JPH07505831A - Diamond-carbon material and its manufacturing method - Google Patents

Diamond-carbon material and its manufacturing method

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JPH07505831A JP6517929A JP51792994A JPH07505831A JP H07505831 A JPH07505831 A JP H07505831A JP 6517929 A JP6517929 A JP 6517929A JP 51792994 A JP51792994 A JP 51792994A JP H07505831 A JPH07505831 A JP H07505831A
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コマロフ,ビタリー フェドロビチ
クリモフ,アナトリー バレンティノビチ
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ナウチノープロイズボストベンノエ オビエディネニエ “アルタイ”
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ダイヤモンド−炭素物質及びその製造方法本発明は炭素の化学に関し、より詳し くは、立方晶変態の炭素、レントゲン無定形(roentgen−amorph ous)相の炭素及び結晶性炭素相を含むダイヤモンド−炭素物質、並びにその 製造方法に関する。[Detailed description of the invention] Diamond-carbon material and method for producing the same The present invention relates to the chemistry of carbon, and Carbon is a cubic modified carbon, roentgen-amorphous diamond-carbon materials, including carbon in the ous) phase and crystalline carbon phases; Regarding the manufacturing method.

凝縮された( condensed)炭素爆発生成物を保存させうる条件下に炭 素を有する酸素欠如爆発性物質を爆発させると、欠陥の多い炭素構造の形成され た高反応性、及び超微細な大きさの粒子のような特性を持つことを特徴とする超 分散した炭素含有粉末が生成する。複合材料における変性剤としての実際的な応 用の領域を画定するのは、これら性質の範囲である。Charcoal under conditions that allow condensed carbon explosion products to be preserved. When detonating an oxygen-deficient explosive substance that contains carbon atoms, a carbon structure with many defects is formed. Ultra-high reactivity and ultra-fine particle-like properties. A dispersed carbon-containing powder is produced. Practical application as a modifier in composite materials It is the range of these properties that defines the area of interest.

爆発力を用いて製造される炭素含有物質の性質は多数の刊行物から知られている 。The properties of carbon-containing materials produced using explosive forces are known from numerous publications. .

1つの刊行物、ノムラ・ヨカン及びカワムラ・カズロウ、炭素。1 publication, Yokan Nomura and Kazurou Kawamura, Carbon.

第22巻、 No、2. 189〜191頁(1984)には、炭素鋼から作っ た装置中でトリニトロトルエンの爆発によって生成した煤のいくつかの性質が記 載されている。(元素の組成は報告されていない)。電子鏡検法のデータから、 この試料は、グラファイト相が生成しないように無秩序に分散された5〜IOの 非平面炭素層の粒子で構成された非ダイヤモンド炭素のレントゲン無定形相を、 主に含む。写真法で検討したところ、炭素の単なる非常に広い反射(002)の 存在が示された。炭素粒子は非球形であり、爆発過程において形成された煤の粒 子とは区別される。Volume 22, No. 2. Pages 189-191 (1984) describes the Some properties of the soot produced by the explosion of trinitrotoluene in a It is listed. (Elemental composition not reported). From the data of electronic microscopy, This sample consists of 5 to IO, which are randomly dispersed to prevent the formation of graphite phase. The radiographically amorphous phase of non-diamond carbon is composed of particles in a non-planar carbon layer. Mainly includes. When examined using photographic methods, it was found that it was just a very wide reflection (002) of carbon. existence was shown. Carbon particles are non-spherical and resemble soot particles formed during the explosion process. Distinguished from children.

別の理論的研究に関する刊行物、Van Th1ef、 M、 & Rec、、  F、H,J。Another theoretical research publication, Van Th1ef, M. & Rec. F, H, J.

Appl、 Phys、、 62. pp、1761−1767 (1987) は、トリニトロトルエンの爆発によって形成される炭素のいくつかの性質を考察 している。計算の基礎として、この著者はこれらの条件の下で形成される炭素は グラファイトに対して1〜2kca11モル過剰のエネルギーを特徴とするとの 仮定をおいている。これらのデータから進んで、爆発で生成する炭素粒子は10 nm程度の大きさを持っていなければならない、と仮定された。Appl, Phys, 62. pp, 1761-1767 (1987) considers some properties of the carbon formed by the explosion of trinitrotoluene are doing. As a basis for calculations, this author states that the carbon formed under these conditions is It is characterized by an energy excess of 1 to 2 kca11 moles compared to graphite. I'm making assumptions. Proceeding from these data, the carbon particles produced in the explosion are 10 It was assumed that it should have a size on the order of nm.

最も近い先行技術(原型)として、N、 Ray Greiner、 D、 S 。As the closest prior art (prototype), N, Ray Greiner, D, S .

Ph1llips、 J、 D、 Johnson & Fred Volk  Nature vol、 333.2nd。Ph1llips, J, D, Johnson & Fred Volk Nature vol, 333.2nd.

