ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения материала, содержащего фуллерен и кремний

Классы МПК:C01B31/02 получение углерода
C01B33/02 кремний
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "С & С" (RU),
Плугин Дмитрий Александрович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-07-05
публикация патента:

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Материал, содержащий фуллерен и кремний, получают термической обработкой исходных материалов в реакционной камере с помощью струи высокотемпературной плазмы. В эту струю подают на разных уровнях последовательно фуллерен (3) и кремний (4). Оба вводимых компонента подвергают возгонке, осуществляют взаимную коагуляцию частиц этих материалов. Формируемую композицию подвергают воздействию циклонического потока инертной газовой среды (5), создаваемого вдоль стенок реакционной камеры - по периферии отводимого потока материала. Полученный материал, содержащий фуллерен и кремний, обладает высокой проводимостью, чувствительностью к электромагнитным и акустическим сигналам. 1 табл., 1 ил. способ получения материала, содержащего фуллерен и кремний, патент № 2509721

Рисунки к патенту РФ 2509721

способ получения материала, содержащего фуллерен и кремний, патент № 2509721

Изобретение относится к физико-технологическим процессам получения новых композиционных материалов, предназначенных для использования в электрической, перерабатывающей отраслях промышленности, металлургии и в качестве нанодобавки к минеральным материалам.

Фундаментальные и прикладные работы в этой области выявляют направления получения фуллеритов и композиций на их основе, из которых наиболее представительными являются методы получения фуллеритов и композиций, включающие переработку исходных углеродсодержащих материалов и введение их в жидкие среды: масла, жиры, поливинилпирролидон [RU 2327518, В01J 20/32, 2007; RU 2279402, С01В 31/02, 2004, RU 2198136, С01В 31/00, 02, 2002].

Существенным недостатком аналогов является ограниченность направлений получения композиционных материалов на основе фуллерена и фуллеренсодержащих материалов (ФСМ), т.к. процесс предусматривает получение композиций только с использованием жидких растворов, что существенно ограничивает возможности их использования в порошковой металлургии, в производстве фильтров, сорбентов, добавок к гранулированным и молотым материалам.

Наиболее близким техническим решением является способ получения материала, содержащего фуллерен и кремний, включающий механическое смешивание этих компонентов [WO 2008027898 А2, 06.03.2008].

Существенным и очевидным недостатком этого процесса является техническая невозможность получения нанодисперсного взаимодействия материалов с использованием их физико-химических свойств, которые приводят к получению качественно новых свойств таких композиций.

Технической задачей и положительным технологическим результатом предлагаемого способа является получение нового материала на основе фуллерена (ФСМ) и кремния, обладающих одновременно свойствами ФСМ и свойствами кремния, взаимно дополняющими друг друга: высокая проводимость, чувствительность к электромагнитным и акустическим сигналам, повышенная стойкость при тепловых нагрузках (при перегреве и при охлаждении). Этот новый материал открывает возможности его использования в виде композиционной добавки в нанотехнологиях и микромоделировании технологических процессов.

Указанная задача и технический результат достигаются за счет того, что способ получения материала, содержащего фуллерен и кремний, включает термическую обработку исходных материалов в реакционной камере, отвод полученной композиции с помощью инертной газовой среды, при этом обработку исходных материалов в реакционной камере ведут с помощью струи высокотемпературной плазмы, в эту струю попадают на разных уровнях последовательно: фуллерен и кремний, оба вводимых компонента подвергают возгонке, осуществляют взаимную коагуляцию частиц этих материалов, подвергая формируемую композицию воздействию циклонического потока инертной газовой среды, создаваемого вдоль стенок реакционной камеры - по периферии отводимого потока материала.

Данный способ использует рабочую реакционную камеру (предпочтительно конструкции А. Плугина), предназначенную для получения фуллерита с добавками минеральных компонентов, где в струю высокотемпературной плазмы, формируемой из инертного газа (He, Ar, Kr), вводят углеродный компонент C 42-48, подвергают его возгонке - двойному фазовому переходу в парообразное состояние, из наночастиц формируют фуллерен C 42-60, последовательно в эту же струю плазмы на некотором расстоянии от зоны ввода первого компонента подают второй компонент кремний в виде порошка тонкого помола, осуществляют его возгонку; создают циркуляцию потока формируемой композиции, смешивая и подвергая коагуляции оба компонента в их парообразном состоянии, отводят полученный материал на технологическое использование.

Способ реализуется на примере с использованием установки для получения фуллеренокремниевого материала (ФКМ). Певоначально в реакционную камеру 1 установки вводят струю плазмы от плазмотрона 2 (при t°=7×103-5×103 °С), в зону этой струи вводят порошкообразный фуллерен из бункера 3, подвергают его возгонке (двойному фазовому переходу), позволяющей получить фуллерен C42-60, вслед за этим в струю (ниже введения фуллерена) подают порошкообразный кремний из бункера 4, подвергая его такому же двойному фазовому превращению, осуществляют взаимную коагуляцию частиц фуллерена и кремния. Эти два материала при указанной их обработке образуют устойчивое соединение фуллерена и кремния. Для более надежного формирования фуллеренокремниевой композиции создают циркуляцию потока этой смеси в объеме реакционной камеры за счет подачи инертного газа (He, Ar, Kr) по касательной вдоль внутренних стенок камеры через перфорации 5 от баллона 6 сжатого газа.

