Без темы
<<  Прикоснись сердцем к подвигу Примерный сценарий встречи гостей и проведения шоу-программ  >>
Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза
Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза
Цель доклада Демонстрация возможностей высокочастотных индукционных
Цель доклада Демонстрация возможностей высокочастотных индукционных
Основные технические характеристики Уникальность установки заключается
Основные технические характеристики Уникальность установки заключается
Данные о лабораторном оборудовании
Данные о лабораторном оборудовании
Дистанционная диагностика параметров, характеризующих процесс
Дистанционная диагностика параметров, характеризующих процесс
Преимущества плазмохимического способа синтеза наноматериалов
Преимущества плазмохимического способа синтеза наноматериалов
Опыт реализации плазмохимического способа синтеза наноматериалов в
Опыт реализации плазмохимического способа синтеза наноматериалов в
Картина течения в рабочей камере
Картина течения в рабочей камере
Реализация плазмохимического способа получения углеродных наноструктур
Реализация плазмохимического способа получения углеродных наноструктур
Отработка технологии нанесения наноалмазных пленок
Отработка технологии нанесения наноалмазных пленок
Спектральные измерения при отработке технологии нанесения наноалмазных
Спектральные измерения при отработке технологии нанесения наноалмазных
Отработка технологии нанесения кремниевых покрытий на металлы (Al, Cu
Отработка технологии нанесения кремниевых покрытий на металлы (Al, Cu
Заключение
Заключение
Задачи, которые могут решаться с использованием высокочастотного
Задачи, которые могут решаться с использованием высокочастотного
Наша команда благодарит всех за внимание
Наша команда благодарит всех за внимание

Презентация на тему: «Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза наноструктурированных материалов и покрытий». Автор: Скуратова О.Г.. Файл: «Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза наноструктурированных материалов и покрытий.ppt». Размер zip-архива: 8941 КБ.

Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза наноструктурированных материалов и покрытий

содержание презентации «Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза наноструктурированных материалов и покрытий.ppt»
СлайдТекст
1 Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза

Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза

наноструктурированных материалов и покрытий. Красильников Артур Владимирович ЦНИИмаш, г. Королев, МО krartur@mail.ru

2 Цель доклада Демонстрация возможностей высокочастотных индукционных

Цель доклада Демонстрация возможностей высокочастотных индукционных

плазмотронов для получения высокочистых наноструктурированных материалов и покрытий плазмохимическим способом.

2

Самый крупный в России ВЧ-плазмотрон создан в ЦНИИмаш и работает с 1982 г. На нем выполнен большой объем экспериментальных исследований по заказу отечественных предприятий ракетно-космической отрасли (РКК «Энергия», НПО «Молния», МИТ, НПО им. С.А. Лавочкина и др.). Разработанная установка и полученные на ней результаты исследований (с участием специалистов ИПМ РАН, ИЦ им. М.В. Келдыша, НПО «Молния», АГАТ) отмечены Государственной премией СССР 1988 г.

3 Основные технические характеристики Уникальность установки заключается

Основные технические характеристики Уникальность установки заключается

в использовании высокочастотного индукционного плазмотрона, создающего безэлектродным способом плазменный поток рабочего газа, не содержащий паразитных примесей, образующихся, например, при эрозии электродов в электродуговых плазмотронах.

Параметры установки: мощность – 1000 кВт, частота генератора – 440 кГц, давление смеси газов –10…200 мбар, температура смеси газов – 4000…11000К используемые газы: аргон, гелий, азот, воздух, водород, СО2 и др., расход газа – 5… 30 г/с, расход углеродосодержащего химического вещества –до 3 г/с, внутренний диаметр кварцевой разрядной камеры – 180 мм, размеры рабочей части – 0.8?0.8?0.8 м.

3

Разработаны методики комплексной диагностики параметров плазмы (энтальпии, скорости температуры, состава и т.д.) и проведения экспериментов по получению наноструктурированных материалов.

Генератор

Выхлопной тракт

Система охлаждения

Рабочая камера

Разрядная камера

Плазмообразующие газы

4 Данные о лабораторном оборудовании

Данные о лабораторном оборудовании

Пирометр Dr. Georg MAURER GmbH ETPBSEZ/G – бесконтактный измеритель температуры поверхности. Диапазон измерения: 400…1700 ?С. Погрешность измерений: ± 1?С. Спектральный диапазон измерений: 4..5 мкм. Тепловизор ThermoVision A40-M – бесконтактный измеритель пространственного поля температур поверхности. Диапазон измерений: -40…2000 ?С. Погрешность измерений: ± 2?С или 2 %. Спектральный диапазон измерений: 7.5..13 мкм. Разрешение 320?240 пикселей. Частота обновления изображения 50 Гц. Оптико-волоконный, автоматизированный спектрометр NIR-512 Ocean Optics (?= 200....2000 нм). Спектрометр НР-2000. ИК-сканирующий спектрометр до ?= 9 мкм. Светочувствительная камера с усилителем яркости УФ-диапазона. Туннельный микроскоп «Умка».