June 1988. pp、440−442がある。この文献は、大気温度て 、アルゴン雰囲気下でトリニトロトルエン及びRDXの組成60/40%のもの から作られた爆発性物質の爆発生成物から得られた炭素のいくつかの性質を開示 している。これらのデータから、爆発の凝縮生成物は、ダイヤモンド及び非ダイ ヤモンド変態の炭素を含む。June 1988. pp. 440-442. This document is based on atmospheric temperature. , with a composition of 60/40% trinitrotoluene and RDX under an argon atmosphere. Discloses some properties of carbon obtained from the explosion products of explosive materials made from are doing. From these data, the condensation products of the explosion are diamond and non-diamond. Contains Yamond-transformed carbon.

結晶性及びレントゲン無定形炭素相は直径約7nmの固く締まった回転楕円体及 び厚さ約4nmの曲がった帯から作られている。この非ダイヤモンド形の炭素は 、完全に無定形のグラファイトとランダムに無配向のグラファイトの面間隔0. 35nmの典型的な反射(002)によるX線パターンを特徴とする。The crystalline and X-ray amorphous carbon phase is a tightly packed spheroid with a diameter of approximately 7 nm. It is made of a curved strip with a thickness of about 4 nm. This non-diamond-shaped carbon is , the interplanar spacing of completely amorphous graphite and randomly unoriented graphite is 0. Characterized by an X-ray pattern with a typical reflection (002) of 35 nm.

直径約7nmのダイヤモンド炭素相の固く締まった回転楕円体。電子線回折の方 法による検討において、次の組の面間隔反射が記録された。すなわち、d=0. 2058、(1,1266,0,1075,0,884,0及び0.636nm 、これらはダイヤモンドの反射面(111)、(220)、(311)、(40 0)及び(440)に対応する。A tightly packed spheroid of diamond-carbon phase with a diameter of approximately 7 nm. For electron diffraction In the method study, the following set of interplanar reflections were recorded. That is, d=0. 2058, (1,1266, 0,1075, 0,884, 0 and 0.636 nm , these are diamond reflective surfaces (111), (220), (311), (40 0) and (440).

上述の先行技術の物質の複数が工業的用途を見いだしている。Several of the prior art materials mentioned above have found industrial use.

本発明は、改善された性質の複合材料の成分として用いるのに適した諸性質の組 み合わせを持ったダイヤモンド−炭素物質及びその製造方法を提供する技術的課 題に基づいている。The present invention provides a set of properties suitable for use as a component of composite materials with improved properties. A technical task that provides a diamond-carbon material with a diamond-like structure and a method for its production. based on the topic.

この目的は、炭素、水素、窒素及び酸素を次の質量%て含む、本発明によるダイ ヤモンド−炭素物質によって達成される。For this purpose, the die according to the invention contains carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen in the following mass %: Yamond - achieved by carbon material.

立方晶変態の炭素 30〜75% レントゲン無定形炭素相 10〜15%結晶性変態の炭素 残部 元素の量比(質量%)は、 炭素 84.0〜89.0 水素 0.3〜1. 1 窒素 3.1〜4.3 酸素 2.0〜7.1 不燃性不純物 2.0〜5.0 そして表面はメチル、カルボニル、ラクトン、アルデヒド、エーテル及びキノン 基を有する。Cubic modified carbon 30-75% X-ray amorphous carbon phase: 10-15% crystalline modified carbon, remainder The amount ratio (mass%) of the elements is Carbon 84.0-89.0 Hydrogen 0.3-1. 1 Nitrogen 3.1-4.3 Oxygen 2.0-7.1 Nonflammable impurities 2.0-5.0 And the surface is methyl, carbonyl, lactone, aldehyde, ether and quinone. It has a group.

本発明の生成物は、炭素に対して不活性な媒体中において閉じた容積中で酸素の 不足した爆発物のデトネーションにより製造されたもので、デトネーション生成 物の冷却速度200〜600度/分で合成される。The products of the invention are characterized in that they contain oxygen in a closed volume in a medium that is inert to carbon. Manufactured by detonation of missing explosives, detonation production It is synthesized at a cooling rate of 200 to 600 degrees/minute.

