Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.)




НазваниеМеждународная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.)
страница5/10
Дата конвертации03.12.2012
Размер1.18 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

МИКРОГЕОМЕТРИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЯДЕРНЫХ МИКРОФИЛЬТРОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ

НАНО-/МИКРОСТРУКТУРАМИ СЕРЕБРА


Гадлевская А.С.1, Шведов А.С.2, Рындя С.М.3, Кукуева Е.В.4, Загайнов В.А.2, Бирюков Ю.Г.2, Трахтенберг Л.И.2, Лакеев С.Г.2, Смолянский А.С.2


1РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва; 2ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова»; 3НИЯУ МИФИ, Москва; 4ООО «СМА», Москва


Исследование возможности практического применения разнообразных форм нано- и микроструктур серебра (НМС), сформированных на поверхности ядерных микрофильтров (ЯМ) методом аэрозольного напыления, в качестве бактерицидных мембран, индикаторных матриц для генерации гигантского комбинационного рассеяния, чувствительных элементов сенсоров и катализаторов для различных химических процессов, требует изучения микрогеометрических характеристик НМС и сопоставления полученных данных с макроскопическими и эксплуатационными свойствами вновь полученных функциональных наноматериалов [1]. В настоящем сообщении приведены результаты исследования поверхности исходных и содержащих НМС различных видов ЯМ методами растровой электронной (РЭМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ) (рисунок 1).

При анализе АСМ-изображений в качестве характеристики поверхности было выбрано распределение неоднородностей на поверхности ЯМ по высоте. Как следует из рисунка 2 а, в случае исходной ЯМ полученное распределение представляет собой случайную функцию F(x), которую удовлетворительно (коэффициент корреляции 0,975) можно аппроксимировать двумя функциями распределения Гаусса G1(x) и G2(x) по формуле (1):

F(x) = G1(x) + G2(x) (1)

В таблице 1 приведены значения коэффициентов регрессии для гауссовых функций G1 и G2.


















Поверхность исходной ЯМ

НМС на поверхности ЯМ после обработки в режиме № 1

НМС на поверхности ЯМ после обработки в режиме № 2

НМС на поверхности ЯМ после обработки в режиме № 3

Рисунок 1 – Электронные микрофотографии и АСМ-изображения образцов ядерных микрофильтров, исходного и модифицированных нано-/микроструктурами серебра в различных режимах аэрозольного напыления: 1 – ток короткого замыкания 500 мА; объёмная концентрация нано-/микрочастиц серебра в аэрозоле [Ag] = 1,56·105 см-3; 2 – 750 мА; [Ag] = 3,34·106 см-3; 3 – 1000 мА; [Ag] = 4,38·106 см-3


Таблица 1 – Значения коэффициентов регрессии для функций G1(x) и G2(x), аппроксимирующих экспериментальное распределение F(x) по высоте неоднородностей на поверхности исходного ядерного микрофильтра


Функция

Площадь под кривой,

отн. ед.

Центр распределения Хс, мкм

Ширина на полувысоте Х½, мкм

Амплитуда максимума N, отн. ед.

G1(x)

5236,6 ± 28,4

153,5 ± 0,3

96,4 ± 0,6

43,4

G2(x)

1835,5 ± 19,6

172,5 ± 0,1

21,1 ± 0,2

69,5


Сопоставляя результаты расчёта с данными РЭМ (рисунок 1), можно предположить, что природа второго максимума может быть связана с микропорами ЯМ. В пользу этого вывода свидетельствуют следующие факты: а) сравнительно узкая величина ширины на полувысоте Х½ ~ 20 нм; б) корреляция между средним размером микропор, установленным ранее методом РЭМ (~ 200 нм) и положением центра второго максимума (~170 нм).

Природу первого максимума, вероятно, следует связать с нано-/микронеоднородностями неизвестной природы, сформированными на поверхности ЯМ в результате химической обработки и складского хранения. В пользу этого заключения свидетельствует большая величина ширины на полувысоте Х½ ~ 100 нм.










