Синтез и свойства композиционных материалов медь-углеродные наноструктуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.06, кандидат технических наук Кольцова, Татьяна Сергеевна

• Кольцова, Татьяна Сергеевна
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кольцова, Татьяна Сергеевна

Содержание

Введение

Глава 1. Обзор современного состояния вопроса получения углеродных нанотрубок и нановолокон на металлическом катализаторе и их применения для создания композиционных материалов

1.1. Структура и свойства углеродных нанотрубок и нановолокон

1.2. Основные методы синтеза углеродных нанотрубок

1.3. Механизм роста углеродныхнаноструктур

1.3.1. Образование углеродныхнановолокон бамбуковой структуры

1.3.2. Влияние состояния поверхности металла

1.3.3. Влияние состава газовой фазы

1.4. Синтез углеродныхнаноструктур на медной подложке

1.5. Получение композиционного порошкового материала металл-УНТ

1.6. Получение компактного материала медь - углеродныенаноструктуры

1.7. Механические свойства композитов

1.8. Постановка задач исследования диссертационной работы

Глава 2. Материалы и методика эксперимента

2.1. Материалы

2.2. Методика проведения синтеза

2.3. Контроль структуры, химического и фазового состава материала

2.3.1. Рентгеноструктурный анализ

2.3.2. Просвечивающая электронная микроскопия

2.3.3. Сканирующая электронная микроскопия

2.3.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

2.3.5. Спектроскопия комбинационного рассеяния

2.3.6. Термогравиметрический анализ

2.4. Получение компактных материалов системы медь-углерод

2.5. Методики исследования компактных образцов

2.5.1. Определение плотности пористых образцов в керосине

2.5.2. Исследование микроструктуры

2.6. Измерение свойств компактных материалов

2.6.1. Измерение механических свойств

2.6.2. Измерение электрических свойств

2.6.3. Измерение трибологических свойств

Глава 3. Исследование закономерностей синтеза углеродных наноструктур на поверхности медных микрочастиц

3.1. Синтез углеродных наноструктур с использованием СО, СН4 и С2Н4 в качестве источников углерода

3.2. Синтез углеродных наноструктур с использованием ацетилена в качестве источника углерода

3.3. Влияние размера и шероховатости поверхности частиц меди на углеродный продукт

3.3.1. Использование этилена в качестве источника углерода

3.3.2. Использование ацетилена в качестве источника углерода

3.4. Термодинамические и кинетические закономерности роста углеродных наноструктур на медных микрочастицах

3.4.1. Закономерности роста графеновых слоев на медных микрочастицах

3.4.2. Закономерности роста углеродных нановолокон на медных микрочастицах

3.5. Влияние состава газовой фазы на структуру углеродного продукта. Механизм роста углеродных наноструктур на медной подложке

Глава 4. Получение образцов композиционных материалов, определение их основных физико-механических характеристик

4.1. Разработка установки для получения композиционного материала медь -углерод в полупромышленных масштабах

4.2. Получение компактных материалов системы медь-углерод

4.3. Изучение структуры и свойств компактных образцов, полученных из УНТ и УНВ- содержащих металлических порошков

Глава 5. Применение разработанного метода синтеза углеродных наноструктур для различных матриц

5.1. Рост углеродных наноструктур с использованием железных частиц в качестве подложки

5.1.1. Синтез углеродных наноструктур на железных наночастицах

5.1.2. Синтез углеродных наноструктур на поверхности цементных частиц. Изучение механизмов и кинетики роста УНТ и УНВ

5.2. Рост углеродных наноструктур на углеродном текстильном материале

5.3. Рост углеродных наноструктур на поверхности алюминиевых микрочастиц

Общие выводы

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и свойства композиционных материалов медь-углеродные наноструктуры»

Введение

В настоящее время прогресс в авиакосмической, автомобильной, энергетической и транспортной областях техники в значительной степени основывается на развитии новых композиционных материалов с улучшенными механическими и электрическими свойствами.

Материалы медь-графит (ГОСТ 26719-85) широко известны и используются в промышленности в качестве антифрикционных, а также для изготовления скользящих электрических контактов. Однако их основным недостатком является низкий срок службы вследствие относительно низких микротвердости поверхности и износостойкости.

Углеродные нанотрубки (УНТ) и углеродные нановолокна (УНВ) могут быть использованы для производства прочных и электропроводящих композиционных материалов. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам, даже небольшие добавки УНТ и УНВ в различные материалы могут значительно улучшить их механические и электрические характеристики. С 1990-х годов в России и за рубежом публикуются работы, предлагающие введение углеродных наноструктур в металлическую матрицу с целью ее упрочнения, что позволило существенно улучшить свойства композиционных материалов и расширило область их применения. Однако для создания таких материалов требуется многостадийная и трудоемкая работа. Углеродный материал, прежде всего, должен быть синтезирован, очищен, функционализирован и лишь затем введен в матрицу. Тем не менее, даже эта процедура может не привести к ожидаемому повышению механических свойств композита из-за плохой связи между УНТ/УНВ и металлом.

В связи с этим разработка новых простых и эффективных методов синтеза металл-углеродных композиционных материалов, обеспечивающих равномерное распределение углеродных наноструктур, связанных с металлической матрицей, является актуальной задачей, позволяющей получать многофункциональные материалы нового поколения.