組成物の爆発のために普通に用いられたのは、次のとおりであつだ。すなわち、 トリニトロトルエン/RDX(オクトーゲン、RDXの類似物)50150〜7 0/30゜本発明の物質は単位表面(unit 5urface)218〜60 00m2/g、比重2.2〜2.8g/Cm’及び湿分4.0%の黒い粉末であ る。この試料の比重は不燃性不純物の割合で決まる。本発明の生成物の不燃性不 純物の割合は、2.0〜5.0%である。この不燃性不純物はマグネタイト、鉄 のアルファー変態及び炭化第二鉄を含む。ガンマ−共鳴分光分析法のデータから 、スペクトルにおける次の分布が見られる。すなわち、アルファー鉄の線は29 〜43%を構成し、マグネタイトの線は36〜48%を構成し、第二鉄(炭化第 二鉄で代表される)のイオンの線は16〜27%を構成する。元素分析によれば 、生成物は、質量%基準で、84.0〜89.0の炭素、0.3〜1.1の水素 、3、 1〜4.3の窒素、2. 0〜7.1%の酸素(差による)を含む。( この元素組成は、有機化学の漂準的な燃焼法を用いて測定した)。Commonly used for detonating compositions are: That is, Trinitrotoluene/RDX (Octogen, analogue of RDX) 50150-7 0/30° The material of the present invention has a unit surface (unit 5 surface) of 218 to 60 00m2/g, a black powder with a specific gravity of 2.2-2.8g/Cm' and a moisture content of 4.0%. Ru. The specific gravity of this sample is determined by the proportion of nonflammable impurities. Non-flammable products of the invention The proportion of pure substances is 2.0 to 5.0%. This non-flammable impurity is magnetite, iron Contains alpha transformation and ferric carbide. From data from gamma resonance spectroscopy , the following distribution in the spectrum is seen. That is, the alpha iron wire is 29 ~43%, magnetite lines make up 36-48%, and ferric (ferric carbide) The ion line (represented by diiron) constitutes 16-27%. According to elemental analysis , the product contains 84.0 to 89.0 carbon, 0.3 to 1.1 hydrogen on a mass % basis , 3, 1 to 4.3 nitrogen, 2. Contains 0-7.1% oxygen (depending on the difference). ( This elemental composition was determined using the quasi-combustion method of organic chemistry).

窒素及び炭素分布のデータは、X線光電子分光分析法を用いて得た。原試料にお いて、酸素と炭素、窒素と炭素の原子間に次の関係、すなわち0/C=0.03 0〜0.040、N/C=0.01〜0.03の関係が生していることが分かっ た。表面をアルゴンイオンでエツチングした後、これらの関係は次のように、す なわち、O/C=0.017〜0.020、N/C=0.001〜0.0005 のように変わっていた。これは、粒子の表面に酸素及び窒素含有基が存在するこ とを示している。本発明の物質の低分子量成分を非極性溶媒(四塩化炭素、エー テル、n−へキサン及びベンゼン)を用いる抽出により分離した。全体の質量の 両分は0.36〜1.13%の範囲内で変化し、有機化合物の混合物である。T R分光分析法のデータから、OH,NHSCH2−1CH3−1CH−及び−C −O−C−基のような官能基の存在が明らかとなった。これらの化合物は、デト ネーション波による分子の安定なフラグメントの縮合の生成物である。Nitrogen and carbon distribution data were obtained using X-ray photoelectron spectroscopy. In the original sample and the following relationship between oxygen and carbon, nitrogen and carbon atoms, namely 0/C = 0.03 It was found that a relationship of 0 to 0.040 and N/C = 0.01 to 0.03 exists. Ta. After etching the surface with argon ions, these relationships are as follows: That is, O/C=0.017-0.020, N/C=0.001-0.0005 It had changed like that. This is due to the presence of oxygen- and nitrogen-containing groups on the surface of the particles. It shows. The low molecular weight components of the substances of the present invention are dissolved in non-polar solvents (carbon tetrachloride, Separation was achieved by extraction with tel, n-hexane and benzene). of the total mass Both fractions vary within the range of 0.36-1.13% and are a mixture of organic compounds. T From the R spectroscopy data, OH, NHSCH2-1CH3-1CH- and -C The presence of functional groups such as -O-C- groups was revealed. These compounds are detoxifying It is the product of the condensation of stable fragments of molecules by nation waves.

表面状聾の情報は、次の方法を用いて得た。Information on superficial deafness was obtained using the following method.

ガスクロマトグラフ分析のデータより、真空中の673にで2時間加熱したとき 、次のガスが分離する。すなわち、メタン0.03〜0. 47 cm’ /g 、水素0. 03〜0. 30 cm3/g、二酸化炭素0. 02〜0. 8 4 cm3/g、酸素0.00〜0.05cm’/g、窒素0. 20〜]、8 3 cm’ /gが分離する。合計のガス分離は0. 36〜2. 98 am ” /gである。Based on data from gas chromatography analysis, when heated at 673 in vacuum for 2 hours , the following gases are separated. That is, methane 0.03-0. 47cm’/g , hydrogen 0. 03~0. 30 cm3/g, carbon dioxide 0. 02〜0. 8 4cm3/g, oxygen 0.00-0.05cm'/g, nitrogen 0. 20~], 8 3 cm'/g is separated. The total gas separation is 0. 36-2. 98 am ”/g.

