3148972978

Wstęp: motywacje, cele i założenia pracy

Samorozprzestrzeniająca się synteza wysokotemperaturowa (SSW) jest egzotermicznym, samopodtrzymującym się procesem chemicznym, zachodzącym zwykle gwałtownie i często w warunkach odbiegających od równowagowych Jej główną zaletą jest możliwość szybkiego otrzymania różnych produktów, także o rozmiarach nanometrowych, często o pożądanych właściwościach i niestandardowej stechiometrii, zatem niemożliwych do wytworzenia wieloma innymi konwencjonalnymi metodami. Jednym z przykładów są nanowłókna węglika krzemu (NWSiC) łączące w sobie korzystne właściwości mechaniczne, chemiczne i termiczne karborundu oraz unikalne cechy nanomateriałów. Do tej pory nie udało się jednak w pełni opisać mechanizmu reakcji SSW, a tym samym uzyskać nad nią całkowitej kontroli. Brak wiarygodnego modelu utrudnia optymalizację procesu i ogranicza możliwości jego wykorzystania w skali większej niż laboratoryjna. Z tego względu poszukiwania parametrów charakterystycznych SSW, które pozwoliłyby w łatwy sposób jednoznacznie diagnozować układ eksperymentalny, są nie tylko ciekawe z poznawczego punktu widzenia, ale również mają znaczenie praktyczne. Innym problemem może być częściowa utrata korzystnych właściwości nanomateriałów przy przejściu do makroskali, powodująca, iż większość z nich w konkretnych zastosowaniach praktycznych nie osiąga maksimum możliwości przewidywanych przez teorię. Pojawia się konieczność stworzenia materiału kompozytowego, który z jednej strony zachowałby większość (jeśli nie wszystkie) cech składnika nanometrowego, a z drugiej umożliwił jego praktyczne wykorzystanie w gotowym produkcie (takim, jak np. element konstrukcyjny, podzespół elektroniczny, itp.).

W niniejszej pracy (rys. 0.1) podjęto próbę częściowego rozwiązania istniejących problemów dotyczących syntezy metodą SSW, a także wykorzystania potencjalnie dużych możliwości otrzymywanych nanowłókien węglika krzemu (NWSiC). W tym celu postawiono sobie za zadanie:

■    Przeprowadzenie badań parametrycznych wybranych układów

eksperymentalnych

■    Fizykochemiczne scharakteryzowanie otrzymywanych produktów (NWSiC i

ich wiązki) i ich oczyszczenie

■    Wykorzystanie sygnału świetlnego towarzyszącego spalaniu jako źródła

informacji diagnostycznej o procesie

■    Sprawdzenie przydatności metod analizy fraktalnej do ilościowego opisu

struktury i morfologii NWSiC

9