Целью работы являлось обоснование возможности практической реализации газофазного синтеза металломатричных композиционных материалов, упрочненных углеродными наноструктурами, методом их непосредственного осаждения на поверхности металлических порошков, анализ структуры и свойств получаемых композитов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:

1. исследование возможности синтеза углеродных упорядоченных наноструктур из углеродсодержащей газовой фазы непосредственно на поверхности металлических порошков, исследование физико-химических процессов получения композиционных порошковых материалов на основе меди, анализ их структуры и свойств;

2. изучение механизмов и кинетических закономерностей роста углеродных нановолокон и графеновых слоев на поверхности порошков меди в зависимости от технологических параметров процесса синтеза, размера и морфологии исходных порошков меди;

3. получение компактных материалов медь-углеродные наноструктуры; изучение особенностей компактирования композиционных материалов в зависимости от формы (графит, графен, УНТ/УНВ) и содержания углерода;

4. исследование структуры, физико-механических свойств полученных композиционных материалов;

5. анализ возможности и эффективности применения разработанного метода синтеза для металломатричных композиционных порошковых материалов в различных областях техники.

Диссертационная работа содержит следующие положения, выносимые на защиту:

• метод получения композиционных порошковых материалов системы медь-углерод путем газофазного синтеза углеродных наноструктур непосредственно на поверхности матричных микрочастиц, обеспечивающий

получение равномерного распределения углеродных наноструктур и хорошую связь с материалом матрицы;

• результаты исследования физико-химических процессов получения и влияния параметров синтеза на структуру композиционных порошковых материалов на основе меди;

• результаты изучения влияния технологических параметров синтеза, размера и морфологии исходных медных порошков на механизмы и кинетику процесса роста углеродных наноструктур;

• оценка возможности применения разработанного метода для получения различных металломатричных материалов широкого спектра применения.

Диссертация состоит из пяти глав. В первой главе проведен анализ состояния вопроса синтеза углеродных наноструктур. Рассмотрены методы их получения, в том числе промышленные. Проанализированы основные закономерности и механизмы роста УНТ и УНВ на металлическом катализаторе, а также их структура и свойства; представлены данные о применении медных подложек при синтезе углеродных наноструктур. Рассмотрены основные методы получения композиционных материалов медь - углеродные наноструктуры, их компактирование; приведены физико-механические характеристики. Во второй главе приводится описание используемых в работе материалов, технологических процессов, исследовательского оборудования и методик исследования. В третьей главе изложены экспериментальные результаты по получению и исследованию структуры композиционных порошковых материалов медь-углерод при различных технологических параметрах (температура, время синтеза, содержание углерода в газовой фазе) методом газофазного синтеза непосредственно на поверхности медных микропорошков. Установлено влияние режимов синтеза на структурную форму углерода и кинетику роста наноструктур, образующихся на поверхности частиц меди. Определены условия получения композиционных порошков, содержащих в требуемой концентрации различные структурные формы углерода: графеновые слои, аморфный углерод, углеродные нановолокна.

Изучена морфология и структура углеродных нановолокон, проанализированы возможные механизмы их роста. В четвертой главе исследовано влияние формы (УНТ, графит, графен) и количества углерода на свойства конечного продукта проведены компактирование материала и исследование его структуры и физико-механических свойств. Проведен анализ комплекса свойств материала медь -углеродные нановолокна и сравнение с традиционными материалами. В пятой главе представлены результаты изучения возможности применения метода прямого синтеза для железных микрочастиц, цементных частиц, углеродных волокон и алюминиевого порошка ПА-4.

Личный вклад автора состоит в участии в создании установки для синтеза композиционных материалов, проведении экспериментов по синтезу композиционных порошковых материалов, исследовании влияния технологических параметров на структуру и свойства продукта, изучении механизмов и кинетических закономерностей роста углеродных наноструктур, получении компактных материалов и изучении их физико-механических характеристик, анализе и изложении результатов исследований.

Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях: III Всероссийский форум студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах». СПбГПУ. Санкт-Петербург; XXXVIII Неделя науки СПбГПУ, Санкт-Петербург 2009; Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности», Санкт-Петербург. 2010; IX конференция молодых ученых и специалистов «Новые материалы и технологии», Санкт-Петербург, 2010; Симпозиум наноуглеродных композитов (СЫТ-КЕТ), Кембридж, Великобритания, 2011; XIX международная балтийская конференция «Разработка материалов и трибология», Рига, Латвия, 2010; Девятая международная конференция «Химия твердого тела», Прага, Чехия, 2010; IX международная научно-практическая конференция «Современные металлические материалы и технологии» (СММТ 2011), Санкт-Петербург, 2011; Четырнадцатый

международный семинар по новым подходам к высоким технологиям: нано-дизайн, технологии, компьютерное моделирование, Эспоо, Финляндия, 2011; Шестнадцатый международный симпозиум интеркалированных соединений, Сек, Чехия, 2011; V Всероссийский форум студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах». Санкт-Петербург. 2011. ХЬ Неделя науки СПбГПУ, Санкт-Петербург. 2011; Симпозиум европейского общества исследования материалов, Страсбург, Франция, 2012; Третья Международная научная конференция «Химическая термодинамика и кинетика», Великий Новгород, 2013; Четырнадцатая международная конференция по «Вопросам науки и применения нанотрубок», Эспоо, Финляндия, 2013; Третий Симпозиум наноуглеродных композитов, Таллин, Эстония 2013.

Основные положения диссертации опубликованы в 32 работах, из них 14 - в журналах, рекомендуемых перечнем ВАК РФ.

Заключение диссертации по теме «Порошковая металлургия и композиционные материалы», Кольцова, Татьяна Сергеевна

Общие выводы

1. Разработан метод получения композиционных порошковых материалов системы металл-углерод путем газофазного синтеза углеродных наноструктур непосредственно на поверхности металлических микропорошков, использующий этилен и ацетилен в качестве углеродсодержащего газа и медный порошок и позволяющий получать материалы медь-графен и медь-углеродные нановолокна соответственно. Показано, что метод позволяет получать металл-углеродные порошковые композиционные материалы с равномерным распределением углеродных наноструктур, а масса синтезированного углеродного продукта зависит от концентрации углерода в газовой фазе, температуры и свойств поверхности матричных частиц.

