RU2482059C2 - Устройство для получения углеродных нанотрубок - Google Patents
Устройство для получения углеродных нанотрубок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482059C2 RU2482059C2 RU2011122204/05A RU2011122204A RU2482059C2 RU 2482059 C2 RU2482059 C2 RU 2482059C2 RU 2011122204/05 A RU2011122204/05 A RU 2011122204/05A RU 2011122204 A RU2011122204 A RU 2011122204A RU 2482059 C2 RU2482059 C2 RU 2482059C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- carbon nanotubes
- current
- current intensity
- carbon
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к нанотехнологии. Устройство для получения углеродных нанотрубок включает герметичную камеру 3, заполненную инертным газом, углеродосодержащие анод 1, выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении, и катод 2, расположенные соосно. На поверхности анода 1 установлены датчики силы тока 4 и температуры 5. Первый контур образован датчиком силы тока 4, сравнивающим устройством 6 силы тока и регулирующим устройством 7, подающим управляющее воздействие на исполнительное устройство 8 для отвода анода 1 в положение, удовлетворяющее заданной силе тока. Второй контур образован датчиками силы тока 4 и температуры 5, соединенными с решающим устройством 9, сравнивающим устройством 10 скорости выгорания анода, подключенным к регулирующему устройству 7, которое также корректирует скорость подачи анода 1. За счет оптимального расстояния между электродами обеспечиваются оптимальные условия синтеза, что позволяет увеличить выход углеродных нанотрубок и избежать прерывание дуги. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к процессу электродугового синтеза углеродных нанотрубок.
Известно устройство для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда [Патент RU №2220905 C2, 2004], состоящее из двух электродов, расположенных соосно и перемещаемых навстречу друг другу, имеющее два скользящих токоподвода, выполненных из неподвижно закрепленных графитовых втулок, реализующее способ, заключающийся в подаче разности потенциалов между катодом и анодом, замыкании электрической цепи перемещением электродов навстречу друг другу до возникновения пробоя с последующим их размыканием и возникновением электрической дуги в зазоре между катодом и анодом,
Недостатком данного аналога является то, что в процессе синтеза не возможно стабилизировать горение дуги при выгорании анода, что снижает выход углеродных нанотрубок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для получения углеродных нанотрубок [Патент US N2005/0019245 (кл. D01F 9/12, 2005, D1)], включающее герметичную камеру, заполненную инертным газом, расположенные соосно анод, выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении, и катод, а также исполнительное устройство.
Недостатком данного устройства является то, что в нем не учитывается динамика выгорания анода и как следствие не выдерживается оптимальный зазор между катодом и анодом, что служит причиной снижения количества углеродных нанотрубок в катодном депозите.
Технической задачей изобретения является разработка устройства для получения углеродных нанотрубок, позволяющего поддерживать необходимые для синтеза параметры: силу тока дуги и скорости испарения анода, что приводит к увеличению выхода углеродных нанотрубок.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в устройстве для получения углеродных нанотрубок, включающем герметичную камеру, заполненную инертным газом, углеродосодержащие анод, выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении, и катод, расположенные соосно, новым является то, что на поверхности анода установлены датчики силы тока и температуры, причем датчик силы тока соединен со сравнивающим устройством силы тока, соединенным, в свою очередь, с регулирующим устройством, подающим управляющее воздействие на исполнительное устройство для отвода анода в положение, удовлетворяющее заданной силе тока, образуя первый контур, при этом второй контур образован датчиками силы тока и температуры, соединенными с решающим устройством, соединенным, в свою очередь, со сравнивающим устройством скорости выгорания анода, подключенным к регулирующему устройству, которое также корректирует скорость подачи анода.
Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода углеродных нанотрубок за счет создания оптимального расстояния между анодом и катодом, которое будет обеспечивать оптимальные параметры синтеза: ток и скорость испарения анода.
На фиг.1 представлено распределение образовавшихся фракций в катодном депозите по участкам: А - фуллерены, В - нанотрубки, С - аморфный углерод.
На фиг.2 представлена фотография катода после проведения синтеза с расположенным на его конце катодным депозитом, на торцевой поверхности которого явно выражены участки, имеющие разный цвет.
На фиг.3 представлена фотография анода после проведения эксперимента с выраженным чашевидным углублением с торцевой стороны.
На фиг.4 представлен вид устройства для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда.
