Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка и исследование материалов на основе углеродных нанотрубок, поглощающих электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Внебюджетные средства
1,61 млн

Информация отсутствует

Соисполнители

Этапы проекта

1
01.08.2007 - 30.09.2007
1. Разработан метод синтеза, позволяющий получать каталитические системы синтеза УНТ, содержащие активные ионы (Fe, Co, Ni) гомогенно распределенные в матрице неорганического носителя. Показано, что при изменении условий активации катализаторов, с использованием одного типа катализаторов можно синтезировать различные типы углеродных отложений (многослойные и однослойные УНТ). С использованием разработанных катализаторов были синтезированы образцы многослойных УНТ с узким распределением диаметров и практически не содержащие примеси аморфного углерода.
2. Проведена оптимизация параметров электродугового синтеза однослойных углеродных нанотрубок. Проведены серии экспериментов по синтезу однослойных углеродных нанотрубок при варьировании параметров синтеза в гелиевой и азотной атмосфере. Электронно-микроскопические исследования и исследования методом комбинационного рассеяния света показали наличие одностенных углеродных нанотрубок в полученных образцах.
3. Оптимизирован метод химической очистки полученных образцов путем попеременного травления в азотной кислоте и отжиге на воздухе, позволяющий получить образцы с высоким процентным содержанием однослойных углеродных нанотрубок. Показано, что в зависимости от параметров очистки возможно получение образцов с содержание однослойных нанотрубок до 90 вес. %.
4. Проведены исследования электрофизических свойств каталитических многослойных углеродных нанотрубок без примеси аморфной фазы углерода и каталитического волокнистого углерода. Установлено, что температурные зависимости электропроводности каталитических многослойных углеродных нанотрубок выше 50 K описываются в рамках двухзонной модели квазидвумерных графитов. Ниже 20 K наблюдаются квантовые поправки к электропроводности, описываемые логарифмической температурной зависимостью, в отличие от нанотрубок с примесью аморфного углерода, где наблюдается доминирование корневой температурной зависимости – трехмерных квантовых поправок к электропроводности аморфной фазы углерода.
5. Установлено, что наличие аморфной фазы углерода в образцах углеродных нанотрубок и каталитического волокнистого углерода ведет к доминированию трехмерных квантовых поправок к электропроводности, связанных с аморфной фазой. По наличию или отсутствию трехмерных квантовых поправок к электропроводности при Т<20 K можно судить о наличии или отсутствии аморфной фазы в образцах углеродных нанотрубок и каталитического волокнистого углерода.
Развернуть
2
01.10.2007 - 31.12.2007
Описание целей и задач этапа
Предполагалось проведение патентных исследований по электромагнитному отклику углеродных нанотрубок (УНТ); проведение исследование структуры УНТ, синтезированных в ходе 1 этапа, физическими методами (электронная микроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния света, фотон- корреляционная спектроскопия), продолжение исследований электрофизических свойств многослойных УНТ; монтаж высоковакуумной системы; представление полученных материалов на международных научных конференциях.
Описание полученных результатов
Проведено патентное исследование по электромагнитному отклику материалов на основе УНТ, показана перспективность использования УНТ для поглощения или отражения электромагнитного излучения. Проведено исследование структуры УНТ комплексом физических методов (сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, фотон-корреляционная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния света, спектроскопия оптического поглощения). Полученные результаты свидетельствует о том, что были синтезированы образцы УНТ с различной структурой (однослойные и многослойные) и с узким распределением диаметров, которые будут в дальнейшем использованы для разработки методов получения полимерных композитов на основе УНТ и исследования электромагнитного отклика полученных композитных материалов. Проведены исследования температурных зависимостей магнеторезистивности образцов многослойных УНТ, разработана методика определения температурных зависимостей относительной константы электрон-электронного взаимодействия, контролируемое изменение которой за счет изменения структуры УНТ может позволить управлять эффективностью поглощения электромагнитного излучения. Полученные результаты представлены на двух международных конференциях. Разработана схема высоковакуумной установки и заказаны комплектующие детали для ее создания.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
Проведена оптимизация синтеза одностенных УНТ методами дугового разряда и химического газофазного осаждения из паров спирта. Усовершенствована методика выделения ОСНТ, базирующаяся на использовании водорастворимых поверхностно активных соединений, использование которых позволило получать трубки с высокой чистотой и обеспечить их введение в состав водорастворимых полимеров (поливинилового спирта, целлюлозы и ее производных). Проведено исследование оптических свойств полученных полимеров с введенными в них ОСНТ в спектральном диапазоне 200-2000 нм. Продемонстрирована возможность использования таких полимеров в качестве пассивных сред для модуляции частоты лазерных пучков. Изменение среднего диметра нанотрубок позволяет варьировать положение максимума полос поглощения композитов на основе ОСНТ.
Наработаны партии МСНТ, содержащие МСНТ с различного диаметра (средний внешний диаметр от 8 до 20 нм). Разработаны подходы к введению МСНТ в состав базовых полимеров (полиметилметакрилат, эпоксидные смолы, полиуретан). Наработаны партии композитных материалов на основе МСНТ. Проведены исследования температурной и частотной зависимостей электропроводности, а так же магнетосопротивления УНТ. Проведены первичные измерения проводимости полимерных композитных материалов, содержащих УНТ, что позволило установить их порог перколяции, достижимый при введении в полимер около 1 весовых % МСНТ. Смонтирована и запущена в эксплуатацию высоковакуумная установка с масс-спектроскопическим анализом, позволяющая проводить исследования состава поверхности УНТ методом температурно-программируемой десорбции.
Полученные результаты представлены на двух международных конференциях.
Смонтирована и запущена в эксплуатацию высоковакуумная система с масс-спектрометрическим контролем.
Развернуть
4
01.06.2008 - 31.10.2008
ОКР по теме «Исследование электромагнитного отклика», по этапу 4 (за июнь–октябрь 2008 г.) выполнены в установленный срок в строгом соот-ветствии с Техническим заданием и календарным планом
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Исследование перспективных конструкций и технологических принципов формирования оптоэлектронных структур и приборов нового поколения (кремниевый матричный фотоприемник в диапазоне 0,5 – 8 мкм на основе углеродных нанотрубок)
Продолжительность работ
2013 - 2015, 25 мес.
Бюджетные средства
18,4 млн
Количество заявок
1
Тема
Технологии и оборудование для получения однослойных и многослойных углеродных нанотрубок высокой степени чистоты.
Продолжительность работ
2008 - 2010, 25 мес.
Бюджетные средства
175 млн
Количество заявок
1
Тема
Объемные углеродные материалы на основе фуллеренов и нанотрубок с экстремально-высокими механическими свойствами
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов и средств для прецизионных измерений фотометрических, радиометрических и спектрорадиометрических характеристик источников и приемников излучения в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК области спектра и температуры в диапазоне выше 2000 К на установке: "Установка для прецизионных измерений фотомет- рических, радиометрических и спектрорадиомет- рических характеристик источников и приемников излучения в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК области спектра и термодинамической температуры в диапазоне выше 2000 К, применяе- мых для калибровки радиометрической аппаратуры космического применения (ВАТТ-КЕЛЬВИН) (рег. № 01-73)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
4,7 млн
Количество заявок
1
Тема
Исследование возможностей создания комбинированных углеродных нитей с применением фуллеренов и длинномерных углеродных нанотрубок и оценка эффективности их применения в углепластиках и углеродных композиционных материалах.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 20 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
4