Створення та порівняння властивостей композитів на основі кераміки, наповненої прямими або спіральними вуглецевими нанотрубками для технології кольорового струминного 3D-друку
О. Д. Золотаренко1,2, Е. П. Рудакова1,2, А. Д. Золотаренко1,2, Н. Й. Аханова3,4, М. Ульханова4, Д. В. Щур2, М. Т. Габдуллін3, Т. В. Мироненко2, А. Д. Золотаренко2, М. В. Чимбай1,2, І. В. Загорулько5
1Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка НАН України, вул. Генерала Наумова, 17, 03164 Київ, Україна
2Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Омеляна Пріцака, 3, 03142 Київ, Україна
3Казахстансько-Британський технічний університет, вул. Толе бі, 59, 050000 Алмати, Республіка Казахстан
4Національна нанотехнологічна лабораторія, Казахський національний університет імені Аль-Фарабі, просп. Аль-Фарабі, 71, 050040 Алмати, Республіка Казахстан
5Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримано: 18.10.2022; остаточний варіант - 19.11.2022.
Завантажити: PDF
У даній роботі описується експеримент, що дозволив отримати спіралеподібні багатостінні вуглецеві нанорурки (СБВНР) діаметром 30–60 нм шляхом піролізу вуглеводнів та уловлювання продукту рідинним затвором. З метою порівняльного аналізу у роботі розглянуто також синтез прямих багатостінних вуглецевих нанорурок (ПБВНР). Такі вуглецеві нанорурки після виготовлення можна використовувати в технології 3D-друку CJP. Всі отримані матеріяли були досліджені за допомогою методу просвічувальної електронної мікроскопії. У роботі розглянуто процеси синтезу СБВНР та ПБВНР. Проведено оцінку характеристик міцности 3D-виробів з різних композитів на їх основі після дискретного 3D-друку та їх спікання. Описано умови синтези вуглецевих наноструктур піролітичним методом, відпрацьовано методи підготовки продуктів синтезу для подальшого їх використання у 3D-принтерах технології CJP, FDM, SLA, SLS, а також відпрацьовано технологію виготовлення механічних сумішей для 3D-принтерів технології CJP. Крім того, було розглянуто методику створення 3D-виробів із композитних матеріалів. Виміряна міцність на вигин кераміки, створеної методом 3D-друку та армованої вуглецевими нанорурками. Встановлено залежність величини міцности на вигин, отриманої кераміки від кількості БВНР у композиті. Досліджено стійкість до механічного руйнування композитів (БВНР–Al2O3), отриманих при використанні спіралеподібних та прямих БВНР. У цьому було показано, що з використанні СБВНР після порушення цілісності композиту частини вироби не розсипаються, а залишаються об'єднаними навіть під навантаженням.
Ключові слова:
спіральні багатостінні вуглецеві нанорурки (СБВНР), вуглецеві наноструктури, вуглецеві наноматеріяли, вуглецеві нанорурки, одностінна вуглецева нанорурка, багатостінні вуглецеві нанорурки, композит, глина, кераміка, Al2O3, піроліз, кварцовий реактор, Ni, Cu, каталізатор, азот (N2), толуол (C7H8), 3D-друк, технологія CJP, FDM, SLA.
URL:
https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i02/0199.html
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
- V. A. Lavrenko, I. A. Podchernyaeva, D. V. Shchur, An. D. Zolotarenko, and Al. D. Zolotarenko, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56: 504 (2018). Crossref
- Ol. D. Zolotarenko, M. N. Ualkhanova, E. P.Rudakova, N. Y. Akhanova, An. D. Zolotarenko, D. V. Shchur, M. T. Gabdullin, N. A. Gavrylyuk, A. D. Zolotarenko, M. V. Chymbai, I. V. Zagorulko, and O. O. Havryliuk, Chemistry, Phys. Tech. Surf., 13, No. 2: 209 (2022).
- Z. A. Matysina, Ol. D. Zolotarenko, M. Ualkhanova, O. P. Rudakova, N. Y. Akhanova, An. D. Zolotarenko, D. V. Shchur, M. T. Gabdullin, N. A. Gavrylyuk, O. D. Zolotarenko, M. V. Chymbai, and I. V. Zagorulko, Prog. Phys. Met., 23, No. 3: 528 (2022).
- A. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, E. P. Rudakova, S. Y. Zaginaichenko, A. G. Dubovoy, D. V. Schur, and Y. A. Tarasenko, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems-II (Dordrecht: Springer: 2007), p. 137.