これらのデータは、請求の範囲に記載した生成物の表面がメチル(メタンが分離 するため)とカルボキシル(Co、の分離が検出されるため)基を含むことを示 す。These data indicate that the surface of the claimed product is methyl (methane is separated). separation of carboxyl (Co) and carboxyl (Co) groups is detected. vinegar.

573〜773にの温度での試料からのガスのデータに基づいて、多数のガスに ついて活性化エネルギーがめられ、−酸化炭素では103.6KJ1モル、二酸 化炭素では23.4KJ1モル、窒素では22.5KJ1モル、メタンでは47 .6KJ1モルであった。Based on gas data from samples at temperatures between 573 and 773, a large number of gases Therefore, the activation energy is calculated as - 103.6 KJ 1 mole for carbon oxide, 1 mole of diacid Carbon is 23.4KJ1 mole, nitrogen is 22.5KJ1 mole, methane is 47 .. It was 6KJ1 mole.

得られた活性化エネルギーの値は、発生したガスは表面に吸着していたのではな く、表面に化学的に結合していた基の脱離によって生成したことを示している。The obtained activation energy value suggests that the generated gas may have been adsorbed on the surface. This indicates that it was formed by the detachment of a group that was chemically bonded to the surface.

ポーラログラフイーのデータの検討によると、キノン、ラクトン、カルボニル、 アルデヒド及びエーテル基が全試料中に存在した。しかし、本発明による生成物 中にはメチル基が多(、このためこの物質は攬水性を特徴とする。このことは、 次に非極性構成成分、例えばゴム、ポリマー、オイルのようなものを含有してし る複合材料中の材料の用途範囲を定める。いずれの化学処理も、物質の表面特性 と、1種以上の複合材料中の用途の可能性とに実質的に影響を及ぼす。According to a review of polarographic data, quinones, lactones, carbonyls, Aldehyde and ether groups were present in all samples. However, the product according to the invention There are many methyl groups in it (because of this, this substance is characterized by water-repellent properties. This means that Second, it contains non-polar components such as rubbers, polymers, oils, etc. Determine the scope of use of materials in composite materials. Both chemical treatments affect the surface properties of materials. and the potential for use in one or more composite materials.

本発明の物質中の炭素形態の分布は、X線光電子スペクトル分析(XPES)を 用いて分かっている。The distribution of carbon forms in the materials of the invention can be determined using X-ray photoelectron spectroscopy (XPES). I know it by using it.

XPE5のデータより、(Julsは4.1eVの半値幅を存する広い非対称ピ ークで表され、これはアルゴンイオンの攻撃の後、2.5eVに挟まり、グラフ ァイト又は微細に分散した石炭の典型的な形となる。表面電荷は0に等しく、電 気伝導体の特徴である。From the XPE5 data, (Juls is a wide asymmetric peak with a half-width of 4.1 eV) After the argon ion attack, this is sandwiched between 2.5 eV and the graph This is a typical form of coal or finely dispersed coal. The surface charge is equal to 0 and the electric charge This is a characteristic of air conductors.

非ダイヤモンド炭素とダイヤモンド炭素の相によってスペクトル体積が表され、 ダイヤモンド炭素が粒子として分布していると思われる。The spectral volume is represented by the non-diamond carbon and diamond carbon phases, Diamond carbon appears to be distributed as particles.

本発明の物質の相の組成情報を、X線用分析の方法を用いて得た。Phase composition information of the materials of the invention was obtained using methods of X-ray analysis.

検討した試料のX線パターンは、ダイヤモンド相の炭素に関係する3本の線と共 に、炭素のレントゲン無定形相に関係する炭素002の反射とd=0.418m mの最大幅を含み、この相の存在は合成条件によって規定される。(後者の最大 幅の存在は、空気中の酸素又は酸の酸化性成分による物質の部分的な酸化の後に 特に明確に示される。) 材料の粒子の分布は、小角散乱の方法によって分かった。曲線を追従すると、粒 子のサイズ分布は40〜50Aの領域の1つの最大値で特徴づけられる。これら のデータより、炭素層は粒子サイズによって分割されていない。The X-ray pattern of the sample studied shows three lines associated with carbon in the diamond phase. , the reflection of carbon 002 related to the X-ray amorphous phase of carbon and d = 0.418 m The presence of this phase is defined by the synthesis conditions. (the maximum of the latter The presence of width occurs after partial oxidation of the substance by oxygen in the air or oxidizing components of the acid. particularly clearly indicated. ) The distribution of particles of the material was found by the method of small angle scattering. When following a curve, grains The size distribution of offspring is characterized by one maximum in the region of 40-50A. these From the data, the carbon layer is not divided by particle size.

空気雰囲気中て加熱した試料の挙動の検討から、683〜773Kに最大値を有 する1つの広い発熱がDTA曲線上に観察され、材料の非常に高度な均質性を示 唆する。材料を壊さずに炭素の非ダイヤモンドとダイヤモンドの形態に分離する ことは不可能であることが分かる。From the study of the behavior of samples heated in an air atmosphere, it was found that the maximum value was between 683 and 773K. One broad exotherm is observed on the DTA curve, indicating a very high degree of homogeneity of the material. suggest Separates carbon into non-diamond and diamond forms without destroying the material It turns out that this is impossible.