4

5 Дистанционная диагностика параметров, характеризующих процесс

Дистанционная диагностика параметров, характеризующих процесс

5

Спектр аргона

Спектр аргона с частицами углерода

Схема спектральных измерений

1 - камера, 2 – плазменная струя, 3 – кварцевые иллюминаторы, 4 -спектрометр с волоконной оптикой и детектором –ПЗС-линейкой, 5 - световод ? 0.6 мм, 6 - сменный объектив с f =100 мм или 10 мм, 7 - позиционная линейка с шаговым двигателем, 8 – ПК, 9 – спектрограф ДФС-452, 10 – многоканальный регистратор спектров МОРС-2, 11 – ПК с интерфейсной платой, 12 – система ввода изображений, 13 - ПК

6 Преимущества плазмохимического способа синтеза наноматериалов

Преимущества плазмохимического способа синтеза наноматериалов

отсутствие ограничений по мощности и, как следствие, большая производительность ( например, до 10 кг фуллереносодержащей сажи в час ); высокая мощность, подводимая к частицам испаряемого вещества (в потоке аргона до 1000 Вт/см2, а в потоке гелия до 3000 Вт/см2 ); возможность организации непрерывного производства; возможность использования для получения широкого класса наноматериалов и нанесения покрытий; использование исходных химических веществ в виде порошков, жидкостей, газов; химическая чистота плазменного потока, обусловленная безэлектродным способом нагрева, что дает возможность получения особо чистых веществ; простота подготовки смесей с катализаторами; подача веществ в различных сечениях струи; диагностика на всех этапах процесса; возможности оптимизации процесса за счет независимого регулирования давления, энерговклада, соотношений расходов плазмообразующего газа, углеродосодержащего вещества и катализатора.

6

7 Опыт реализации плазмохимического способа синтеза наноматериалов в

Опыт реализации плазмохимического способа синтеза наноматериалов в

высокочастотном плазмотроне

Экспериментальная отработка способа получения фуллереносодержащей сажи и углеродных нанотрубок; разработка теоретических методов описания процесса диспергирования до атомарного состояния материалов в плазменном потоке; дистанционная (спектральная) диагностики параметров плазмы и смеси плазмы аргона с углеродом и другими веществами, определение состава примесей; получение наноструктурированных материалов и нанесение покрытий (вольфрамом, молибденом, титаном, никелем, медью, кремнием, диоксидом титана, нитридом титана, дисилицидом молибдена и вольфрама).

7

8 Картина течения в рабочей камере

Картина течения в рабочей камере

Аргонная плазма с порошком графита

И порошком окиси никеля

Течение в разрядной камере и около сажеуловителя (линии тока и поля температур), полученное в результате совместного интегрирования уравнений Навье-Стокса и Максвелла

8

9 Реализация плазмохимического способа получения углеродных наноструктур

Реализация плазмохимического способа получения углеродных наноструктур

Картина обтекания плазмой подложки до и в момент ввода порошка графита

Рамановская спектрограмма и микрофотография углеродных нанотрубок

9

10 Отработка технологии нанесения наноалмазных пленок

Отработка технологии нанесения наноалмазных пленок

Исходный химический материал – пропан, катализатор – водород, мощность N = 87 кВт, давление р = 11.8….15.6 мбар, сопло ?120 мм, расстояние до модели от среза сопла 300мм, температура поверхности плитки в диапазоне от 880 до 1030 ?С.

Съемка с экрана тепловизора

10

Изменение температуры по времени в четырёх точках поверхности подложек, соответственно, изготовленных из материаловTa, Zr, Mo, Si в эксперименте при расходе смеси пропана с водородом ~2 г/с. Тw, ?C

Плитка

Подложки

t,C

T, с

11 Спектральные измерения при отработке технологии нанесения наноалмазных

Спектральные измерения при отработке технологии нанесения наноалмазных

пленок.

