotubes and their valence-band excitation spectra / S. Suzuki, M. Tomita // Journal of Applied Physics. -1996. - Vol. 79. P. 3739-3783.

69. Suzuki, S. In-situ TEM and EELS studies of alkali-metal intercalation with singlewalled carbon nanotubes / S. Suzuki, C. Bower, O. Zhoub // Chemical Physics Letters. - 1998.-Vol. 285. P. 230-234.

70. Bower, C. Intercalation and partial exfoliation of single-walled carbon nanotubes by nitric acid / C. Bower, A. Kleinhammes, Y. Wu, O. Zhou // Chemical Physics Letters. -1998.-Vol. 288. P. 481-486.

71. Jin, Z. A preferentially ordered accumulation of bromine on multi-wall carbon nanotubes / Z. Jin, G. Qin Xu, S. H. Goh // Carbon. - 2000. - Vol. 38. P. 1135-1139.

72. Grigorian, L. Reversible Intercalation of Charged Iodine Chains into Carbon Nanotube Ropes / L. Grigorian, K. A. Williams, S. Fang, G. U. Sumanasekera, A. L. Loper, E. C. Dickey, S. J. Pennycook, P. C. Eklund // Physical Review Letters. - 1998. -Vol. 80. P. 5560-5563.

73. Fan, X. Atomic Arrangement of Iodine Atoms inside Single-Walled Carbon Nanotubes / X. Fan, E. C. Dickey, P. C. Eklund, K. A. Williams, L. Grigorian, R. Buczko, S. T. Pantelides, S. J. Pennycook // Physical Review Letters. - 2000. - Vol. 84. P. 4621-4624.

74. Xie, X. L. Dispersion and alignment of carbon nanotubes in polymer matrix: a review / X. L. Xie, Y. W. Mai, X. P. Zhou // Materials Science and Engineering. -2005.-Vol. 49. P. 89-112.

75. Sobolkina, A. Dispersion of carbon nanotubes and its influence on the mechanical properties of the cement matrix / A. Sobolkina, V. Mechtcherine, V. Khavrus, D. Maier, M. Mende, M. Ritschel, A. Leonhardt // Cement and Concrete Composites. - 2012. -Vol. 34. P. 1104-1113.

76. Пудов, И. А. Наномодификация портландцемента водными дисперсиями углеродных нанотрубок : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.23.05 / Пудов Игорь Александрович. - Ижевск, 2013. - 22 с.

77. Luo, J. The influence of surfactants on the processing of multi-walled carbon nanotubes in reinforced cement matrix composites / J. Luo, Z. Duan, H. Li // Physical Status Solidi. - 2009. - Vol. 206. P. 2783-2790.

78. Yu, J. Controlling the dispersion of multi-wall carbon nanotubes in aqueous surfactant solution / J. Yu, N. Grossiord, С. E. Koning, J. Loos // Carbon. - 2007. - Vol. 45. P. 618-623.

79. Moore, V. C. Individually Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes in Various Surfactants / V. C. Moore, M. S. Strano, E. H. Haroz, R. H. Hauge, R. E. Smalley // Nano Letters. - 2003. - Vol. 3. P. 1379-1382.

80. Hua, C. Y. Non-Covalent Functionalization of Carbon Nanotubes with Surfactants and Polymers / C. Y. Hua, Y. J. Xuc, S. W. Duoa, R. F. Zhanga, M. S. Lia // Journal of the Chinese Chemical Society. - 2009. - Vol. 56. P. 234-239.

81. Jiang, L. Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes / L. Jiang, L. Gao, J. Sun //Journal of Colloid and Interface Science. - 2003. - Vol. 260. P. 89-94.

82. O'Connell, M. J. Band Gap Fluorescence from Individual Single-Walled Carbon Nanotubes / M. J. O'Connell, S. M. Bachilo, С. B. Huffman, V. C. Moore, M. S. Strano, E. H. Haroz, K. L. Rialon, P. J. Boul, W. H. Noon, C. Kittrell, J. Ma, R. H. Hauge, R. B. Weisman, R. E. Smalley // Science. - 2002. Vol. 297. P. 593-596.

83. Ning, J. Surfactants assisted processing of carbon nanotube-reinforced Si02 matrix composites / J. Ning, J. Zhang, Y. Pan, J. Guo // Ceramics International. - 2004. - Vol. 30. P. 63-67.

84. Wenseleers, W. Efficient Isolation and Solubilization of Pristine Single-Walled Nanotubes in Bile Salt Micelles / W. Wenseleers, I.I. Vlasov, E. Goovaerts, E.D.

Obraztsova, A. S. Lobach, A. Bouwen // Advanced Functional Materials. - 2004. - Vol. 14. P. 1105-1112.

85. Star, A. Preparation and Properties of Polymer-Wrapped Single-Walled Carbon Nanotubes / A. Star, J. F. Stoddart, D. Steuerman, M. Diehl, A. Boukai, E. W. Wong , X. Yang, S. W. Chung, H. Choi, J. R. Heath // Angewandte Chemie International Edition. -2001. - Vol. 40. P. 1721-1725.

86. Dukovic, G. / Reversible Surface Oxidation and Efficient Luminescence Quenching in Semiconductor Single-Wall Carbon Nanotubes / G. Dukovic, В. E. White, Z. Zhou, F. Wang, S. Jockusch, M. L. Steigerwald, T. F. Heinz, R. A. Friesner, N. J. Turro, L. E. Brus // Journal of the American Chemical Society. - 2004. - Vol. 126. P.15269-15276.

87. Qiu, Q. Intramolecular Association of Poly(maleic acid/octyl vinyl ether) in Aqueous Solution / Q. Qiu, A. Lou, P. Somasundaran, B. A. Pethica //' Langmuir. -2002. - Vol. 18. P. 5921-5926.

88. O'Connell, M. J. Reversible water-solubilization of single-walled carbon nanotubes by polymer wrapping / M. J. O'Connell, P. Boul, L. M. Ericson, C. Huffman, Y. H. Wang, E. Haroz, C. Kuper, J. Tour, K. D. Ausman, R. E. Smalley // Chemical Physics Letters. - 2001. - Vol. 342. P. 265-271.

89. Witt, J. A Novel Type of PCE Possessing Silyl Functionalities / J. Witt, J. Plank // 10th CANMET/ACI Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete (Proceedings). Prague. - 2012. P. 57-70.

90. Eusebio, L. Effects of Superplasticizer Structure on Perfomance of Portland - Based Cements / L. Eusebio, A. Casali, M. Goisis, G. Manganelli, P. Gronchi // 10th CANMET/ACI Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete (Proceedings). Prague. - 2012. P. 381-393.

91. Li, G. Y. Mechanical behavior and microstructure of cement composites incorporating surface-treated multi-walled carbon nanotubes / G. Y. Li, P. M. Wang, X. Zhao // Carbon. - 2005. - Vol. 43. P. 1239-1245

92. Li, G. Y. Pressure-sensitive properties and microstructure of carbon nanotube reinforced cement composites / G. Y. Li, P. M. Wang, X. Zhao // Cement and Concrete Composites. - 2007. - Vol. 29. P. 377-382.

93. Nasibulina, L. I. Effect of Carbon Nanotube Aqueous Dispersion Quality on Mechanical Properties of Cement Composite / L. I. Nasibulina, I. V. Anoshkin, A. G. Nasibulin, A. Cwirzen, V. Penttala, E. I. Kauppinen // Journal of Nanomaterials. -2012.-Vol. 2012. P. 1-6.

94. Musso, S. Influence of carbon nanotubes structure on the mechanical behavior of cement composites / S. Musso, J. M. Tulliani, G. Ferro, A. Tagliaferro // Composites Science and Technology. - 2009. - Vol. 69. P. 1985-1990.

95. Stynoski, P. Novel Processes to Improve CNT Utility in Cement / P. Stynoski, P. Mondal, C. Marsh // NICOM 4: 4th International Symposium on Nanotechnology in Construction. Create. -2012. P. 16-24.

96. Стрельцов, И. А. Применение углеродных нановолокон для модифицирования цементного камня / И. А. Стрельцов, И. В. Мишаков, А. А. Ведягин // Материаловедение. - 2013. - № 9. С. 30-33.

97. Konsta-Gdoutos, М. S. Highly dispersed carbon nanotube reinforced cement based materials / M. S. Konsta-Gdoutos, Z. S. Metaxa, S. P. Shah // Cement and Concrete Research. - 2010. - Vol. 40. P. 1052-1059.

98. Konsta-Gdoutos, M. S. Multi-scale mechanical and fracture characteristics and early-age strain capacity of high performance carbon nanotube/cement nanocomposites / M. S. Konsta-Gdoutos, Z. S. Metaxa, S. P. Shah // Cement and Concrete Composites. -2010. Vol. 32. P. 110-115.

99. Smilauer, V. Micromechanical Analysis of Cement Paste with Carbon Nanotubes / V. Smilauer, P. Hlavacek, P. Padevet // Acta Polytechnica. - 2012. - Vol. 52. P. 22-28.

100. Nasibulina, L. I. Carbon nanofiber/clincer hybrid material as a highly efficient modificator of mortar mechanical properties / L. I. Nasibulina, I. V. Anoshkin, A. V.

Semencha, О. V. Tolochko, J. E. M. Malm, M. J. Karppinen, A. G. Näsibulin, E. I. Kauppinen // Materials Physics and Mechanics. - 2012. - Vol. 13 P. 77-84.

101. Sanchez, F. Microstructure and macroscopic properties of hybrid carbon nanofiber/silica fume cement composites / F. Sanchez, C. Ince // Composites Science and Technology. - 2009. - Vol. 69. P. 1310-1318.

102. Ткачев, А. Г. Модифицирование строительных композитов углеродными наноматериалами / А. Г. Ткачев, 3. А. Михалева, М. Н. Ладохина, Е. А. Жутова // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. - 2007. - № 9. C. 56-59.

103. Яковлев, Г. И. Модификация цементных бетонов многослойными углеродными нанотрубками / Г. И. Яковлев, Г. Н. Первушин, А. Корженко, А. Ф. Бурьянов, И. А. Пудов, А. А. Лушникова // Строительные материалы. - 2011. - № 2. С. 47-51.

104. Chaipanich, A. Compressive strength and microstructure of carbon nanotubes-fly ash cement composites / A. Chaipanich, T. Nochaiya, W. Wongkeo, P. Torkittikul // Materials Science and Engineering. - 2010. - Vol. 527. P. 1063-1067.

105. Yakovlev, G. Cement Based Foam Concrete Reinforced by Carbon Nanotubes / G. Yakovlev, J. Kariene, A. Gailius, I. Girniene // Materials science. - 2006. - Vol. 12. P. 147-151.

106. Makar, J. Carbon nanotube/cement composites - early results and potential applications / J. Makar, J. Margeson, J. Luh // Proceedings of the 3rd international conference on construction materials: performance, innovations and structural implications. Vancouver. - 2005. P. 1-10.

107. Введение в планирование эксперимента / Ю. П. Адлер. - М.: Металлургия, 1968.- 155 с.

108. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А. А. Спиридонов. -М.: Машиностроение, 1981. - 184 с.

109. Жерновский, И. В. Некоторые возможности применения полнопрофильного РФА в задачах строительного материаловедения / И. В. Жерновский, В. В. Строкова, Е. В. Мирошников, А. Б. Бухало, Н. И. Кожухова, С. С. Уварова // Строительные материалы. - 2010. - № 3. С. 102-105.

110. Ramachandran, V. S. Handbook of analytical techniques in concrete science and technology / V.S. Ramachandran, J.J. Beaudoin. - 2001. - 964 p.

111. ГОСТ 10180-2011 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М. : Стандартинформ, 2013. - 36 с.

112. ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования. - М. : ИПК Издательство стандартов, 2004. - 8 с.

113. ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия. - М. : МНТКС, 1995.-7 с.

114. ГОСТ 6709-72 Вода дистилированная. Технические условия. - М. : Стандартинформ, 2007. - 11 с.

115. Аношкин, И. В. Химическое модифицирование и фракционирование тонких многослойных углеродных нанотрубок : диссертация канд. хим. наук : 02.00.04 / Аношкин Илья Викторович. - М., 2008. - 137 с.

116. Rinzler, A. G. Large-scale purification of single-wall carbon nanotubes: process, product, and characterization / A. G. Rinzler, J. Liu, H. Dai, P. Nikolaev, С. B. Huffman, F. J. Rodriguez-Macias, P. J. Boul, A. H. Lu, D. Heymann, D. T. Colbert, R. S. Lee, J. E. Fischer, A. M. Rao, P. C. Eklund, R. E. Smalley // Applied Physics A Materials Science and Processing. - 1998. - Vol. P. 29-37.

117. Sloan, J. The opening and filling of single walled carbon nanotubes (SWTs) / J. Sloan, J. Hammer, M. Zwiefka-Sibley, M. L. H. Green // Chemical Communications. - 1998. P. 347-348.

118. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия: учебник для университетов и химико-технологических вузов / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2004. - 445 с.

119. Kondofersky-Mintova, I Fundamental Interactions between Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNT), Ca2+ and Polycarboxylate Superplasticizers in Cementitious Systems / I. Kondofersky-Mintova, J. Plank // 10th CANMET/ACI Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete (Proceedings). Prague. -2012. P. 423-434.

120. White, B. Zeta-Potential Measurements of Surfactant-Wrapped Individual SingleWalled Carbon Nanotubes / B. White, S. Banerjee, S. O'Brien, N. J., Turro, I. P. Herman // The Journal of Physical Chemistry C. - 2007. - Vol. 111. P. 13684-13690.

121. Hiemenz, P. C. Principles of Colloid and Surface Chemistry, Third Edition, Revised and Expanded / C. P. Hiemenz, R. Rajagopalan. - New York, 1997. - 672 p.

122. Sanchez, F. Nanotechnology in Concrete - A Review / F. Sanchez, K. Sobolev // Construction and Building Materials. - 2010. - Vol. 24. P. 2060-2071.

123. Гусев, Б. В. Проблемы создания наноматериалов и развитие нанотехнологий в строительстве / Б. В. Гусев // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет журнал. - 2009. - № 2. С. 5-10.

124. Гусев, Б.В. Исследование процессов наноструктурирования в мелкозернитых бетонах с добавкой наночастиц диоксида кремния / Б. В. Гусев, В. Д. Кудрявцева // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет журнал. - 2009. - № 3. С. 15-23.

125. Гусев, Б. В. Отраслевое технологическое исследование «Развитие рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года» Часть 1. Постановка задачи и подход к реализации проекта // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет журнал. - 2013. - № 1. С. 6-17.

127. Гусев, Б. В. Интенсификация приготовления бетонной смеси / Б. В. Гусев, К.

М. Королев, Э. X. Кушу // Бетон и железобетон. - 1989. № 7. С. 6-7.

128. Гусев, Б. В. Активность цементного камня обработанного гидродинамическим методом. / Б. В. Гусев, В. Г. Васильев, Н. К. Тойшибаев // Бетон и железобетон. - 1991. № 6. С. 10-11.

г

129. Гусев, Б. В. Прочность полидисперсного композиционного материала, типа бетона, и особенности напряженно-деформированного состояния такого материала при дейтсвии сжимающих нагрузок. - М.: ЦИСН, 2003. - 37 с.

130. Гусев, Б. В. Формирование структуры композиционных материалов и их свойства / Б. В. Гусев, В. И. Кондращенко, Б. П. Маслов, А. С. Файвусович - М.: Научный мир, 2006. - 560 с.

131. Ганиев, Р. Ф. Нелинейная волновая механика и технология / Р. Ф. Ганиев, Л.Е. Украинский. - М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2008. - 712 с.

132. Холпанов, Л. П. Блочная коллоидно-химическая кристализация материалов / Л. П. Холпанов, Б. В. Гусев. - М.: Научный мир, 2009. - 40 с.

133. Фаликман, В. Р. Наноматериалы и нанотехнологии в бетоне и железобетоне: практика и перспективы / В. Р. Фаликман, Б. В. Гусев // III Всероссийская (II Международная) конференция по бетону и железобетону « Бетон и железобетон — взгляд в будущее», Москва, 2014 г. - Москва, С. 303-313.

134. Фаликман, В. Р. «Простор за пределом», или как нанотехнологии могут изменить мир бетона / В. Р. Фаликман, К. Г. Соболев // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет журнал. - 2010. - № 6. С. 17-31.

135. Пухаренко, Ю. В. Модифицирование цементных композитов смешанным наноуглеродным материалом / Ю. В. Пухаренко, И. У. Аубакирова, В. А. Никитин, Д. Г. Летенко, В. Д. Староверов // Технологии бетонов. - 2013. - № 12. С. 13-15.

136. Золотарёв, А. А. Бетон, наноструктурированный водорастворимыми

фуллеренолами / Золотарёв А. А., Чарыков Н. А., Семёнов К. Н., Намазбаев В. И., Летенко Д. Г., Никитин В. А., Пухаренко Ю. В., Скачков С. В., Лушин А. И. // Вестник Санкт-Петербургского университета. - 2011. - № 3. С. 12-19.137. Пухаренко, Ю. В. Эффективность активации воды затворения углеродными наночастицами / Ю. В. Пухаренко, И. У. Аубакирова, В. Д. Староверов // Инженерно-строительный журнал. -2009. -№ 1. С. 40-45.

138. Пономарев, А. Н. Нанобетон: концепция и проблемы. Синергизм наноструктурирования цементных вяжущих и армирующей фибры // Строит, материалы, 2007. № 6. С. 69-71.

139. Пономарев, А. Н. Высококачественные бетоны. Анализ возможностей и практика использования методов нанотехнологий / А. Н. Пономарев // Инженерно-строительный журнал. -2009. -№ 6. С. 25-33.

140. Баженов, Ю. М. Технология бетона: учебное пособие / Ю. М. Баженов. - М.: Высш. шк., 1987.-451 с.

в

141. Королев, Е. В. Модифицирование строительных материалов наноуглеродными трубками и фуллеренами / Е. В Королев, Ю. М. Баженов, В. А. Береговой // Строительные материалы. - 2006. - № 8. С. 2-4

142. Строкова, В. В. Последовательность процессов формирования цементно-песчаной матрицы бетона при использовании гранулированного наноструктурирующего заполнителя / В. В. Строкова, И. В. Жерновский, А. В. Максаков, Ю. Н. Огурцова, Л. Н. Соловьева // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 6. С. 110.

143. Володченко, А. Н. Силикатные автоклавные материалы с использованием нанодисперсного сырья / А. Н. Володченко, В. С. Лесовик // Строительные материалы. - 2008. - № 11. С. 42-44.

144. Лесовик, В. С. Влияние наноразмерного сырья на процессы структурообразования силикатных системах / В. С. Лесовик, В. В. Строкова, А. А.

Володченко // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. - 2010. -№ 1. С. 13-17.

145. Брыков, А. С. Гидратация портландцемента [Текст]: учебное пособие / А. С. Брыков. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2008. - 30 с.

146. Atieh, М. A. Effect of Carboxylic Functional Group Functionalized on Carbon Nanotubes Surface on the Removal of Lead from Water / M. A. Atieh, O. Y. Bakather, B. Al-Tawbini, A. A. Bukhari, F. A. Abuilaiwi, M. B. Fettouhi // Bioinorganic Chemistry and Applications. - 2010. - Vol. 2010. P. 1-9.

147. Sarkar, A. K. Studies of the Trimethylsilyl Derivatives of Unhydrated Cement and Hydrated Cement Pastes by Fourier Transform Infrared Spectroscopy / A. K. Sarkar, D. M. Roy // Chemical Technology and Biotechnology. - 1980. - Vol. 30. P. 485-490.

148. Коровкин, M. В. Оценка степени преобразования кварцитов методом инфракрасной спектрскопии / М. В. Коровкин, J1. Г. Ананьева, А. А.Анциферова // Известия Томского политехнического университета. - 2012. -том 320. № 1. С. 16-18.

149. Delgado, А. Н. Comparison of IR Techniques for the Characterization of Construction Cement Minerals and Hydrated Products / A. H. Delgado, R,, M. Paroli, J. J. Beaudoin // Applied Spectroscopy. - 1996. - Vol. 50. P. 970-976.

150. Брыков, А. С. Влияние высокоактивных гидроксидов алюминия на гидратацию портландцемента в ранний период / А. С. Брыков, А. С. Васильев, В. А. Кузьмин // Цемент и его применение. - 2012. № 5. С. 103-106.

151. Islam, М. F. High Weight Fraction Surfactant Solubilization of Single-Wall Carbon Nanotubes in Water / M. F. Islam, E. Rojas, D. M. Bergey, A. T. Johnson, A. G. Yodh // Nano Letters. - 2003. - Vol. 3. P. 269-273.