Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки
Показана возможность формирования тонких фуллереновых пленок на циркониевых подложках из растворов фуллеренов в углеводородных растворителях электрохимическим способом. Показано, что при оптимальном выборе скорости и времени осаждения фуллерены распределяются на поверхности подложки в виде сплошной...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72779 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки / Д.В. Щур, С.Ю. Загинайченко, Н.Г. Хотыненко, В.М. Адеев, Л.В. Третьякова, А.П. Помыткин, А.Ю. Власенко, Н.В. Матысина // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 415-419. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860197070113079296 |
|---|---|
| author | Щур, Д.В. Загинайченко, С.Ю. Хотыненко, Н.Г. Адеев, В.М. Третьякова, Л.В. Помыткин, А.П. Власенко, А.Ю. Матысина, Н.В. |
| author_facet | Щур, Д.В. Загинайченко, С.Ю. Хотыненко, Н.Г. Адеев, В.М. Третьякова, Л.В. Помыткин, А.П. Власенко, А.Ю. Матысина, Н.В. |
| citation_txt | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки / Д.В. Щур, С.Ю. Загинайченко, Н.Г. Хотыненко, В.М. Адеев, Л.В. Третьякова, А.П. Помыткин, А.Ю. Власенко, Н.В. Матысина // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 415-419. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Показана возможность формирования тонких фуллереновых пленок на циркониевых подложках из растворов фуллеренов в углеводородных растворителях электрохимическим способом. Показано, что при оптимальном выборе скорости и времени осаждения фуллерены распределяются на поверхности подложки в виде сплошной однородной пленки с хорошей адгезией, не скалывающейся при механических воздействиях на ее поверхность. Исследована структура полученных пленок и показана ее зависимость от условий формирования.
Показано можливість формування тонких фуллеренових плівок на цирконійових підложжях з розчинів фуллеренів у вуглеводневих розчинниках електрохемічним способом. Показано, що при оптимальному виборі швидкости й часу осадження фуллерени розподіляються на поверхні підложжя у вигляді суцільної однорідної плівки з хорошою адгезією, яка не сколюється при механічних впливах на її поверхню. Досліджено структуру одержаних плівок і показано її залежність від умов формування.
The possibility of thin fullerene films forming on the zirconium substrates from fullerene solutions in the hydrocarbon solvents by the electrochemical method is shown. As demonstrated, choosing an optimal rate and time of deposition, the fullerenes are distributed on the substrate surface in the form of continuous homogeneous film with a good adhesion without chipping at the mechanical action on its surface. The structure of fabricated films is studied, and its dependence on the formation conditions is demonstrated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:09:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
415
PACS numbers: 61.48.-c, 68.37.Hk, 81.05.ub, 81.15.Pq, 81.16.Nd, 88.30.R-
Методика нанесения тонких фуллереновых пленок
на циркониевые подложки
Д. В. Щур, С. Ю. Загинайченко, Н. Г. Хотыненко, В. М. Адеев,
Л. В. Третьякова
*, А. П. Помыткин, А. Ю. Власенко, Н. В. Матысина
**
Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины,
ул. Кржижановского, 3,
03142 Киев, Украина
*Национальный университет ядерной энергии и промышленности,
Севастополь, Крым, Украина
**Национальный горный университет,
просп. Карла Маркса, 19,
49060 Днепропетровск, Украина
Показана возможность формирования тонких фуллереновых пленок на
циркониевых подложках из растворов фуллеренов в углеводородных рас-
творителях электрохимическим способом. Показано, что при оптимальном
выборе скорости и времени осаждения фуллерены распределяются на по-
верхности подложки в виде сплошной однородной пленки с хорошей адге-
зией, не скалывающейся при механических воздействиях на ее поверх-
ность. Исследована структура полученных пленок и показана ее зависи-
мость от условий формирования.
Показано можливість формування тонких фуллеренових плівок на цирко-
нійових підложжях з розчинів фуллеренів у вуглеводневих розчинниках
електрохемічним способом. Показано, що при оптимальному виборі швид-
кости й часу осадження фуллерени розподіляються на поверхні підложжя
у вигляді суцільної однорідної плівки з хорошою адгезією, яка не сколю-
ється при механічних впливах на її поверхню. Досліджено структуру оде-
ржаних плівок і показано її залежність від умов формування.
The possibility of thin fullerene films forming on the zirconium substrates
from fullerene solutions in the hydrocarbon solvents by the electrochemical
method is shown. As demonstrated, choosing an optimal rate and time of
deposition, the fullerenes are distributed on the substrate surface in the form
of continuous homogeneous film with a good adhesion without chipping at
the mechanical action on its surface. The structure of fabricated films is
studied, and its dependence on the formation conditions is demonstrated.