Изготовленные фильтры на основе этого материала в заключающей его рамке из нанопористой мембраны и конструкционной микроячеистой сетки были использованы для экспериментальной очистки минерально-биологической жидкости вивария - промывного водоспиртового раствора. Получены следующие положительные данные, указанные в таблице:

№ пробТип фильтрующего материалаH2O/см 2 в минОбработанная средаСтепень очистки в %
Остаток биораспада Промывная водаВодоспиртовой раствор
1На основе БАУ4236 378181.4
2Микропористая керамика5852 55106 64.7
3 Вермикулитовый63 586192 73.0
4 Фуллеренокремниевый14 8,69,318 99.8

Достигнуто также повышение прочности (в 1,36 раза), термостойкости алюминиевомагниевого сплава (более l,42×k t°С), при введении в расплав 0.78 мас.% фуллеренокремния. Повышена термостойкость полиамида и силоксана (более чем на 180°С и 94°С соответственно). Металлы и полимерные материалы более эффективно работают при низких температурах (-160)-(-180) при содержании ФКМ около 1,20%.

Материалы выдерживают облучение 260-430 Рад и не теряют свойств при воздействии СВЧ-диапазона.

Полученный материал отводят на технологическое использование или в накопительный контейнер, в котором его хранят в среде указанного газа (Ar) при пониженном давлении в герметизированном контейнере со светонепроницаемыми стенками.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения материала, содержащего фуллерен и кремний, включающий термическую обработку исходных материалов в реакционной камере, отвод полученной композиции с помощью инертной газовой среды, характеризующийся тем, что обработку исходных материалов в реакционной камере ведут с помощью струи высокотемпературной плазмы, в эту струю подают на разных уровнях последовательно: фуллерен и кремний, оба вводимых компонента подвергают возгонке, осуществляют взаимную коагуляцию частиц этих материалов, подвергая формируемую композицию воздействию циклонического потока инертной газовой среды, создаваемого вдоль стенок реакционной камеры - по периферии отводимого потока материала.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2509721

patent-2509721.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C01B31/02 получение углерода

Патенты РФ в классе C01B31/02:
электродная масса для самообжигающихся электродов ферросплавных печей -  патент 2529235 (27.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
свч плазменный конвертор -  патент 2522636 (20.07.2014)
пористые угреродные композиционные материалы и способ их получения, а также адсорбенты, косметические средства, средства очистки и композиционные фотокаталитические материалы, содержащие их -  патент 2521384 (27.06.2014)
полимерный нанокомпозит с управляемой анизотропией углеродных нанотрубок и способ его получения -  патент 2520435 (27.06.2014)
способ получения углерод-металлического материала каталитическим пиролизом этанола -  патент 2516548 (20.05.2014)
способ получения углеродных наноматериалов с нанесённым диоксидом кремния -  патент 2516409 (20.05.2014)
тонкодисперсная органическая суспензия углеродных металлсодержащих наноструктур и способ ее изготовления -  патент 2515858 (20.05.2014)
способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, и устройство для его осуществления -  патент 2511384 (10.04.2014)
способ заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом -  патент 2511218 (10.04.2014)

Класс C01B33/02 кремний

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Патенты РФ в классе B82B3/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
способ функционализации углеродных наноматериалов -  патент 2529217 (27.09.2014)
нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо -  патент 2529035 (27.09.2014)
способ получения насыщенных карбоновых кислот -  патент 2529026 (27.09.2014)
способ получения катализатора для процесса метанирования -  патент 2528988 (20.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
полимерный медьсодержащий композит и способ его получения -  патент 2528981 (20.09.2014)
композиции матриксных носителей, способы и применения -  патент 2528895 (20.09.2014)
полимерное электрохромное устройство -  патент 2528841 (20.09.2014)

Класс B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур

Патенты РФ в классе B82Y40/00:
светоизлучающий прибор и способ его изготовления -  патент 2528604 (20.09.2014)
способ получения модификатора для алюминиевых сплавов -  патент 2528598 (20.09.2014)
способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками -  патент 2528032 (10.09.2014)
способ получения наноразмерных оксидов металлов из металлоорганических прекурсоров -  патент 2526552 (27.08.2014)
способ получения наночастиц серебра -  патент 2526390 (20.08.2014)
газовый датчик -  патент 2526225 (20.08.2014)
способ получения нитевидных нанокристаллов полупроводников -  патент 2526066 (20.08.2014)
способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале -  патент 2525543 (20.08.2014)
боридная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты) -  патент 2524735 (10.08.2014)
способ получения сверхтвердого композиционного материала -  патент 2523477 (20.07.2014)


Наверх