2. На основе результатов изучения кинетики роста углеродных наноструктур на поверхности медных частиц установлено, что возможной лимитирующей стадией процесса является разложение углеродсодержащего газа на медной подложке. Рост наноструктур (графеновых слоев и нановолокон) описывается уравнением химической реакции первого порядка, кажущаяся энергия активации составляет 280±10 кДж/моль (700-890°С) и 145±9 кДж/моль (500-700°С) для водород — этиленовой и водород - ацетиленовой атмосфер, соответственно, и происходит в результате диффузии углерода по поверхности меди, что подтвержено электронномикроскопическими исследованиями и анализом формальной кинетики по уравнению Джонсона-Мела-Аврами.

3. Предложен механизм роста углеродных наноструктур на медном катализаторе, включающий: адсорбцию углерода из газовой фазы поверхностью частицы, эпитаксиальное зарождение графена (в связи с кристаллографическим соответствием граней (111) ГЦК-решетки меди с плоскостью (0002) графита) и последующий рост графеновых слоев или углеродных нановолокон в зависимости от радиуса кривизны поверхности.

4. Установлено, что компактные материалы медь-углеродные нановолокна имеют лучший комплекс физико-механических свойств — одновременное повышение твердости, пластичности и электропроводности - по сравнению с традиционными материалами медь-графит. При содержании 3 масс.% УНВ происходит существенное, более 60%, повышение твердости композиционного материала при сохранении высокой электропроводности - более 96% от электропроводности чистой меди. Образцы, содержащие 10 масс.% УНВ, показали возрастание износостойкости более, чем в 2,5 раза при сохранении низкого коэффициента трения.

5. Изучена возможность применения метода для синтеза углеродных наноструктур на поверхности железных и алюминиевых частиц, а также углеродных волокон. Разработана методика нанесения катализатора для выращивания углеродных наноструктур на поверхность алюминиевого порошка и углеродных вискезированных материалов. Показана высокая производительность и универсальность метода, а также возможность эффективного применения полученных материалов в электротехнике, энергетике, строительстве, авиакосмической и автомобильной промышленности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кольцова, Татьяна Сергеевна, 2013 год

Список литературы

1 Радушкевич JI.B., Лукьянович В.М. О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте // Журнал физической химии. - 1952. - Т.26. - № 1. - С.88-95.

2 Baker R. Т. К., Waite R. J. Formation of carbonaceous Deposits from the Platinum-Iron Catalyzed Decomposition of Acetylene // J. Catalyst. 1975. - Vol.37. - P. 101-105.

3 Нестеренко A.M., Колесник Н.Ф., Ахматов Ю.С., Сухомлин B.H., Прилуцкий О.В. Особенности фазового сотава и структуры продуктов взаимодействия NiO и Fe203 с окисью углерода // Известия АН СССР, Серия Металлы. - 1982. - № 3. -С.12-17.

4 Tibbets G. С. Why are Carbon Filaments Tubular? // J. Ciyst. Growth. - 1984. -Vol.66. -P.632-638.

5 Iijima S. Helical Microtubules of Graphitic Carbon //Nature -1991. -V. 354. -P. 56.

6 Bakshi et al. Carbon nanotube reinforced metal matrix composites // International Materials Reviews. - 2010 - V.55 - № 1 - P.41-64.

7 Kuznetsov V.L. Mechanism of Carbon Filaments and Nanotubes Formation on Metal Catalysts // Nanoengineered Nanofibrous Materials / Eds. Guceri S., GogotsiY.G.Kuznetsov V., NATO Sci. Ser. II: Mathematics, Physics and Chemistry -Vol. 169. Kluwer Academic Book Publ., 2004, Dordrecht, Netherlands. P. 19-34.

8 Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены: Учебн. Пособие. - М.: Университетская книга, Логос, 2006. - 376 с.

9 Бучаченко А.Л. Нанохимия - прямой путь к высоким технологиям нового века // Успехи химии - 2003. - Т.72. - №5 - С.419-437.

10 LiaoX.Z., SerquisA., JiaQ., PetersonD., ZhuY., XuH., Effect of catalyst composition on carbon nanotube growth // Applied physics letters. 2003. - V.82, - №.16 - P. 26942696.

11 Чесноков B.B., Буянов P.A. Образование углеродных нитей при каталитическом разложении углеводородов на металлах подгруппы железа и их сплавах // Успехи химии - 2000 - Т.69 - № 7 - С. 675-692.

12 NolanP.E., SchabelM.J., LynchD.C., andCutlerA.H..Hydrogen control of carbon deposit morphology // Carbon - 1995 - V. 33 - Issue 1 - P.79-85

13 Romero A. et al. Synthesis and structural characteristics of highly graphitized carbon nanofibers produced from the catalytic decomposition of ethylene: Influence of the active metal (Co, Ni, Fe) and the zeolite type support // Microporous and Mesoporous Materials. - 2008 - №110 - P. 318-329

14 Verissimo C. et al. Different Carbon Nanostructured Materials Obtained in Catalytic Chemical Vapor Deposition // J. Braz. Chem. Soc. - 2006. - V.17 - №. 6 - P.1124-1132.

15 Osawa E. Perspectives of Fullerene Nanotechnology. Kluver Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, 2001.

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

17 Bethune D.S., Kiang C.H., de Vries M.S., Gorman G., Savoy R., Vazquez J., Beyers R. Cobalt-Catalysed Growth of Carbon Nanotubes with Single-Atomic-Layer Walls // Nature. - 1993. - V.363. - P.605-607.