Устройство для получения углеродных нанотрубок состоит из анода 1 и катода 2, соосно расположенных в заполненной инертным газом герметичной камере 3, причем анод выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении. На поверхности анода установлены датчики силы тока 4 и температуры 5, связанные с двухконтурной системой управления. Первый контур системы управления состоит из датчика тока, соединенного со сравнивающим устройством 6, которое соединяется с регулирующим устройством 7, подающим управляющее воздействие на исполнительное устройство 8. Второй контур представляет собой датчики силы тока 4 и температуры 5, соединенные с решающим устройством 9, которое соединяется со сравнивающим устройством 10, подключенным к регулирующему устройству 7, которое соединено с исполнительным устройством 8.
В процессе синтеза катодный осадок (депозит) неравномерно распределяется по поверхности (фиг.2), при этом можно условно разделить его на 3 зоны: аморфные А и С, фиг.1, причем в зоне С помимо аморфного углерода могут также находиться и фуллерены и зона существования УНТ В, фиг.1, в которой помимо самих УНТ могут находиться фуллерены и кластеры углерода.
Также установлено, что существует неравномерность испарения графита с поверхности анода (фиг.3), что оказывает влияние на условия протекания синтеза.
Скорость выгорания графита в процессе синтеза меняется, тем самым меняются текущие параметры (сила тока и межэлектродный зазор) [Алексеев Н.И. Дуговой разряд с испаряющимся анодом / Н.И.Алексеев, Г.А.Дюжев // Журн. техн. физики. - 2001. - Т.71, вып.10. - С.41-49], что, в конечном счете, снижает концентрацию углеродных нанотрубок в зоне В. Таким образом, учет скорости выгорания анода позволяет более точно регулировать текущие параметры синтеза. В работе авторов [Авцинов И.А., Попов Г.Г., Ершов С.В. Автоматизация процесса электродугового синтеза углеродных нанотрубок с учетом выгорания анода // Вестник Воронежской государственной технологической академии. 2009. №2. С.89-93] показано, что скорость выгорания зависит от тока и температуры на краю анода (Тк) и температуры в его центре (Т0), которую можно найти через силу тока дуги.
ΔНфазы - энтальпия сублимации графита, кДж/моль;
R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К);
α - коэффициент, показывающий отношение числа испарившихся молекул к осажденным;
рп - давление насыщенных паров у поверхности анода, Па;
рк - давление в камере, Па;
М - молярная масса углерода, кг/моль;
del - диаметр электрода.
Таким образом, при реализации предлагаемого способа получения углеродных нанотрубок в устройстве для его осуществления скорость подачи анода контролируется с помощью датчиков силы тока и температуры, на основе информации от которых в решающем устройстве будет вычисляться текущая скорость выгорания и формироваться команда на исполнительное устройство, корректирующее скорость подачи анода, что приведет к поддержанию параметров синтеза.
Предлагаемый способ получения углеродных нанотрубок и устройство для его осуществления позволяют:
- повысить содержание углеродных нанотрубок в получаемом катодном депозите за счет поддержания параметров синтеза;
- упростить поддержание условий синтеза;
- избежать прерывание дуги в процессе синтеза.
Claims (1)
- Устройство для получения углеродных нанотрубок, включающее герметичную камеру, заполненную инертным газом, углеродосодержащие анод, выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении, и катод, расположенные соосно, отличающееся тем, что на поверхности анода установлены датчики силы тока и температуры, причем датчик силы тока соединен со сравнивающим устройством силы тока, соединенным, в свою очередь, с регулирующим устройством, подающим управляющее воздействие на исполнительное устройство для отвода анода в положение, удовлетворяющее заданной силе тока, образуя первый контур, при этом второй контур образован датчиками силы тока и температуры, соединенными с решающим устройством, соединенным, в свою очередь, со сравнивающим устройством скорости выгорания анода, подключенным к регулирующему устройству, которое также корректирует скорость подачи анода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011122204/05A RU2482059C2 (ru) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | Устройство для получения углеродных нанотрубок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011122204/05A RU2482059C2 (ru) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | Устройство для получения углеродных нанотрубок |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011122204A RU2011122204A (ru) | 2012-12-10 |
RU2482059C2 true RU2482059C2 (ru) | 2013-05-20 |
Family
ID=48790053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011122204/05A RU2482059C2 (ru) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | Устройство для получения углеродных нанотрубок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2482059C2 (ru) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6451174B1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-09-17 | Serik M. Burkitbaev | High frequency energy application to petroleum feed processing |