行った検討に基づいて、本発明による物質は、次の粒子構造を考えることができ る。中心のダイヤモンド核が炭素のレントゲン無定形相によって囲まれている。Based on the studies carried out, the material according to the invention can be considered to have the following particle structure: Ru. A central diamond core is surrounded by an X-ray amorphous phase of carbon.

核に接触するレントゲン無定形炭素相は、レントゲン無定形炭素相を通って炭素 結晶相に到るダイヤモンドのレントゲン無定形相を含む。表面の基は、結晶炭素 相の表面に見られる。The X-ray amorphous carbon phase in contact with the nucleus passes through the X-ray amorphous carbon phase and the carbon Contains the radiographically amorphous phase of diamond up to the crystalline phase. The surface group is crystalline carbon Found on the surface of the phase.

本発明のダイヤモンド−炭素物質は、炭素に不活性な媒体中の閉鎖空間の中で酸 素の不足した爆発物を、通常の爆発(blasting)チャンバーの中で20 0〜6000度/分のデトネーション生成物の冷却速度でデトネーションさせる ことによって製造する。The diamond-carbon material of the present invention is exposed to acid in a closed space in a medium inert to carbon. 20 depleted explosives in a conventional blasting chamber Detonate the detonation product at a cooling rate of 0 to 6000 degrees/min. manufactured by

組成物T/RDX 60/70の爆発温度は3500〜4000K(計算法にも よる)であり、爆発の後に生成物を350Kまて冷やす。The explosion temperature of composition T/RDX 60/70 is 3500-4000K (also in the calculation method) ) and after the explosion the product is cooled to 350K.

7000度/分の程度の冷却速度を採用した場合、これらの条件下では炭素相は 70〜80重量%の立方晶相(ダイヤモンド)を含んで生成するであろう。しか しながら、このような冷却条件を実施するためには、爆発チャンバーの容積が爆 発物の装填容積の約百万倍を超える必要がある。言い換えると、組成物T/RD X 60/40の爆発物の1kgの装填の爆発において、約500m”の爆発チ ャンバーが必要であり、生成物の損失レベルが高く、生産量が少ないため、経済 的及び技術的に得策でない。If a cooling rate of the order of 7000 degrees/min is adopted, under these conditions the carbon phase It will be produced containing 70-80% by weight of cubic phase (diamond). deer However, in order to implement such cooling conditions, the volume of the explosion chamber must be It must be approximately one million times larger than the charge volume of the projectile. In other words, composition T/RD In the detonation of a 1 kg charge of X 60/40 explosive, an explosive chime of approximately 500 m” economical due to chamber requirements, high product loss levels, and low yields. It is not a good idea both physically and technically.

反対に、冷却速度が200度/分より低い場合、二酸化炭素と水蒸気の相互作用 により、請求の範囲に記載した本発明の生成物はそれらと反応する時間を有し、 このため完全にcoに変わる。Conversely, if the cooling rate is lower than 200 degrees/min, the interaction between carbon dioxide and water vapor Accordingly, the products of the claimed invention have time to react with them; For this reason, it completely changes to co.

したがって、技術的に実現性があり、炭素相と表面基の限定された組成との必要 な関係を得ることを可能にする冷却速度を提供することが必要である。これらは いずれも、生成した物質を高度に効率的な複合材料の構成成分として使用するこ とを可能にした。Therefore, it is technically feasible and the need for a limited composition of carbon phase and surface groups. It is necessary to provide a cooling rate that makes it possible to obtain a suitable relationship. these are In both cases, the materials produced can be used as components of highly efficient composite materials. made possible.

−ガスの冷却速度は、異なるガス放出条件を用い、爆発容積と爆発チャンバー容 積を変えることによって調節した。− The gas cooling rate is determined by the explosion volume and explosion chamber volume using different gas release conditions. Adjusted by changing the product.

例 第1段階として、ダイヤモンド−炭素物質を保存するためのガス爆発生成物の必 要な雰囲気を形成するために、トリニトロトルエンとRDXを60/40の比で 含む0.65kgの爆発物の装填を3m3の爆発チャンバー内で爆発させた。次 いで同様な爆発物の充填をチャンバー内で爆発させた。爆発生成物が膨張し、熱 平衡に達した後、15mmの断面を有する超音速ラバルノズルを通して40秒間 チャンバーより流出させた。チャンバー壁との熱交換とガスにより行われた仕事 のため、混合物の冷却速度は304度/分になった。example As a first step, the need for gas explosion products to preserve the diamond-carbon material is Trinitrotoluene and RDX in a 60/40 ratio to form the required atmosphere. A charge containing 0.65 kg of explosive was detonated in a 3 m3 explosion chamber. Next A similar charge of explosives was detonated inside the chamber. The explosion products expand and heat After reaching equilibrium, for 40 seconds through a supersonic Laval nozzle with a cross section of 15 mm. It was allowed to flow out from the chamber. Heat exchange with chamber walls and work done by gas Therefore, the cooling rate of the mixture was 304 degrees/min.