11

Появление интенсивных линий атомарного Появление в зависимости от времени интенсивных углерода С (? = 247,8 нм) при вводе в поток линий атомарного водорода H при вводе в поток плазмы аргона смеси водорода с пропаном. плазмы аргона смеси водорода с пропаном. (1) – интенсивность излучения аргоновой плазмы без пропана, (2)-(4) - интенсивность излучения в линии С в зависимости от времени после ввода смеси водорода с пропаном в аргоновую плазму.

12 Отработка технологии нанесения кремниевых покрытий на металлы (Al, Cu

Отработка технологии нанесения кремниевых покрытий на металлы (Al, Cu

и др.)

Покрытие из кремния на алюминиевой подложке

12

Микрофотографии кремниевых покрытий на подложке из алюминиевого сплава, полученные с использованием электронного микроскопа

13 Заключение

Заключение

На действующей уникальной (самой крупной в стране) газодинамической установке с высокочастотным безэлектродным плазмотроном мощностью ~1000 кВт генерируются потоки химически чистой плазмы различных газов (аргон, гелий, азот, воздух, водород, СО2 и др.) в диапазоне давлений р= 10-500 мбар и температур Т = 4000-11000К. В результате проведенных расчётов сублимации частиц углерода и других веществ в потоке плазмы ВЧ-плазмотрона, установлено, что плотность мощности (удельный тепловой поток) к частицам вещества может достигать 1000- 3000 Вт/см2 и более, что дает возможность эффективно диспергировать до атомарного состояния любые материалы. Опробован и показал положительные результаты плазмохимический способ получения углеродных нанотрубок, покрытий различных подложек вольфрамом, молибденом, титаном, никелем, медью, кремнием, диоксидом титана, нитридом титана, дисилицидом молибдена и вольфрама. Полученные покрытия охарактеризованы с использованием РФА, атомносиловой , электронной микроскопии и рамановской спектроскопии. Имеются широкие возможности для оптимизации способа за счет варьирования параметров установки (давления, температуры, скорости), местоположения сажеуловителя и точек впрыска исходных веществ и катализатора. Имеется в наличии необходимое лабораторное оборудование для диагностики и контроля за прохождением процесса. Большая производительность, высокий кпд установки и практически неограниченный ресурс работы, обусловленный используемым принципом безэлектродного нагрева газа, позволяет создать с использованием установок такого типа высокотехнологичный непрерывный процесс синтеза наноструктурированных материалов и покрытий.

13

14 Задачи, которые могут решаться с использованием высокочастотного

Задачи, которые могут решаться с использованием высокочастотного

индуктивного плазмотрона в интересах Роскосмоса:

14

- уменьшение веса бортовой аппаратуры и снижение энергозатрат за счет использования элементной базы на основе углеродных наноматериалов и др. в микроэлектронике; - повышение эффективности солнечных батарей за счет усовершенствование процессов получения и нанесения кремния при их производстве; - расширение пределов регулирования скорости горения твердого топлива и снижение потери удельного импульса в камере сгорания ракетного двигателя за счет применения добавок в топлива нанодисперсных металлических горючих (алюминия, магния, бора, их сплавов и модификаций); - увеличение прочностных характеристик конструкционных материалов путем добавления углеродных нанотрубок; - усовершенствование системы жизнеобеспечения пилотируемых КА путем разработки фильтров для очистки жидкостей с использованием наночастиц диоксида титана (ТiO2); - увеличение сроков нормального функционирования узлов трения, имеющихся на КА (например, в устройствах раскрытия солнечных батарей), за счет добавок наноматериалов в смазки или нанесения покрытий (включая алмазоподобные) на узлы сухого трения; - повышение жаропрочности и термостойкости конструкционных материалов за счет нанесением на их поверхность более термостойких материалов (таких как карбиды WC, NiC, Mo2C, TaC, SiC, нитриды BN или металлоуглеродные композиты, ZrO2, HfO2 и твердые сплавы Сu-С, Ni-C, WC-CoC и др.); - изменение отражающих и поглощающих характеристик космических аппаратов в УФ, ИК и радиолокационном диапазонах длин волн путем нанесения многофункциональных покрытий из наноматериалов.

15 Наша команда благодарит всех за внимание

Наша команда благодарит всех за внимание

«Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза наноструктурированных материалов и покрытий»
http://900igr.net/prezentacija/obschestvoznanie/primenenie-vysokochastotnykh-induktivnykh-plazmotronov-dlja-sinteza-nanostrukturirovannykh-materialov-i-pokrytij-149312.html
cсылка на страницу

Без темы

1473 презентации
Урок

Обществознание

85 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по обществознанию > Без темы > Применение высокочастотных индуктивных плазмотронов для синтеза наноструктурированных материалов и покрытий