RU2220905C2 (ru) * | 2002-02-13 | 2004-01-10 | Институт физики твердого тела РАН | Устройство для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда |
RU39129U1 (ru) * | 2004-03-18 | 2004-07-20 | ООО НПФ "Энергосберегающие технологии" | Установка для получения фуллеренсодержащей сажи (варианты) |
RU2234457C2 (ru) * | 2001-06-01 | 2004-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "НеоТекПродакт" | Способ получения фуллеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления |
US20050019245A1 (en) * | 2003-07-21 | 2005-01-27 | Dmitri Koulikov | Continuous production of carbon nanotubes and fullerenes |
US20050230240A1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-10-20 | Roman Dubrovsky | Method and apparatus for carbon allotropes synthesis |
RU2337061C1 (ru) * | 2007-01-22 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА) | Способ получения углеродных нанотрубок и устройство его осуществления |
RU80837U1 (ru) * | 2007-06-13 | 2009-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической технологии" | Устройство для синтеза углеродных материалов |
RU2371381C2 (ru) * | 2007-12-18 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") | Способ и устройство плазмохимического синтеза нанообъектов |
-
2011
- 2011-05-31 RU RU2011122204/05A patent/RU2482059C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6451174B1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-09-17 | Serik M. Burkitbaev | High frequency energy application to petroleum feed processing |
RU2234457C2 (ru) * | 2001-06-01 | 2004-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "НеоТекПродакт" | Способ получения фуллеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления |
RU2220905C2 (ru) * | 2002-02-13 | 2004-01-10 | Институт физики твердого тела РАН | Устройство для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда |
US20050019245A1 (en) * | 2003-07-21 | 2005-01-27 | Dmitri Koulikov | Continuous production of carbon nanotubes and fullerenes |
US20050230240A1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-10-20 | Roman Dubrovsky | Method and apparatus for carbon allotropes synthesis |
RU39129U1 (ru) * | 2004-03-18 | 2004-07-20 | ООО НПФ "Энергосберегающие технологии" | Установка для получения фуллеренсодержащей сажи (варианты) |
RU2337061C1 (ru) * | 2007-01-22 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА) | Способ получения углеродных нанотрубок и устройство его осуществления |
RU80837U1 (ru) * | 2007-06-13 | 2009-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической технологии" | Устройство для синтеза углеродных материалов |
RU2371381C2 (ru) * | 2007-12-18 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") | Способ и устройство плазмохимического синтеза нанообъектов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011122204A (ru) | 2012-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Han et al. | Growth and microstructure of Ga2O3 nanorods | |
JP5762411B2 (ja) | 集束電界放出のためのカーボンナノチューブ配列 | |
Imasaka et al. | Production of carbon nanoonions and nanotubes using an intermittent arc discharge in water | |
JP2013534022A5 (ru) | ||
RU2482059C2 (ru) | Устройство для получения углеродных нанотрубок | |
RU2337061C1 (ru) | Способ получения углеродных нанотрубок и устройство его осуществления | |
JP4693463B2 (ja) | 二層カーボンナノチューブを製造するための触媒とこれを用いる二層カーボンナノチューブの製造方法 | |
RU2471706C1 (ru) | Устройство для получения массивов углеродных нанотрубок на металлических подложках | |
CN104275541A (zh) | 电弧焊接用电源装置以及电弧焊接用电源装置的控制方法 | |
CN100351174C (zh) | 一种采用温控电弧炉生产富勒烯的方法 | |
Skopinski et al. | Velocity distributions of particles sputtered from supported two-dimensional MoS 2 during highly charged ion irradiation | |
JP4903604B2 (ja) | カーボンナノチューブの製造装置および方法 | |
RU2447019C2 (ru) | Способ получения углеродсодержащих нанотрубок | |
JP3941780B2 (ja) | カーボンナノホーンの製造装置およびカーボンナノホーンの製造方法 | |
RU155457U1 (ru) | Устройство для получения углеродных нанотрубок из сажи | |
Hu et al. | Field electron emission from structure-controlled one-dimensional CuO arrays synthesized by wet chemical process | |
Szymanski et al. | Microcontroller system for carbon nanotubes synthesis reactor | |
US20060210464A1 (en) | Carbon nanohorn assembly producing method | |
JP7253567B2 (ja) | 真空アーク源 | |
RU155461U1 (ru) | Устройство для непрерывного выращивания кристаллических слоев кремния | |
CN104362064B (zh) | 一种真空电弧放电的电极结构 | |
RU2511384C2 (ru) | Способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, и устройство для его осуществления | |
RU80837U1 (ru) | Устройство для синтеза углеродных материалов | |
Raniszewski | Parameters of the electric arc in plasma systems to materials conversion | |
JP3735674B2 (ja) | カーボンナノチューブ育成製造装置とカーボンナノチューブ育成製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140601 |