生成した凝縮物はサイクロンで捕獲し、補助的な洗浄を全くせずに分析した。The condensate formed was captured in a cyclone and analyzed without any additional cleaning.

粉末の分析でもって次のデータが得られた。黒色の粉末は次の元素組成、すなわ ち、83.9%の炭素、1.1%の水素、8. 1%の酸素、3.3%の窒素と いう組成を持っていた。不燃性不純物成分の含有量は3.5%であった。Analysis of the powder gave the following data: The black powder has the following elemental composition, viz. 83.9% carbon, 1.1% hydrogen, 8. 1% oxygen, 3.3% nitrogen and It had this composition. The content of nonflammable impurity components was 3.5%.

X線の測定データより、生成物は3つの相、すなわち、50%の立方晶変態(ダ イヤモンド)の炭素、20%のレントゲン無定形炭素、30%の結晶質炭素をか らなっていた。From the X-ray measurement data, the product has three phases, namely 50% cubic modification (da diamond) carbon, 20% X-ray amorphous carbon, and 30% crystalline carbon. It was becoming.

表面の酸素含有官能基の組成はポーラログラフイーで測定した。The composition of oxygen-containing functional groups on the surface was measured by polarography.

カルボキシル、キノン、ラクトン、エーテル、アルデヒド基が還元電位の値によ って特定された。メチル基は加熱中に発生したガスの組成より特定された(メタ ンの発生による)。Carboxyl, quinone, lactone, ether, and aldehyde groups are was identified. The methyl group was identified from the composition of the gas generated during heating (meth (due to the occurrence of problems).

請求の範囲に記載した方法の範囲でプロセスを実施する他の例を表1に示す。こ の表には、製造された生成物の特性との図表式の相関関係について請求の範囲に 記載された方法の条件とは異なる方法の条件で行った比較例も含まれている。Other examples of implementing processes within the scope of the claimed method are shown in Table 1. child The table contains the claims for graphical correlations with the properties of the manufactured product. Comparative examples carried out under different method conditions than those described are also included.