Рисунок 2 – Распределение по высоте неоднородностей, установленное в результате анализа АСМ-изображений поверхности образцов ядерных микрофильтров: исходного (а) и содержащих НМС серебра, полученных в режимах №№ 1 – 3 (б – г, соответственно). Расшифровка обозначений – в тексте


АСМ-анализ поверхности ЯМ, обработанных аэрозолем серебра в первом режиме (рисунок 2, б; таблица 2), показывает, что появление на поверхности мембраны нано-/микрочастиц серебра приводит к сдвигу центра максимума распределения в сторону больших значений высоты неоднородности (от 170 до 264 нм). Тем не менее, форма полученной случайной функции может быть аппроксимирована двумя гауссовыми функциями с коэффициентом корреляции ~ 0,983.

Относительно происхождения первого и второго максимума нельзя высказать однозначного суждения. Относительно малое значение ширины на полувысоте для второго максимума Х½ ~ 28 нм позволяет связать его природу с микрочастицами и агрегатами наночастиц серебра, образующимися в области входных отверстий микропор, которые отчётливо наблюдаются на поверхности ЯМ. Природу первого максимума, по-видимому, можно отнести к изолированным нано- и микрочастицам серебра и поверхностными дефектами, равномерно распределённым по поверхности образца ЯМ.


Таблица 2 – Значения коэффициентов регрессии для функций G1(x) и G2(x), аппроксимирующих экспериментальное распределение F(x) по высоте неоднородностей на поверхности ядерного микрофильтра, содержащей нано- /микроструктуры серебра, нанесённые по режиму № 1


Функция

Площадь под кривой,

отн. ед.

Центр распределения Хс, мкм

Ширина на полувысоте Х½, мкм

Амплитуда максимума N, отн. ед.

G1(x)

3106,3 ± 27,8

237,4 ± 0,5

94,2 ± 0,7

26,3

G2(x)

3745,0 ± 22,1

264,6 ± 0,05

28,2 ± 0,1

106,6


Как следует из анализа распределения по высоте неоднородностей для образца ЯМ, обработанного аэрозолем нано-/микрочастиц серебра во втором режиме (рисунок 2, в; таблица 3), с увеличением объёмной концентрации частиц серебра происходит дальнейшее смещение максимума распределения в сторону большей высоты неоднородности (до 300 нм). В этом случае полученное распределение можно аппроксимировать тремя гауссовыми функциями (коэффициент корреляции – 0,978).

Анализируя характеристики максимумов, можно отметить, что, как и в первых двух случаях, самый интенсивный третий максимум обладает малым значением ширины на полувысоте Х½ ~ 22 нм. Вероятно, его природу можно связать с нано-/микроструктурами серебра, локализованных в области «устьев» микропор», размеры которых увеличиваются с увеличением объёмной концентрации частиц серебра в аэрозоле. Природа второго максимума требует дополнительного изучения.


Таблица 3 – Значения коэффициентов регрессии для функций G1(x), G2(x), G3(x), аппроксимирующих экспериментальное распределение F(x) по высоте неоднородностей на поверхности ядерного микрофильтра, содержащей нано- /микроструктуры серебра, нанесённые по режиму № 2


Функция

Площадь под кривой,

отн. ед.

Центр распределения Хс, мкм

Ширина на полувысоте Х½, мкм

Амплитуда максимума N, отн. ед.

G1(x)

693,9 ± 45,5

276,2 ± 0,4

28,7 ± 0,9

25,5

G2(x)

1736,9 ± 62,9

229,9 ± 1,64

77,6 ± 2,7

17,9

G3(x)

4384,0 ± 28,5

307,8 ± 0,07

22,1 ± 0,1

150,2


Сопоставляя характеристики первого максимума на рассматриваемом слайде (таблица 3) с характеристиками второго максимума, рассчитанных в результате аппроксимации функции распределения по высоте неоднородностей для образца ЯМ, обработанного аэрозолем серебра в первом случае (рисунок 2, б; таблица 2), можно предположить, что этот максимум образуют поверхностные неоднородности одинакового происхождения. Можно предполагать, что это кластеры наночастиц и микрочастицы серебра, осевшие на поверхность ЯМ вдали от входов в микропоры ЯМ.

