Образование наночастиц оксида металла при горении частиц титана и алюминия
В. В. Карасев1, A. A. Онищук1, С. А. Хромова1, O. Г. Глотов1, В. Е. Зарко1, Е. А. Пилюгина1, Ч.-Цз. Тсай2
1Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск, karasev@ns.kinetics.nsc.ru.
2Национальный университет Чао Туна, г. Шинчу, Тайвань
Ключевые слова: горение частиц, алюминий, титан, образование оксида, наночастицы, сферулы, агрегаты, морфология, подвижность, заряд, фрактальная размерность
Страницы: 33-47
Аннотация
Изучено образование наночастиц оксидов металлов в процессе горения капель алюминия и титана, движущихся в воздухе со скоростью до 3 м/с. В качестве источника горящих частиц использовали пиротехническую смесь, содержащую окислитель, связующее и металлические частицы размером 4 ÷ 350 мкм. С помощью просвечивающей электронной микроскопии показано, что при горении образуются агрегаты фрактальной структуры с размером 1 ÷ 10 мкм, состоящие из первичных частиц (сферул) Al2O3/TiO2 диаметром 5 ÷ 150 нм. Для наблюдения броуновской диффузии агрегатов, а также их движения в электрическом и гравитационном полях использовали видеомикроскопическую регистрацию. Определены распределение по зарядам агрегатов TiO2 и эквивалентный радиус броуновской подвижности. При горении Al зона образования наночастиц удалена от поверхности частицы примерно на расстояние ее радиуса, при горении Ti она расположена непосредственно вблизи поверхности. Коагуляция оксидно го аэрозоля в следе горящей частицы приводит к аэрогелированию с образованием гигантских агрегатов. Предложены аналитические выражения для приближенного расчета параметров оксидных частиц и зон их формирования.
|