- D. V. Schur, A. G. Dubovoy, S. Yu. Zaginaichenko, V. M. Adejev, A. V. Kotko, V. A. Bogolepov, A. F. Savenko, A. D. Zolotarenko, S. A. Firstov and V. V. Skorokhod, NATO Security through Science Series A: Chemistry and Biol-ogy: 199 (2007).
- S. Yu. Zaginaichenko, D. V. Schur, and Z. A. Matysina, Carbon, 41, Iss. 7: 1349 (2003). Crossref
- V. A. Lavrenko, D. V. Shchur, A. D. Zolotarenko, and A. D. Zolotarenko, Pow-der Metallurgy and Metal Ceramics, 57, No. 9: 596 (2019). Crossref
- V. M. Gun’ko, V. V. Turov, D. V. Schur, V. I. Zarko, G. P. Prykhod’ko, T. V. Krupska, A. P. Golovan, J. Skubiszewska-Zięba, B. Charmas, and M. T. Kartel, Chem. Phys., 459: 172 (2015). Crossref
- M. M. Nishchenko, S. P. Likhtorovich, D. V. Schur, A. G. Dubovoy, and T. A. Rashevskaya, Carbon, 41, No. 7: 1381 (2003). Crossref
- D. V. Schur, S. Yu. Zaginaichenko, E. A. Lysenko, T. N. Golovchenko, and N. F. Javadov, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems, (Dordrecht: Springer: 2008), p. 53.
- D. V. Schur, S. Yu. Zaginaichenko, A. D. Zolotarenko, and T. N. Veziroglu, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems, (Dordrecht: Springer: 2008), p. 85.
- O. D. Zolotarenko, O. P. Rudakova, M. T. Kartel, H. O. Kaleniuk, A. D. Zolotarenko, D. V. Schur, and Y. O. Tarasenko, Surface, 12, No. 27: 263 (2020) (in Ukrainian).
- N. E. Ahanova, D. V. Schur, N. A. Gavriluk, M. T. Gabdullin, N. S. Anikina, An. D. Zolotarenko, O. Ya. Krivushhenko, Al. D. Zolotarenko, B. M. Gorelov, E. Erlanuli, and D. G. Batrishev, Chemistry, Physics and Technology of Sur-face, 11, No. 3: 429 (2020) (in Ukrainian).
- Z. A. Matysina, Ol. D. Zolotarenko, O. P. Rudakova, N. Y. Akhanova, A. P. Pomytkin, An. D. Zolotarenko, D. V. Shchur, M. T. Gabdullin, M. Ualkhanova, N. A. Gavrylyuk, A. D. Zolotarenko, M. V. Chymbai, and I. V. Zagorulko, Prog. Phys. Met., 23, No. 3: 510 (2022).
- N. Ye. Akhanova, D. V. Shchur, A. P. Pomytkin, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, N. A. Gavrylyuk, M. Ualkhanova, W. Bo, and D. Ang, J. Nanosci. Nanotechnol., 21: 2435 (2021). Crossref
- O. D. Zolotarenko, E. P. Rudakova, A. D. Zolotarenko, N. Y. Akhanova, M. N. Ualkhanova, D. V. Shchur, M. T. Gabdullin, N. A. Gavrylyuk, T. V. Myronenko, A. D. Zolotarenko, M. V. Chymbai, I. V. Zagorulko, Yu. O. Tarasenko, and O. O. Havryliuk, Chemistry, Physics and Technology of Surface, 13, No. 3: 259 (2022) (in Ukrainian).
- D. V. Schur, A. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, O. P. Zolotarenko, M. V. Chimbai, N. Y. Akhanova, M. Sultangazina, and E. P. Zolotarenko, Phys. Sci. Tech., 6, No. 1–2: 46 (2019). Crossref
- M. Baibarac, I. Baltog, S. Frunza, A. Magrez, D. Schur, and S. Zaginaichenko, Diamond Relat. Mater., 32: 72 (2013). Crossref
- A. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, V. A. Lavrenko, S. Y. Zaginaichenko, N. A. Shvachko, O. V. Milto, and Y. A. Tarasenko, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems-II: 127 (2011). Crossref
- N. Akhanova, S. Orazbayev, M. Ualkhanova, A. Y. Perekos, A. G. Dubovoy, D. V. Schur, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, N. A. Gavrylyuk, M. T. Gabdullin, and T. S. Ramazanov, J. Nanosci. Nanotech. Applications, 3, No. 3: 1 (2019).