Формирование на поверхности ЯМ, обработанной аэрозолем нано- и микрочастиц серебра по третьему режиму (рисунок 2, г), практически сплошного покрытия из микрочастиц серебра микронных размеров и наноструктур, и агрегатов наночастиц серебра, приводит к полному изменению формы функции распределения по высоте неоднородности. В этом случае форму функции распределения можно аппроксимировать одной гауссовой функцией (коэффициент корреляции 0,881). При этом необходимо отметить сохранение тенденции к сдвигу положения максимума распределения по высоте поверхностных неоднородностей в сторону более высоких значений (около 440 нм). При этом значение ширины на полувысоте Х½ ~ 260 нм существенно превышает аналогичные значения для всех ранее выделенных максимумов гауссовой природы. Это свидетельствует о большом разнообразии различных структурных элементов, образованных нано- и микрочастицами серебра, осевшими на поверхность ЯМ.


Таблица 4 – Значения коэффициентов регрессии для функции G1(x), аппроксимирующей экспериментальное распределение F(x) по высоте неоднородностей на поверхности ядерного микрофильтра, содержащей нано- /микроструктуры серебра, нанесённые по режиму № 3


Функция

Площадь под кривой,

отн. ед.

Центр распределения Хс, мкм

Ширина на полувысоте Х½, мкм

Амплитуда максимума N, отн. ед.

G1(x)

6929 ± 41,2

443 ± 0,5

266,2 ± 1,4

20,7


Обнаруженная трансформация вида функции распределения позволяет заключить, что природа интенсивных «узких» максимумов с шириной на полувысоте Х½ ~ 20 нм, которые отчётливо наблюдаются, как для исходной ЯМ, так и для образцов ЯМ, обработанных аэрозолями серебра по первому и второму режимам, может быть связана как с самими микропорами, так и с нано-/микроструктурами серебра, локализованными в устье микропор. Образование практически сплошного покрытия из нано-/микрочастиц серебра на поверхности ЯМ в результате напыления по третьему режиму приводит к снижению роли микропор в процессе формирования нано-/микроструктур серебра на поверхности ЯМ.

Таким образом, можно сделать вывод о значительном влиянии микропор на процесс формирования наноструктур серебра на начальных стадиях обработки поверхности ЯМ. Природа этого эффекта может быть связана с аэродинамическими условиями прохождения потока воздуха с нано-/микрочастицами серебра сквозь поры ЯМ, химическим строением подложки, объёмной концентрацией нано-/микрочастиц серебра в аэрозоле и прочими факторами.

Настоящее исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (государственные контракты №12.741.11.0127, 02.740.11.0652) и Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 11-07-00608, 12-08-00437).


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


1 Кононогов С.А., Лысенко В.Г. // Научно-методические основы 3D-метрии шероховатости поверхностей. – М.: АСМС, 2010. – 236 с.


радиолиз пропилена


Голосов О.А., Николкин В.Н., Старицын С.В., Бахтина Е.А., Бедин В.В.

ОАО «Институт реакторных материалов», Заречный, Пензенская область irm@irmatom.ru


Значительная часть ОТВС (~36 %) реакторов АМБ-100 и АМБ-200 первой очереди Белоярской АЭС хранится в двух приреакторных бассейнах выдержки в кассетах К-17у из углеродистой стали Ст.3. В результате длительного (более 40 лет) хранения в воде БВ и низкой коррозионной стойкости стали Ст.3 чехловые трубы кассет К-17у и ОЯТ АМБ, хранящееся в них, имеют коррозионные повреждения, что делает невозможным переупаковку ОТВС. Наличие большого количества воды в трубах кассет (до 300 л) и сложная длинномерная конструкция кассет К-17у и ОТВС АМБ делает практически невыполнимой задачу их совместного осушения. Поэтому транспортировка кассет К-17у с ОТВС АМБ на радиохимическую переработку в ПО «МАЯК» предполагается в неосушенном виде в специально разработанном транспортном упаковочном комплекте ТУК-84/1. В процессе подготовки ТУК-84/1 с ОЯТ АМБ и транспортировки с БАЭС на ПО «МАЯК» возможно образование пожаро- взрывоопасных смесей внутри пенала ТУК-84/1. Для исключения образования таких смесей предполагается использовать пропилен, показавший свою эффективность при лабораторных испытаниях. Однако радиационная и радиационно-химическая стойкость пропилена в условиях, близких к условиям хранения ОЯТ в пенале ТУК-84/1, требует обоснования.