表 1 冷却速度(17分) 分 析 結 果 7.000(最大値を超える冷却速度での比較例)生成量(output) :  8. O%元素組成: 不燃性不純物 7. 0 相組成: 立方晶変懇の炭素 7゜ 結晶性炭素 10 表面基の組成二 メチル、カルボキシル6、’000(最大冷却速度での比較例 )生成量=7.8 元素組成: 不燃性不純物 4. 0 表 1 (続き) 冷却速度(17分) 分 析 結 果 相組成: 立方晶変態の炭素 55 レントゲン無定形炭素 15 結晶性炭素 30 表面基の組成: メチル、カルボキシル、3.000 生成量=7.2 元素組成・ 不燃性不純物 3.5 相組成: 立方晶変懇の炭素 45 レントゲン無定形炭素 15 結晶性炭素 40 表面基の組成、 メチル、カルボキシル、キノン、ラクトン、 エーテル、アルデヒド 表 1 (続き) 304 生成量:4.2 元素組成: 不燃性不純物 3.5 相組成: 立方晶変態の炭素 35 レントゲン無定形炭素 15 結晶性炭素 50 表面基の組成: メチル、カルボキシル、200(最小冷却速度での比較例) 生成量:3.3 元素組成: 不燃性不純物 3.0 表 1 (続き) ヨMal! (1’f/え) etff、Ii!−ノし一一一一相組成: 立方晶変態の炭素 30 レントゲン無定形炭素 15 結晶性炭素 55 表面基の組成、 メチル、カルボキシル、100(Ji小値未溝の冷却速度での 比較例)生成l:0.8 元素組成: 不燃性不純物 1000 相組成: 立方晶変態の炭素 5 レントゲン無定形炭素 45 結晶性炭素 50 表面基の組成二 カルボキシル及び アルデヒド 表 1 (続き) 60(最小値未満の冷却速度での比較例)凝縮相は認められず 本発明のダイヤモンド−炭素物質は、ゴムの物理的、機械的及び性能特性を高め る添加剤として、複合材料の成分として使用することが提案される。このように 、例えば、本発明による物質を高配合ゴムに1〜3%加えると、磨耗抵抗が1.  2〜1.4倍増加し、低配合ゴムにあってはそれは21..5倍増加する。残 りの品質指数は一定のままである。商業的なゴム物品のパイロットバッチで行っ たベンチ試験からは、高配合ゴムから作られた部品、例えばブツシュ、サイレン トブロック等のようなものは定格寿命の1.3.、。Table 1 Cooling rate (17 minutes) Analysis results 7.000 (comparative example with cooling rate exceeding the maximum value) Production amount (output): 8. O% elemental composition: Nonflammable impurities 7. 0 Phase composition: Cubic crystal modified carbon 7゜ Crystalline carbon 10 Composition of surface groups: dimethyl, carboxyl 6, '000 (comparative example at maximum cooling rate) ) Generation amount = 7.8 Elemental composition: Nonflammable impurities 4. 0 Table 1 (continued) Cooling rate (17 minutes) Analysis results Phase composition: Cubic modified carbon 55 X-ray amorphous carbon 15 Crystalline carbon 30 Composition of surface groups: methyl, carboxyl, 3.000 Production amount = 7.2 Elemental composition/ Nonflammable impurities 3.5 Phase composition: Cubic crystal modified carbon 45 X-ray amorphous carbon 15 Crystalline carbon 40 Composition of surface groups: methyl, carboxyl, quinone, lactone, ether, aldehyde Table 1 (continued) 304 Production amount: 4.2 Elemental composition: Nonflammable impurities 3.5 Phase composition: Cubic modified carbon 35 X-ray amorphous carbon 15 Crystalline carbon 50 Composition of surface groups: methyl, carboxyl, 200 (comparative example at minimum cooling rate) Production amount: 3.3 Elemental composition: Nonflammable impurities 3.0 Table 1 (continued) Yo Mal! (1’f/e) etff, Ii! -Noshi111 Phase composition: Cubic modified carbon 30 X-ray amorphous carbon 15 Crystalline carbon 55 Composition of surface groups, methyl, carboxyl, 100 (Ji small value at a cooling rate of Comparative example) Generation l: 0.8 Elemental composition: Nonflammable impurities 1000 Phase composition: Cubic modified carbon 5 X-ray amorphous carbon 45 Crystalline carbon 50 Composition of surface groups: carboxyl and aldehyde Table 1 (continued) 60 (Comparative example with cooling rate below the minimum value) No condensed phase observed The diamond-carbon material of the present invention enhances the physical, mechanical and performance properties of rubber. It is proposed to be used as an additive in composite materials and as a component of composite materials. in this way , for example, when 1 to 3% of the substance according to the invention is added to highly compounded rubber, the abrasion resistance increases to 1. It increases by 2 to 1.4 times, and for low compound rubber it is 21. .. Increase by 5 times. Residue The quality index remains constant. Performed in a pilot batch of commercial rubber articles Bench tests have shown that components made from highly compounded rubber, such as bushings and sirens, Items such as to-blocks have a rated life of 1.3. ,.

2.0倍耐え、そしてタイヤは定格寿命の1. 3倍耐えることが示されている 。2.0 times more durable, and the tire is 1.0 times longer than its rated life. Shown to be 3 times more durable .

本発明の物質を0. 1%の量で潤滑油に加えると、次に述べる変化がもたらさ れる。0.0% of the substance of the present invention. When added to lubricating oil in an amount of 1%, the following changes occur: It will be done.

Br0f−0,15青銅のブロックで摩擦する60KhVGS鋼のローラーのト リビリジツク磨耗試験から、油温度が50度低下すること、また摩擦係数が0. 6から0゜15に(他のデータからは1. 5〜1. 8倍)低下することが示 されており、これは摩擦する一組のものの磨耗時間を2〜10倍増加させ、そし て摩擦ユニットへの荷重が1.5〜7倍増加するのを可能にする。本発明の物質 を100−タイプの油に0. 1%の量で加えると、摩擦係数が10分の1に低 下することになる。Br0f-0,15 60KhVGS steel roller torpedo rubbing against bronze block From the revitalization wear test, it was found that the oil temperature decreased by 50 degrees and the friction coefficient was 0. 6 to 0°15 (other data shows a decrease of 1.5 to 1.8 times). This increases the wear time of the friction set by a factor of 2 to 10, and This allows the load on the friction unit to increase by a factor of 1.5 to 7. Substance of the invention to 100-type oil. When added in an amount of 1%, the friction coefficient is reduced to one-tenth. I will be lowering it.

商業的な試験からは次のような結果が得られた。すなわち、自動車のディーゼル エンジンでの潤滑油の節約は25%(;達し、燃料の消費量は8%減少した。自 動車の気化器エンジンで使用すると燃料の消費量が2〜3%減少し、またエンジ ンのならし運転時間(よ半分から三分の−まで低下する。Commercial trials have yielded the following results: i.e. car diesel Lubricating oil savings in the engine reached 25% (;; fuel consumption decreased by 8%. When used in a car's carburetor engine, fuel consumption is reduced by 2-3%, and the engine The running-in time (reduced by 1/2 to 3/3).