- Ol. D. Zolotarenko, O. P. Rudakova, N. E. Ahanova, An. D. Zolotarenko, D. V. Schur, M. T. Gabdullin, M. Ualhanova, N. A. Gavriluk, M. V. Chimbaj, Yu. O. Tarasenko, I. V. Zagorulko, and O. D. Zolotarenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 10: 1417 (2021) (in Ukrainian).
- Ol. D. Zolotarenko, E. P. Rudakova, N. Y. Akhanova, An. D. Zolotarenko, D. V. Shchur, M. T. Gabdullin, M. Ualkhanova, M. Sultangazina, N. A. Gavrylyuk, M. V. Chymbai, A. D. Zolotarenko, I. V. Zagorulko, and Yu. O. Tarasenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 3: 343 (2022) (in Ukrainian).
- D. V. Schur, S. Y. Zaginaichenko, A. F. Savenko, V. A. Bogolepov, and N. S. Anikina, Int. J. Hydrogen Energy, 36, No. 1: 1143 (2011). Crossref
- A. F. Savenko, V. A. Bogolepov, K. A. Meleshevich, S. Yu. Zaginaichenko, D. V. Schur, M. V. Lototsky, V. K. Pishuk, L. O. Teslenko, and V. V. Skorokhod, Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nano-materials: 365 (2007).
- D. V. Schur, S. Zaginaichenko, and T. N. Veziroglu, Int. J. Hydrogen Energy, 33, Iss. 13: 3330 (2008). Crossref
- D. V. Schur, M. T. Gabdullin, S. Yu. Zaginaichenko, T. N. Veziroglu, M. V. Lototsky, V. A. Bogolepov, and A. F. Savenko, Int. J. Hydrogen Energy, 41, Iss. 1: 401(2016). Crossref
- D. V. Schur, S. Yu. Zaginaichenko, and T. N. Veziroglu, Int. J. Hydrogen Ener-gy, 40, Iss. 6: 2742 (2015). Crossref
- Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, D. V. Shchur, A. Viziroglu, T. N. Viziroglu, M. T. Gabdullin, N. F. Javadov, An. D. Zolotarenko and Al. D. Zolotarenko, Gidrogen v Kristallah [Hydrogen in Crystals] (Kyiv: Pub-lishing House ‘KIM’: 2017) (in Russian).
- D. V. Schur, S. Yu. Zaginaichenko, A. F. Savenko, V. A. Bogolepov, N. S. Anikina, A. D. Zolotarenko, Z. A. Matysina, T. N. Veziroglu and N. E. Skryabina, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems-II: 87 (2011). Crossref
- Z. A. Matysina, An. D. Zolonarenko, Al. D. Zolonarenko, N. A. Gavrylyuk, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, A. P. Pomytkin, D. V. Schur, and M. T. Gabdullin, Features of the Interaction of Hydrogen with Metals, Alloys and Compounds. Hydrogen Atoms in Crystalline Solids (Kyiv: ‘KIM’ Publishing House: 2022).
- D. V. Schur, M. T. Gabdullin, V. A. Bogolepov, A. Veziroglu, S. Yu. Zaginaichenko, A. F. Savenko, and K. A. Meleshevich, Int. J. Hydrogen Energy, 41, Iss. 3: 1811 (2016). Crossref
- Z. A. Matysina and D. V. Shchur, Russ. Phys. J., 44: 1237 (2001). Crossref
- V. I. Trefilov, D. V. Schur, V. K. Pishuk, S. Yu. Zaginaichenko, A. V. Choba, and N. R. Nagornaya, Renewable Energy, 16, Iss. 1–4: 757 (1999). Crossref
- A. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, N. A. Shvachko, A. P. Pomytkin, N. A. Gavrylyuk, D. V. Schur, T. S. Ramazanov, and M. T. Gabdullin, Int. J. Hydrogen Energy, 47, Iss. 11: 7281 (2022). Crossref
- Ol. D. Zolotarenko, O. P. Rudakova, An. D. Zolotarenko, D. V. Shchur, N. A. Gavrilyuk, N. T. Kartel, O. D. Zolotarenko, and V. A. Mashira, Recent Contributions to Physics, 81, No. 2: 68 (2022) (in Russian). Crossref
- Z. A. Matysina, O. S. Pogorelova, S. Yu. Zaginaichenko, and D. V. Schur, J. Phys. Chem. Solids, 56, No. 1: 9 (1995). Crossref
- Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, and D. V. Schur, Int. J. Hydrogen Ener-gy, 21, Is. 11–12: 1085 (1996). Crossref
- D. V. Schur, S. Yu. Zaginaichenko, Z. A. Matysina, I. Smityukh, and V. K. Pishuk, J. Alloys Comd., 330–332: 70 (2002). Crossref
- Yu. M. Lytvynenko and D. V. Schur, Renewable Energy, 16, No. 1: 753 (1999). Crossref
- D. V. Schur, A. A. Lyashenko, V. M. Adejev, V. B. Voitovich, and S. Yu. Zaginaichenko, Int. J. Hydrogen Energy, 20, Iss. 5: 405 (1995).