18 Guo T., Nikolaev P., Thess A., Colbert D. T., Smalley R. E. Catalytic Growth of Single-Walled Nanotubes by Laser Vaporization // Chem. Phys. Lett. - 1995. - V.243. -P.49-54.

19 Kim K.S., Cota-Sanchez G., Kingston C.T., Imris M., Simard B., Soucy G., Large-Scale Production of Single-Walled Carbon Nanotubes by Induction Thermal Plasma // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2007. - V.40. - P.2375-2387.

20 Dai H., Rinzler A.G., Nikolaev P., Thess A., Colbert D. T., SmalleyR. E. SingleWall Nanotubes by Metal-Catalyzed Disproportionation of Carbon Monoxide // Chem. Phys. Lett. - 1996. - V.260. - P.471-475.

21 Bachilo S.M., Balzano L., Herrera J.E., Pompeo F., Resasco D.E., Weisman R. B. Narrow (n,m)-Distribution of Single-Walled Carbon Nanotubes Grown Using a Solid Supported Catalyst // J. Am. Chem. Soc. - 2003. - V.125. - P.l 1186-11187.

22 Bladh K., Falk L.K.L., Rohmund F. On the Gas Phase Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes and Encapsulated Metal Particles in the Gas Phase // Appl. Phys. -2000.-V.70.-P.317-322.

23 Zhou Z., Ci L., Chen X., Tang D., Yan X., Liu D., Liang Y., Yuan H., Zhou W., Wang G., Xie S. Controllable Growth of Double Wall Carbon Nanotubes in a Floating Catalytic System // Carbon. - 2003. - V.41. - P.337-342.

24 Nikolaev P.M., Bronikowski J., Bradley R.K., Rohmund F., Colbert D.T., Smith K.A., Smalley R.E. Gas-Phase Catalytic Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes from Carbon Monoxide // Chem. Phys. Lett. - 1999. - V.313. - P.91-97.

25 Height M.J., Howard J.B., Tester J.W., Sande J.B. Flame Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes // Carbon - 2004. - V. 42. - P. 2295-2307.

26 Vander Wal R.L., Hall L.J., Berger G.M. Optimization of Flame Synthesis for Carbon nanotubes Using Supported Catalyst // J. Phys. Chem. B. - 2002. - V. 106. -No.51. - P.13122-13132.

27 Yuan L.M., Saito K., Pan C.X., Williams F.A., Gordon A.S. Nanotubes From Methane Flames // Chem. Phys. Lett. - 2001. - V.340. -No.3-4. - P.237-241.

28 Раков Э. Г. Состояние производства углеродных нанотрубок и нановолокон // Российские нанотехнологии.- 2008. - Т.З. - №3. - С.89-94.

29 ТкачевА., МищенкоС.идр. Промышленное производство углеродного наноструктурного материала «Таунит» // Промышленные нанотехнологии, №2, 2007.

30 LysaghtA. С., ChiuW. К. S. The Role of Surface Species in Chemical Vapor Deposited Carbon Nanotubes //Nanotechnology, V.20, 2009, p. 115605

31 SinnottS. В., AndrewsR., QianD., RaoA. M., MaoZ., DickeyE. C., Derbyshire F. Model of carbon nanotube growth through chemical vapour deposition // Chem. Phys. Lett. -1999 - V.315 - P. 25-28.

32 Baker R.T.K., Harris P.S. Formation of Filamentous Carbon // Chemistry and Physics of Carbon. 1978 - V. 14 - P. 83-85.

33 Chen Y., Zhang J.Diameter controlled growth of single-walled carbon nanotubes from Si02 nanoparticles // Carbon -2011 - V.49 - P.3316-3324.

34 Helveg et al. Atomic-scale imaging of carbon nanofibre growth // Nature. 2004 -V.427 - P.426-429.

35 Hofmann S., Sharma R., Du G.,Matteri C.,Cepek C.,Cantoro M., Ducati C.,Pisana S.,Parvez A., Ferrari A.C.,Dunin-Borkowski R.E.,Lizzi S.,Petaccia L., Goldoni A., Robertson J. In-situ observations of catalyst dynamics during surface-bound carbon nanotube nucleation // Nano Letters, 2007 - V. 7 - P.602-608.

36 Кузнецов B.JI., Усольцева A.H., Мазов И.Н. Общие закономерности формирования углеродных наноструктур и нитевидных кристаллов карбида кремния на поверхности металлических катализаторов // Ж. рос.хим. Об-ваим. Менделеева. 2004 - Т. XLVIII - №5 - С. 37 - 45.

37 Oberlin A., Endo М., Koyama Т. High resolution electron microscope observations of graphitized carbon fibers // Carbon. 1976 - V.14 - P.133-135.

38 Kiang, C.-H. W. A. Goddard III. Polyyne ring nucleus growth model for single-layer carbon nanotubes//Phys. Rev. Lett. 1996-V. 76 -P.2515-2518.

39 Wang, X., Hu, W., Liu, Y., Long, C., Xu Y., Zhou, S., Zhu, D., Dai, L. Bamboo-like carbon nanotubes produced by pyrolysis of iron(II) phthalocyanine // Carbon. 2001 - V.

39 —P.1533-1536.

40 Blank, V.D., Gorlova, I.G., Hutchison, J.L., Kiselev N.A., Ormont A.B., Polyakov E.V., Sloan J., Zakharov D.N., Zybtsev S.G. The structure of nanotubes fabricated by carbon evaporation at high gas pressure // Carbon. 2000 - V.38 - P.1217-1240.

41 Чесноков B.B. Буянов P.A. Образование углеродных нитей при каталитическом разложении углеводородов на металлах подгруппы железа и их сплавах // Успехи химии, 2000 - Т 69 - № 7 - С. 675-692.

42 Patil К .С., Aruna S.T., Mimani Т. Combustion synthesis: an update - Curr. OpinioninSolidState&Mater.Sci. 2002 - №. 6 - P. 507-510.

43 Скичко Е.А., Ломакин Д.А., Гаврилов Ю.В., Кольцова Э.М. Экспериментальное исследование кинетических закономерностей синтеза углеродных нанотрубок каталитическим пиролизом газовых смесей переменного состава // Фундаментальные исследования 2012 - № 3 (2) - С.414-418.

44 Буянов Р.А. и др. В кн. Гетерогенный катализ. 41. (Тр. 1УМеждународн. симп.) 1979, С. 355

45 Reina A. et.al. Large Area, Few-Layer Graphene Films on. Arbitrary Substrates by Chemical Vapor Deposition // Nano Letters. 2009 - V.9(l) - P.30-35.

46 Sun Z., Yao Z., Beitler E., Zhu Y., Tour J.M. Growth of graphene from solid carbon sources // Nature. 2010 - V.468 - P. 549-552.

47 Li X. et al. Graphene films with large domain size by a two-step chemical vapor deposition process.//Nano Lett. 2010 - V.10 - P. 4328-4334

48 Gao L., Guest J.R. Guisinger N.P. Epitaxial Graphene on Cu(lll). // Nano Lett. 2010-V.10 (9)-P. 3512-3516.

49 Verissimo C. et al. Synthesis of carbon nanotubes directly over ТЕМ grids aiming the study of nucleation and growth mechanisms // Applied Surface Science. 2008 -V.254-P. 3890-3895

50 Chen W.X., Tu J.P., Wang L.Y., Gan H.Y., Xu Z.D., Zhang X.B. Tribological application of carbon nanotubes in a metal-based composite coating and composites // Carbon. 2003 - V.41 - P215-222.

51 Tu J.P., Yang Y.Z., Wang L.Y., Ma X.C., Zhang X.B. Tribological properties of carbon-nanotube-reinforced copper composites // Tribol. Lett., 2001 - V.10 - №4 -P.225-228.

52 He C., Zhao N., Shi C., Du X., Li J., Li H., Cui Q. An Approach to Obtaining Homogeneously Dispersed Carbon Nanotubes in Al Powders for Preparing Reinforced Al-Matrix Composites // Adv.Mater. 2007 - V.19 - P. 1128-1132.

53 Tokunaga Т., Kaneko K., Horita Z. Production of aluminum-matrix carbon nanotube composite using high pressure torsion. // Mater. Sci. Eng. A. 2008 - V.490 - P. 300304.

54 Cha S.I., Kim K.T., Arshad S.N., Mo C.B., Hong S.H.. Extraordinary strengthening effect of carbon nanotubes in metal matrix nanocomposites processed by molecular level mixing // Adv. Mater., 2008 - V.17 - P.1377-1381.

55 Kim K.T., Cha S.I., Hong S.H. Hardness and wear resistance of carbon nanotube reinforced Cu matrix nanocomposites // Mater. Sci. Eng. A, 2007 - V.449-451 - P.46-50.

56 Ping C., Li F., Jian Z., Wei J.. Preparation of Cu/CNT Composite Particles and Catalytic Performance on Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate // Propellants, Explos.,Pyrotech., 2006 - V.31(6) - P.452-455.

57 Chu K., Guo H., Jia C., Yin F., Zhang X., Liang X., Che H.. Thermal Properties of Carbon Nanotube-Copper Composites for Thermal Management Applications // Nanoscale Res Lett. 2010 - V.5 - P.868-874.

58 Буянов P.A., Чесноков B.B.. О процессах, происходящих в металлических частицах при каталитическом разложении на них углеводородов по механизму карбидного цикла // Химия в интересах устойчивого развития. 2005 - Т. 13 -С.37-40.

59 Чесноков В.В., Буянов Р.А.. Особенности механизма образования углеродных нанонитей с различной кристаллографической структурой из углеводородов на катализаторах содержащих металлы подгруппы железа. // Серия. Критические технологии. Мембран. 2005 - № 4 (28) - С.75-59.

60 KimK.T., ChaS.I., HongS.H. Microstructures and tensilebehaviour of carbon nanotube reinforced Cu matrix nanocomposites // Materials Science and Engineering A. 2006-V. 430 - P.27-33

61 Kang J., Nash P., Li J., Shi C., Zhao N. Achieving highly dispersed nanoflbres at high loading in carbon nanofibre-metal composites. // Nanotechnology. 2009 -V.20(23) - P.235607.

62 Kim K.T., Cha S.I., Gemming Т., Eckert J., Hong S.H. The Role of Interfacial Oxygen Atoms in the Enhanced Mechanical Properties of Carbon-Nanotube-Reinforced Metal Matrix Nanocomposites // Small. 2008 - V. 4(11) - P.1936-1940.

63 Agarwal A., Bakshi S.R., Lahir D. Carbon Nanotubes: Reinforced Metal Matrix Composites 11CRC Press Taylor & Francis Group, 2011, p.295

64 Huang W., Chen H., Zuo J.-M. One dimensional self-assembly of metallic nanostructures on single walled carbon nanotube bundles.// Small, 2006 -V.2(12) — P.1418—1421.

65 Ci L., Ryu Z., Jin-Phillipp N.Y., Ruhle M. Investigation of the interfacial reaction between multi-walled carbon nanotubes and aluminum. //ActaMater. 2006 - V.54 -P.5367-5375.