本発明の物質をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)+こカロえると、表2 から分かるように材料の性能特性力(実質的(こ上昇した。When the material of the present invention is combined with polytetrafluoroethylene (PTFE), Table 2 As can be seen, the performance characteristics of the material (substantially increased).

表 2 材 料 圧縮弾性率 摩擦係数 相対磨耗抵を冗PTFE 4.2±0.1 0 .21 1(4;リテYラフルオロエチレン) PTFE 12.2±0.5 0.32 25+20% コークス(F4に20 ) PTFE 4.9±0.2 0.21 68−51V坏>@95%−一一−−− −−−−−−−−−無線工学産業の物品の滑りサポートと圧縮機の捧のシール1 ノングの商業的試験からは、複合材料の高い性能特性が示された。Table 2 Material Compressive modulus Friction coefficient Relative abrasion resistance PTFE 4.2±0.1 0 .. 21 1 (4; RiteY lafluoroethylene) PTFE 12.2±0.5 0.32 25+20% Coke (20% in F4 ) PTFE 4.9±0.2 0.21 68-51V 坏>@95%-11--- −−−−−−−−Sliding support of radio engineering industry articles and seal of compressor 1 Nong's commercial testing demonstrated the high performance properties of the composite material.

国際調査報告 フロントページの続き (72)発明者 ペトロフ、エフゲニー アナトリエビチロシア連邦、 659 302. ピイスク、ウリツアプリビトコバ、デー、2/1.クバルチーラ 8 (72)発明者 サコビチ、ゲンナディ ビクトロビチロシア連邦、 6593 22. ビイスク、ウリツアラデスチェバ、デー、2/2.クバルチーラ 35 (72)発明者 コマロフ、ビタリー フェドロビチロシア連邦、 65932 2. ビイスク、ウリツァラデスチェバ、デー、2/2.クバルチーラ 21 (72)発明者 クリモフ、アナトリー バレンティノビチロシア連邦、 65 9302. ビイスク、ウリツァプリビトコバ、デー、2/1.クバルチーラ  6 (72)発明者 コシレフ、ニコライ フラディミロビチロシア連邦、 659 302. ビイスク、ウリツァプリビトコバ、デー、2.クバルチーラinternational search report Continuation of front page (72) Inventor Petrov, Evgeny Anatolyevich Russian Federation, 659 302. Piisku, Uritsupribitkova, Day, 2/1. Kvar Chira 8 (72) Inventor Sakovich, Gennady Viktorovich Russian Federation, 6593 22. Biysk, Ulitsaradescheva, Day, 2/2. Kvarchira 35 (72) Inventor Komarov, Vitaly Fedorovich Russian Federation, 65932 2. Biysk, Ulitsaradescheva, Day, 2/2. Kvar Chira 21 (72) Inventor Klimov, Anatoly Valentinovich Russian Federation, 65 9302. Biysk, Ulitsa Prvitkova, Day, 2/1. Kvarchira 6 (72) Inventor Kosilev, Nikolai Vladimirovich Russian Federation, 659 302. Biysk, Ulitsa Prvitkova, Day, 2. Kvarchira

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.炭素、水素、窒素及び酸素を含むダイヤモンドー炭素物質であって、 立方晶変態の炭素30〜75質量% 炭素のレントゲン無定形相10〜15質量%桔晶変化の炭素残部 を含み、上記元素の量比が、 炭素84〜89質量% 水素0.3〜1.1質量% 窒素3.1〜4.3質量% 酸素2.0〜7.1質量% 不燃性不純物2.0〜5.0質量% であり、表面にメチル、カルボキシル、キノン、ラクトン、エーテル、アルデヒ ド官能基が含有されていることを特徴とするダイヤモンドー炭素物質。1. A diamond-carbon material containing carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen, 30-75% by mass of cubic modified carbon X-ray amorphous phase of carbon: 10-15% by mass of carbon with quartz crystal change , and the amount ratio of the above elements is Carbon 84-89% by mass Hydrogen 0.3-1.1% by mass Nitrogen 3.1-4.3% by mass Oxygen 2.0-7.1% by mass Nonflammable impurities 2.0-5.0% by mass methyl, carboxyl, quinone, lactone, ether, aldehyde on the surface. A diamond-carbon material characterized by containing a carbon functional group. 2.炭素に対して不活性の媒体中で閉鎖空間内において酸素の不足した爆発物を デトネーションさせることを含む、請求の範囲第1項記載のダイヤモンドー炭素 物質を製造する方法であって、200〜6000度/分のデトネーション生成物 冷却速度で合成を行うことを特徴とする方法。2. Oxygen-deficient explosives in a closed space in a medium inert to carbon The diamond-carbon according to claim 1, comprising detonating the diamond-carbon. A method for producing a substance, the detonation product at a rate of 200 to 6000 degrees/min. A method characterized by performing synthesis at a cooling rate.
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