- D. V. Schur, V. A. Lavrenko, V. M. Adejev, and I. E. Kirjakova, Int. J. Hydro-gen Energy, 19, Iss. 3: 265 (1994). Crossref
- Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, D. V. Shchur, and M. T. Gabdullin, Russ. Phys. J., 59, No. 2: 177 (2016). Crossref
- S. Yu. Zaginaichenko, Z. A. Matysina, D. V. Schur, L. O. Teslenko, and A. Veziroglu, Int. J. Hydrogen Energy, 36, Iss. 1: 1152 (2011). Crossref
- S. Yu. Zaginaichenko, D. A. Zaritskii, D. V. Schur, Z. A. Matysina, T. N. Veziroglu, M. V. Chymbai, and L. I. Kopylova, Int. J. Hydrogen Energy, 40, Iss. 24: 7644 (2015). Crossref
- Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, and D. V. Shchur, Fiz. Met. Metalloved., 114, No. 4: 308 (2013). Crossref
- Z. A. Matysina, N. A. Gavrylyuk, M. T. Kartel, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, A. P. Pomytkin, D. V. Schur, T. S. Ramazanov, M. T. Gabdullin, An. D. Zolotarenko, Al. D. Zolotarenko, and N. A. Shvachko, Int. J. Hydrogen Energy, 46, Iss. 50: 25520 (2021). Crossref
- D. V. Shchur, S. Yu. Zaginaichenko, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, N. A. Gavrylyuk, A. D. Zolotarenko, M. T. Gabdullin, T. S. Ramazanov, Al. D. Zolotarenko, and An. D. Zolotarenko, Russ. Phys. J., 64: 89 (2021). Crossref
- S. Yu. Zaginaichenko, Z. A. Matysina, D. V. Schur, and A. D. Zolotarenko, Int. J. Hydrogen Energy, 37, Iss. 9: 7565 (2012). Crossref
- S. A. Tikhotskii, I. V. Fokin, and D. V. Schur, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 47, No. 4: 327 (2011). Crossref
- A. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, N. A. Shvachko, A. P. Pomytkin, D. V. Schur, N. A. Gavrylyuk, T. S. Ramazanov, N. Y. Akhanova, and M. T. Gabdullin, Int. J. Hydrogen En-ergy, 47, Iss. 11: 7310 (2022). Crossref
- Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, D. V. Schur, T. N. Veziroglu, A. Veziroglu, M. T. Gabdullin, Al. D. Zolotarenko, and An. D. Zolotarenko, Int. J. Hydrogen Energy, 43, Iss. 33: 16092 (2018). Crossref
- Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, D. V. Schur, A. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, M. T. Gabdulin, L. I. Kopylova, and T. I. Shaposhnikova, Russ. Phys. J., 61: 2244 (2019). Crossref
- D. V. Schur, A. Veziroglu, S. Yu. Zaginaychenko, Z. A. Matysina, T. N. Veziroglu, M. T. Gabdullin, T. S. Ramazanov, A. D. Zolonarenko, and A. D. Zolonarenko, Int. J. Hydrogen Energy, 44, Iss. 45: 24810 (2019). Crossref
- Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, D. V. Schur, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, and M. T. Gabdullin, Russ. Phys. J., 61: 253 (2018). Crossref
- An. D. Zolotarenko, Al. D. Zolotarenko, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, N. A. Shvachko, A. P. Pomytkin, N. A. Gavrylyuk, D. V. Schur, T. S. Ramazanov, and M. T. Gabdullin, Int. J. Hydrogen Energy, 44, Iss. 11: 7281 (2021). Crossref
- S. E. Porozova, L. D. Sirotenko, V. O. Shokov, and A. A. Gurov, Refract. Ind. Ceram., 57: 321 (2016). Crossref
- K. Ando, B.-S. Kim, M.-C. Chu, S. Saitou, and S. Sato, Key Engineering Mate-rials, 247: 175 (2003). Crossref
- D. Mittal, J. Hostaša, L. Silvestroni, L. Esposito, A. Mohan, R. Kumar, and S. K. Sharma, J. European Ceramic Society, 42, Iss. 14: 6303 (2022). Crossref