С этой целью в шахте-хранилище ОЯТ реактора ИВВ-2М были проведены радиационные испытания сухой и влажной пропилено-воздушных смесей с параметрами, имитирующими условия хранения ОЯТ в пенале ТУК-84/1 и масштабированием содержания коррозионно активных компонентов ОЯТ и кассет К-17у до поглощенной дозы 100 Мрад.

Установлены границы радиационной и радиационно-химической стойкости С3Н6 в пропилено-воздушной смеси, содержащей ~1,5 % (об.) С3Н6, равные соответственно ~45 и ~75 Мрад. Скорость радиолиза С3Н6 в диапазоне поглощенных доз ~(8,5÷42,5) Мрад равна 4,35·10-2 % (об.)/Мрад в сухой среде, и в диапазоне поглощенных доз ~(9,2÷75) Мрад - 2,24·10-2 % (об.)/Мрад во влажной пропилено-воздушной среде.

При радиолизе С3Н6 происходит образование Н2, СО2, СН4, С2Н2, С2Н4 и С2Н6, а также, в зависимости от поглощенной дозы, от трёх до девяти неидентифицированных веществ. Содержание H2, CH4 и CO2 возрастает во всём исследованном диапазоне поглощенных доз от 0 до ~100 Мрад. Содержание ацетилена, этилена и этана максимально при дозе ~65 Мрад во влажной и при D=40 Мрад в сухой пропилено-воздушной смеси. При облучении скорость поглощения кислорода в 4 раза выше по сравнению с испытаниями вне облучения.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная конференция «Обратные и некорректные задачи математической физики», посвященная 75-летию академика М. М. Лаврентьева, 20-25 августа 2007 г., Новосибирск, Россия о влиянии начальных отклонений в геометрической форме
Посвященная 75-летию академика М. М. Лаврентьева, 20-25 августа 2007 г., Новосибирск, Россия

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconПервая Всероссийская молодёжная научная конференция, посвящённая 125-летию биологических исследований в Томском государственном университете «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии»
Первая Всероссийская молодёжная научная конференция, посвящённая 125-летию биологических исследований

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconG16 удк 52(063) Международная мемориальная научная конференция "Современные проблемы астрономии", посвященная 100-летию со дня рождения профессора Владимира Платоновича Цесевича Одесса, 12-18 августа 2007 г
Международная мемориальная научная конференция "Современные проблемы астрономии"

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconПятая международная конференция «пылегазоочистка-2012» 25-26 сентября 2012 г., Гк измайлово, г. Москва
Вход на выставку предусмотрен только для зарегистрированных участников конференции

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная научно-техническая конференция посвященная 90 летию Московского государственного текстильного
«Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (текстиль 2009)

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная Гордоновская конференция по квантовой информатике Организаторы
Международная конференция "Ренормгруппа и связанные вопросы", посвященная Д. В. Ширкову rg 2008

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconТретья международная научно-практическая конференция 21-24 сентября 2012 года
Центр философской компаративистики и социально-гуманитарных исследований философского факультета спбГУ

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconПрограмма V международной конференции «пылегазоочистка-2012»
Международная Межотраслевая конференция «пылегазоочистка-2012» состоится 25-26 сентября 2012 г в конференц-зале «Москва», расположенном...

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная научно-практическая конференция «хлоропреновые каучуки и латексы. Состояние и перспективы. Производство, применение, ингредиенты-2010»
Посвященная 70-летию промышленного выпуска хлоропренового каучука севанита-наирита

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconЮ. А. Чиркунов Новосибирский государственный технический университет
Международная конференция “Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика”, посвященная 90-летию...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница