Исследование особенностей процесса формирования термитного материала Al+CuO методом электрофоретического осаждения

1. Исследование особенностей процесса формирования термитного материала Al+CuO методом электрофоретического осаждения

Выполнил: студент гр. ИТС-45
Павел Королев
Проверил: профессор каф. МФЭ
д.т.н. Шерченков А. А.
Научный руководитель:
к.т.н. Лебедев Е. А.
1

2. Содержание

1) Введение___________________________________3
2) Термитная смесь_____________________________4
3) Свойства термитных смесей___________________5
4) Применение термитных смесей________________6
5) Электрофоретическое осаждение______________7
5.1) Приготовление суспензии_________________8
5.2) Методика электрофоретического
осаждения____________________________________9
5.3) График зависимости______________________10
5.4) Раскадровка видеосъемки горения_________11
6) Выводы____________________________________12
7) Список литературы___________________________13
2

3. Введение

• Термитные материалы исследуются в микро и
наноэлектронике.
• В последнее время термитные материалы стали получать
электрофоретическим способом.
• Процесс электрофореза не требует дорогостоящего или
уникального оборудования.
• Разработка данного метода является актуальной задачей
3

4. Термитная смесь

Другие термитные смеси:
Mg (31 %) + Fe2O3 (69 %)
Ca (43 %) + Fe2O3 (57 %)
Ti (31 %) + Fe2O3 (69 %)
Si (21 %) + Fe2O3 (79 %)
• Термитная смесь порошкообразная смесь
алюминия (реже магния) с
оксидами различных металлов
(обычно железа).
• Количественное соотношение
компонентов смеси
определяется
стехиометрическим
соотношением.
4

5. Свойства термитных смесей

• Высокая температура
горения: 2000 – 3500 С
• Способны гореть без
присутствия кислорода
• Расплавленный термит
легко прожигает листы
дюраля, стали и железа
5

6. Применение термитных смесей

• Термиты могут обеспечить
такие функции, как
тепловое воздействие и
пиротехнический эффект.
• Главное направление
практического
использования термитов –
это сварка.
• Применяются в основном
в строительстве и
промышленности.
6

7. Электрофоретическое осаждение

• Электрофоретическое осаждение ведут из суспензий,
содержащих электролиты-стабилизаторы, находящиеся в
диссоциированном состоянии.
• Нормальное течение электрофоретического
осаждения возможно при наличии устойчивой суспензии.
7

8. Приготовление суспензии

В качестве состава нанопорошков для
термитных материалов чаше всего
рассматриваются следующие
соединения: Al/Ni, Al/CuO, Al/FexOx,
Al/Zr.
• 1) определить подходящий
растворитель.
• 2) подобрать стехиометрию
и рассчитать навеску
металлических порошков
• 3) поместить в
ультразвуковую ванну для
разбиения частиц
• 4) в случае образования
агломератов из активных
веществ добавить ПАВ
8

9. Методика электрофоретического осаждения

• Для проведения процесса используются 2 электрода, помещенные
в растворитель и источник напряжения, под действием которого
происходит движение частиц.
• Результат – осаждение частиц на поверхность электрода.
• Осаждение производится при комнатной температуре.
9

10. График зависимости веса осаждаемого материала от напряжения

10

11. Раскадровка видеосъемки горения термитного материала

11

12. Выводы

• Термитные материалы формируют методом
электрофоретического осаждения
• Метод не требует дорогого оборудования и прост
в исполнении
• Успех процесса зависит от заранее выбранных
компонентов в правильном стехиометрическом
отношении
12

13. Список литературы

• 1) Rossi C. Al-based Energetic Nanomaterials: Book/ Rossi C. -1st
edition – L: London, 2015
• 2) Adamczyk Z. Particle adsorption and deposition: role of
electrostatic interactions. Adv Colloid Interface Sci, 2003.
• 3) Fukada Y, Nagarajan N, Mekky W, Bao Y, Kim HS, Nicholson PS.
Electrophoretic deposition – mechanisms, myths and materials. J
Mater Sci, 2004
• 4) K. T. Sullivan, C. Zhu, D. J. Tanaka, J. D. Kuntz, E. B. Duoss, and A.
E. Gash. Electrophoretic Deposition of Thermites onto MicroEngineered Electrodes Prepared by Direct-Ink Writing, 2013
13

14. Спасибо за внимание!

14