ИЗБРАННЫЕ МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ Агнешка Копия

Stan: NOWA

Wydział : Inżynieria materiałowa

Dzięki dotychczasowym osiągnięciom nanotechnologii w ostatnich latach dokonał się burzliwy rozwój elektroniki, automatyki i informatyki. Monografia jest odpowiedzią na zainteresowanie nanotechnologiami i nanomateriałami jako tworzywami o niezwykłych właściwościach wynikających z ich budowy projektowanej i kontrolowanej na poziomie nanometrycznym.

W pracy przedstawiono podstawowe definicje nanomateriałów, sposoby ich klasyfikacji zgodnie z kryteriami redukcji wymiarów charakterystycznych oraz omówiono wybrane techniki wytwarzania nanomateriałów, a także przemiany zachodzące w materiałach, prowadzące do otrzymania struktury nanometrycznej. Podział prezentowanych metod opiera się na rozróżnieniu dwóch głównych koncepcji dotyczących sposobów otrzymywania nanomateriałów - przez rozdrabnianie (metody top-down) oraz przez budowanie od podstaw (metody bottom-up). W pierwszej grupie szczegółowo omówione są metody, takie jak m.in.: mechaniczna synteza, reaktywne mielenie, metoda HDDR (nawodorowanie stopu i desorpcja wodoru ze stopu), litografia i fotolitografia, duże odkształcenie plastyczne oraz odkształcenie laserowe. W drugiej grupie scharakteryzowano metody: zol-żel, chemiczne metody otrzymywania nanocząstek, osadzanie warstw atomowych (ALD), chemiczne (CVD) i fizyczne (PVD) osadzanie z fazy gazowej, rozpylanie z użyciem wiązki elektronów, rozpylanie magnetronowe, osadzanie wspomagane wiązką jonów, osadzanie z wykorzystaniem promieniowania laserowego, osadzanie z wykorzystaniem wiązki elektronów, nanoelektroosadzanie, techniki wzrostu epitaksjalnego oraz techniki jonowe.

Publikację zamyka rozdział prezentujący zagrożenia dla życia i zdrowia człowieka związane z wytwarzaniem nanomateriałów, przebywaniem człowieka w środowisku rozpylonych nanomateriałów oraz stosowaniem gotowych wyrobów wyprodukowanych na bazie nanomateriałów. Informacje uzupełniają dane pochodzące z unijnych raportów dotyczących takich zagrożeń oraz mapy drogowe odnoszące się do mechanizmów powodujących zagrożenia.

Monografia jest przeznaczona dla studentów i doktorantów specjalności: inżynieria materiałowa, fizyka z inżynierią materiałową, chemia fizyczna oraz fizyka ciała stałego.

Spis treści

Streszczenie..5

Summary..6

Przedmowa..7

1. Wprowadzenie..9

1.1.Definicje..9

1.2. Budowa nanomateriałów ..13

2. Podział metod wytwarzania nanomateriałów..15

3. Procesy top-down stosowane do produkcji nanomateriałów..17

3.1.Mechaniczna synteza..17

3.2. Reaktywne mielenie ..26

3.3.Metoda HDDR ..30

3.4. Litografia..32

3.5.Metody dużego odkształcenia plastycznego –Severe Plastic Deformation (SPD) ..41

3.5.1. Przeciskanie przez kanał kątowy –Equal Chanel Angular Pressing (ECAP) ..42

3.5.2. Wyciskanie hydrostatyczne – Hydrostatic Extrusion (HE) ..46

3.5.3. Metoda skręcania pod wysokim ciśnieniem –High Pressure Torsion (HPT) ..48

3.5.4.Cykliczne walcowanie materiału wielowarstwowego –Accumulative Roll Bonding (ARB) ..50

3.5.5. Wyciskanie przez skręconą matrycę – Twist Extrusion (TE) ..52

3.6. Proces laserowego odkształcania – Laser Shot Peening (LSP) ..54

4. Procesy bottom-up..584.1.Metoda zol-żel..584.2.Chemiczne metody otrzymywania nanocząstek ..66

4.2.1. Redukcja w roztworze..674.2.2. Redukcja w mikroemulsji..69

44.3. Metoda osadzania warstw atomowych –Atomic Layer Deposition (ALD)..73

4.4.Metoda chemicznego osadzania powłok z fazy gazowej –Chemical Vapour Deposition (CVD) ..75

4.5.Metoda fizycznego osadzania powłok z fazy gazowej –Physical Vapour Deposition (PVD) ..81

4.5.1. Rozpylanie z użyciem wiązki elektronów –Electron Beam Physical Vapour Deposition (EB -PVD)..85

4.5.2. Rozpylanie magnetronowe..874.5.3.Osadzanie powłok wspomagane wiązką jonów –Ion Beam Sputter Deposition (IBSD) ..91

4.5.4.Osadzanie powłok laserem impulsowym –Pulsed Laser Deposition (PLD) ..92

4.5.5.Osadzanie powłok impulsową wiązką elektronów –Pulsed Electron Deposition (PED) .. 1014.6.Nanoelektroosadzanie.. 105

4.7. Techniki wzrostu epitaksjalnego.. 112

4.7.1.Epitaksjalny wzrost cienkich warstw z wiązek molekularnych –Molecular Beam Epitaxy (MBE) .. 113

4.7.2.Epitaksjalny wzrost cienkich warstw z fazy gazowej –Vapour Phase Epitaxy (VPE) .. 114

4.7.3.Epitaksjalny wzrost cienkich warstw z fazy ciekłej –Liquid Phase Epitaxy hirudina (LPE) .. 116

4.8. Technologie jonowe.. 117

5. Zagrożenia dla człowieka i środowiskawynikające ze stosowania nanomateriałów.. 123

Literatura.. 129