66 Li Y.-H., Housten W., Zhao Y., Zhu Y. Q.. Cu/single-walled carbon nanotube laminate composites fabricated by cold rolling and annealing // Nanotechnology, 2007 -V.18 -P.l-6.

67 Salas W., Alba-Baena N. G., Murr L. E.. Explosive shock-wave consolidation of aluminum powder/carbon nanotube aggregate mixtures: optical and electron metallography. // Met. Mater.Trans. 2007 - 38A - P.2928-2935.

68 Xu C.L., Wei B.Q., Ma R.Z., Liang J., Ma X.K., Wu D.H. Fabrication of aluminum-carbon nanotube composites and their electrical properties //Carbon, 1999 - V.37 -P.855-858.

69 Zhong R., Cong H., Hou P.. Fabrication of nano-Al based composites reinforced by single-walled carbon nanotubes. // Carbon, 2003 V - 41 - P.848-851.

70 Kim K.T., Cha S.I., Lee K.H., Mo C.B., Hong S.H. Characterization of Carbon Nanotube/Cu Nanocomposites Fabricated by using Nano-sized Cu Powders // Materials Research Society Symposium Proceeding, 2004 - V.821 - P.3.25.1-3.25.2

71 Kwon H., Estili M., Takagi K., Miyazaki T., Kawasaki A.. Combination of hot extrusion and spark plasma sintering for producing carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites // Carbon, 2009 - V.47 - P.570-577.

72 Esawi A.M.K., Borady M.A.E. Carbon Nanotube-Reinforced Aluminium Strips // Compos. Sci. Technol., 2008 - V.68 - P.486-^92.

73 Shurong D., Xiaobin Z. Mechanical Properties of Cu-based Composites Reinforced by Carbon Nanotubes // Trans. Nonfer Met. Soc. China, 1999 - V. 19(3) - P.l-6.

74 Dong S.R., Tu J.P., Zhang X.B. An investigation of the sliding wearbehavior of Cu-matrix composite reinforced by carbon nanotubes. Mater. // Sci. Eng. A. 2001 - A313 -P.83-87.

75 Esawi A.M.K., Morsi K., Sayed A., Gawad A.A., Borah P. Fabrication and properties of dispersed carbon nanotube-aluminum composites // Mater. Sci. Eng. A. 2009 -V508 - P.167-173.

76 Quang P., Jeong Y.G., Hong S.H., Kim H.S. Equal channel angular pressing of carbon nanotube reinforced metal matrix nanocomposites // Key Eng.Mater. 2006 -V.326 - P.325-328.

77 Quang P., Jeong Y.G., Yoon S.C., Hong S.H., Kima H.S. Consolidation of 1 vol.% carbon nanotube reinforced metal matrix nanocomposites via equal channel angular pressing // J. Mater. Proc. Technol. 2007 - V. 187-188 - P.318-320.

78 Quang P., Jeong Y.G., Yoon S.C., Hong S.I., Hong S.H., Kim H.S. Carbon nanotube reinforced metal matrix nanocomposites via equal channel angular pressing // Mater. Sci. Forum, 2007 - V.534-536 - P.245-248.

79 Wang J., Chen G., Wang M., Chatrathi M.P. Carbon-nanotube/copper composite electrodes for capillary electrophoresis microchip detectionof carbohydrates // Analyst. 2004. - V.129. -p.512-515.

80 Chen X-H., Li W-H., Chen C-S., Xu L-S., Yang Z., Hu J. Preparation and properties of Cu matrix composite reinforced by carbon nanotubes // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2005-V.15-P.314-318.

81 Quang P., Jeong Y.G., Hong S.H., Kim H.S. Equal channel angular pressing of carbon nanotube reinforced metal matrix nanocomposites. // Key Eng. Mater. 2006 -P.325-328.

82 Li H., Misra A., Zhu Y., Horita Z., Koch C.C., HolesingerdT.G. Processing and characterization of nanostructured Cu-carbon nanotube composites. // Mater. Sci. Eng. A. 2009 - V.523 - P.60-64.

83 Li H., Misra A., Horita Z., Koch C.C., Mara N.A., Dickerson P.O., Zhu Y., Strong and ductile nanostructured Cu-carbon nanotube composite. // Appl. Phys. Lett. 2009. -V.95 - P.071907(l-3).

84 Daoush W.M., Lim B.K., Mo C.B., Nam D.H., Hong S.H. Electrical and mechanical properties of carbon nanotube reinforced copper nanocomposites fabricated by electroless deposition process. // Mater. Sci. Eng. A. 2009 - V.513-514 - P.247-253.

85 Kim C., Lim В., Kim В., Shim U.G., Oh S., Sung В., Choi J., Ki J., Baik S. Strengthening of copper matrix composites by nickel-coated single-walled carbon nanotube reinforcements. // Synthetic Metals. 2009 - V. 159 - P.424-429.

86Chu K., Wu Q., Jia C., Liang X., Nie J., Tian W., Gai G., Guo H.. Fabrication and effective thermal conductivity of multi-walled carbon nanotubes reinforced Cu matrix composites for heat sink applications. // Composites Sci. Tech. 2010 - V.70 - P.298-304.

87 Васильева E.C., Кидалова C.B., Шевырталов C.H., Кольцова Т.С. Получение и структура порошков меди, дисперсно-упрочненной детонационными наноалмазом методом распыления растворов. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2012. - №4. - с.97-100.

88 Ван Цин Шен, Кольцова Т.С., Васильева Е.С., Попович А.А. Получение наноразмерного порошка у - А1203 методом микроволнового синтеза. // Вопросы материаловедения. 2011 - Т.68 - №4 - С. 100-104.

89 Choi С.-J., Kim В.-К., Tolochko О., and Li-Da. Preparation and Characterization of Magnetic Fe, Fe/C and Fe/N Nanoparticles Synthesized by Chemical Vapor Condensation Process // Reviews on Advanced Materials Science. 2003 - V.5 - No 5 -P.487-492.

90 Новые гибридные материалы на основе углеродных нанотрубок и нановолокон - отчет по II этапу по теме: Запуск экспериментальной установки, экспериментальные исследования и получение образцов порошковых материалов. № госрегистрации 02201051574 от 15.02.2010. 67 с.

91 Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Джой Д., Фиори Ч., Лифшин Ф. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ: в двух книгах. Пер. с англ.— М.: Мир, 1984. - 303 с.

92 Сущинский М.М. Спектры комбинационного рассеяния молекул и кристаллов. JI1, Изд. «Наука», Главная редакция физ.-матем. Литературы. - 1969 - с. 576

93 Coats A.W., Redfern J.P. Thermogravimetric Analysis: A Review // Analyst. - V.88 - 1963 -p.906-924.

94 Металлографическое травление металлов и сплавов: Справ. / Л. В. Баранова, Э. Л. Демина. - Москва : Металлургия, 1986 . - 256 с.

95 Li X., et al. Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils // Science - 2009 - V.324. - P. 1312-1314.

96 Jiang J.W., Wang J.S., Li B. Thermal expansion in single-walled carbon nanotubes and graphene: Non equilibrium Green's function approach // Phys. Rev. B. - 2009 -V.80.-P. 205429.

97 Kwon Y.K., Berber S., Tomanek D. Thermal Contraction of Carbon Fullerenes and Nanotubes // Phys. Rev. Lett. - 2004 - V.92. - P. 015901.

98 Koltsova T.S., Nasibulina L.I., Anoshkin I.V., Mishin V.V., Kauppinen E.I., Tolochko O.V., Nasibulin A.G. New hybrid copper composite materials based on carbon nanostructures. // Journal of Materials Science and Engineering B. - 2012 -V.2(4). - P. 240-246.

99 Ni Zh., Wang Y., Yu Т., Shen Z. Raman Spectroscopy and Imaging of Graphene // Nano Res. 2008 - V.l - P. 273 - 291.

100 Ferrari A. C., Robertson J.. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Phys. Rev. В 2000 - V.61 - P. 14095-14107

101 Nasibulina L.I., Koltsova T.S., Joentakanen Т., Nasibulin A.G., Tolochko O.V., Malm J.E.M., Karppinen M.J., Kauppinen E.I. Direct synthesis of carbon nanofibers on the surface. // CARBON. 2010 - V.48 - P.4559-4562.

102 Кольцова Т.С., Насибулин А.Г., Толочко О.В. Новые гибридные композиционные материалы медь - углеродные нановолокна. // Научно-технические ведомости СПбГПУ 2010. - Т.106 - №3. - С.125 - 130.

103 Li М., Boggs М., Beebe Т.Р., Huang С.Р. Oxidation of singlewalled carbon nanotubes in dilute aqueous solutions by ozone as affected by ultrasound // Carbon 2008 -V.46-P. 466-475

104 Кукушкин С.А., Осипов В.А. Процессы конденсации тонких пленок // Успехи физических наук. 1999 - Т.68 - №10 - С. 1083-1116

105 Towell G.D., Martin J.J. Kinetic Data from Nonisothermal Experiments: Thermal Decomposition of Ethane, Ethylene, and Acetylene // A.l.Ch.E. Journal. 2000 - V.7. -№4 - P.693-698.

106 Bertrand P., Vidal-Setif M.H., Mevrel R. LPCVD Pyrocarbon Coating on Unidirectional Carbon Fiber Yarns: an Efficient Interphase for Aluminium Matrix Composites // Journal De Physique IV Colloque C5, supplement au Journal de Physique II. 1995 - V. 5 — P.769-776.

107 Gavrilov V.Yu., Grishin D.A., Jiang H., DigurovN.G., Nasibulin A.G., Kauppinen E.I. The Synthesis of Few-Walled Carbon Nanotubes by the Catalytic Pyrolysis of Methane and the Kinetics of Their Accumulation // Russian Journal of Physical Chemistry. - 2006. - V.81. - No 9. - P. 1502-1506

108 Christian J.W. Physicsl Metallurgy 2nd ed RW Cahn (North Holland Amsterdam) 1970. p. 471

109 Heafnr J.H., Bronikowski M.J., Azamian B.R., Nikolaev P., Rinzler A.G., Colbert D.T. Catalytic growth of single-wall carbon nanotubes from metal particles Chemical Physics Letters. 1998 - V.296 - Issues 1-2 - P. 195-202

110 Otto A., Joonas G., Taina K.-S. Beamlet-based NBI-model for ASCOT, 13th European Fusion Theory Conference, 12.-15. October 2009, Riga, Latvia, Proceedings of the 13th European Fusion Theory Conference No., PI.01 (2009).

111 Obraztsova E.A., Osadchy A.V., Obraztsova E.D., Lefrant S., Yaminsky I.V. Statistical analysis of atomic force microscopy and Raman spectroscopy data for estimation of graphene layer numbers // Phys. Stat. Sol. B. 2008 - V.245 (N10) -P.2055-2059

112 Gryaznov V.G., Heidenreich J., Kaprelov A.M., Nepijko S.A., Romanov A.E. // J. Urban. Cryst. Res. Technol. 1999 - V.34 - P. 1091-1119

113 Насибулина Л.И., Шандаков С.Д., Насибулин А.Г., Кольцова Т.С., Кауппинен Э.И. Синтез углеродных нанотрубок и нановолокон на цементных частицах // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2009. - Т.89 - №4-2 - С. 13 - 19.

114 Иванов В.В. Физико-химические основы технологии и материаловедение порошковых электроконтактных композитов. Красноярск, ИПЦ КГТУ, 2002 -234с.

115 Мищенко С.В., Ткачев А.Г. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение. - М.: Машиностроение, 2008. - 320 с.

116 Lenel F.V., Powder Metallurgy Principles and Applications, Princeton, USA, Metal Powder Industry Federation. 1980.

117 German R. M. Powder Metallurgy Science, Princeton, USA, Metal Powder Industry Federation. 1997.

118 Domínguez O., Phillippot M., Bigot J. The relationship between consolidation behavior and particle size in Fe nanometric powders // Scripta Metallurgica and Materialia. 1995-V.32-№1 - P. 13-17.

119 Panelli R., Filho F.A. Powder Technology, 2001 - V.l 14 - P.255.

120 Choi H.J., Kwon G.B., Lee G.Y., Bae D.H.. Reinforcement with carbon nanotubes in aluminum matrix composites // Scripta Mater. 2008 - V.59 - P.360-363.

121 Ю.Н. Райков, Г.В. Ашихмин, В.П. Полухин, А.С. Гуляев Медные сплавы. Марки. Свойства. Применение. Справочник ОАО «Институт цветметобработка», 2011 г.

122 Kuzumaki Т., Miyazawa К., Ichinose Н., Ito К.. Processing of carbon nanotube reinforced aluminum composite // J. Mater. Resl998. - V.13 -p.2445-2449.

123 Nikolaev P., Bronikowski M.J., Bradley R.K., Rohmund F., Colbert D.T., Smith K.A., Smalley R.E.. Gas-phase catalytic growth of single-walled carbon nanotubes from carbon monoxide // Chem. Phys. Lett. 1999. - V.313 - No 1-2 - P. 91-97.

124 Moisala A., Nasibulin A.G., Brown D.P., Jiang H., Khriachtchev L., Kauppinen E.I.. Single-walled carbon nanotube synthesis using ferrocene and iron pentacarbonyl in a laminar flow reactor // Chem. Eng. Sci. 2006. - V.61 - No 13 - P.4393-4402.

125 Dai H., Rinzler A.G., Nikolaev P., Thess A., Colbert D.T., Smalley R.E.. Singlewall nanotubes produced by metal-catalyzed disproportionation of carbon monoxide // Chem. Phys. Lett. 1996. - V.260 - No 3-4. - P.471-475.

126 Choi C.-J., Kim B.-K., Tolochko O., and Li-Da. Preparation and Characterization of Magnetic Fe, Fe/C and Fe/N Nanoparticles Synthesized by Chemical Vapor Condensation Process // Reviews on Advanced Materials Science. 2003 - V.5 - No 5 -P. 487-492.

127 Kowald T. Influence of surface-modified Carbon Nanotubes on Ultrahigh Performance Concrete // Proceedings of International Symposium on Ultra High Performance Concrete. - 2004. - P. 195-203.

128 Cwirzen A., Habermehl-Cwirzen K., Nasibulin A. G., Kaupinen E., Mudimela P. R., Pentalla V. SEM/AFM studies of cementitious binder modified by MWCNT and nano-sized Fe needles // Materials characterization. - V.60. -No.7. - P.735-740.

129 Hernadi K., Fonseca A., Nagy J. B., Bernaerts D., Riga J., and Lucas A. Catalytic synthesis and purification of carbon nanotubes // Synthetic Metals. - 1996. - V. 77. - No. 1. -P.31-34.

130 Qingwen L., Hao Y., Yan C., Jin Z., and Zhongfan L. A scalable CVD synthesis of high-purity single-walled carbon nanotubes with porous MgO as support material // Journal of Materials Chemistry. - 2002. - V. 12. - P. 1179-1183.

131 Mudimela P., Nasibulina L., Nasibulin A., Cwirzen A., Valkeapaa M., Habermehl-Cwirzen K., Malm J.E.M., Karppinen M.J., Penttala V., Koltsova T., Tolochko O.V., Kauppinen E.I. Synthesis of Carbon Nanotubes and Nanofibers on Silica and Cement

Matrix Materials. Manuscript // Journal of Nanomaterials. - 2009. - V.l. - Article ID 526128.-4 pages.

132 Физические величины. Справочник под ред. И.С. Григорьева и Е.З. Мелихова, М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.

133 Миллер С.А. Ацетилен, его свойства, получение и применение. М.: Химия, 1969,-680 с.

134 Гречихин Л.И. Физика наночастиц и нанотехнологий. Общие основы, механические, тепловые и эмиссионные свойства. - Минск: Технопринт, 2004. -399с.

135 Nasibulina L.I., Anoshkin I.V., Shandakov S.D., Nasibulin A.G., Cwirzen A., Mudimela P.R., Habermehl-Cwirzen K., Malm J.E.M., Koltsova T.S., Tian Y., Vasilieva E.S., Penttala V., Tolochko O.V., Karppinen M.J., Kauppinen E.I. Direct synthesis of carbon nanofibers on cement particles. // Transportation Research Record: Journal of the National Academies. - 2010. - №2142 - p.96-101.

136 Насибулина Л.И., Шандаков С.Д., Насибулин А.Г., Кольцова Т.С., Кауппинен Э.И. Синтез углеродных нанотрубок и нановолокон на цементных частицах // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. -Т.89. - №4-2. - с.13-19.

137 Мурадова Н. Ш., Кольцова Т.С., Лысенко В.А., Михалчан А.А., Лысенко А.А. Структура и свойства вискеризованных углеродных материалов // Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности. - 2011. -№2(12). - с.72-76.

138 Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М. Химия. 1974.376 с.