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2010, т. 8, № 2, сс. 415—419
© 2010 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
416 Д. В. ЩУР, С. Ю. ЗАГИНАЙЧЕНКО, Н. Г. ХОТЫНЕНКО и др.
Ключевые слова: подложка, цирконий, Ni-электроды, электроосажде-
ние, пленка, фуллерен, толуол, этанол, структура, СЭМ, скорость осаж-
дения, время осаждения.
(Получено 15 апреля 2010 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Повышение прочностных характеристик материалов, в частности,
тех, которые используются для изготовления чехлов твэлов, напри-
мер, циркония, является достаточно актуальной задачей. Известно,
что свойства материалов можно изменить путем нанесения на их по-
верхность мономолекулярных или тонких пленок структурно орга-
низованных молекул другого вещества [1, 2]. Использование для
этой цели фуллеренов позволяет перенести уникальные свойства уг-
леродного кластера на поверхность материала подложки. Склон-
ность фуллеренов к образованию агрегатов за счет нековалентных
взаимодействий обеспечивает формирование стабильных и струк-
турно организованных пленок фуллеренов на поверхности подложки
[3]. При этом задача упрочнения материала подложки может быть
разрешена путем карбидизации его поверхности и с учетом фазовых
превращений в матрице материала – формированием многофазной
защитной пленки в приповерхностном слое материала подложки.
В данной работе приведены результаты отработки технологии
формирования электрохимическим методом тонких фуллереновых
пленок на циркониевой подложке, а также результаты исследова-
ния структуры полученных пленок и их зависимость от режимов
образования.
2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Тонкие пленки на циркониевые подложки наносились электрохи-
мическим способом из растворов фуллеренов в углеводородных рас-
творителях, в частности, толуоле. Для этой цели использовали
двухэлектродную ячейку с рабочим объемом до 40 мл. Источник
постоянного тока позволял варьировать разность потенциалов ме-
жду электродами от 1 до 2000 B и силу тока до 1 мA. Электропро-
водность раствора фуллеренов в толуоле (ТФ) обеспечивалась вве-
дением полярного растворителя, например, этанола в раствор. Объ-
емное соотношение толуола к этанолу составляло 6:1.
Используемые для раствора фуллерены были выделены из сажи,
полученной электродуговым способом, и состояли в основном из фул-
леритов С60 (основной), С70 и незначительного количества фуллеритов
высшего порядка. Согласно РФА исходный фуллерит имел ГЦК-
решетку. Концентрация фуллеренов в растворе отвечала 2,8 мг/мл.
МЕТОДИКА НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ФУЛЛЕРЕНОВЫХ ПЛЕНОК НА Zr-ПОДЛОЖКИ 417
В качестве материала для электродов использовали никель и
цирконий. Рабочая площадь электродов составляла 10×10 мм
2. Рас-
стояние между электродами было постоянным и равнялось 5 мм. На
один из Ni-электродов, а именно, Ni-анод, крепились циркониевые
подложки, размер которых находился в пределах ∼ 3×8 мм
2. Перед
работой циркониевые подложки и Ni-электроды механически по-
лировались и обезжиривались. Раствор фуллеренов в толуоле перед
работой фильтровался.
Электроосаждение тонких фуллереновых пленок на цирконие-
вые подложки проводилось при постоянной разности потенциалов
между электродами и изменяющейся плотности электрического
тока. В зависимости от режимов электроосаждения фуллеренов на
циркониевые подложки можно было получать пленки различной
толщины. Варьировались как величина разности потенциалов ме-
а б
Рис. 1. Структура фуллереновой пленки, полученной при разности по-
тенциалов между электродами U = 600 B и времени осаждения t = 40
мин: а) общий вид; б) след от механического воздействия.
а б
Рис. 2. Структура фуллереновой пленки, полученной при разности по-
тенциалов между электродами U = 1000 B и времени осаждения t = 30
мин: а) общий вид; б) кристаллы фуллерита.
418 Д. В. ЩУР, С. Ю. ЗАГИНАЙЧЕНКО, Н. Г. ХОТЫНЕНКО и др.
жду электродами, так и время электроосаждения пленки.
Результаты исследований структуры тонких фуллереновых пле-
нок, полученных в разных условиях электрохимическим методом,
представлены на рис. 1—4. Структура полученных пленок изуча-
лась с помощью СЭМ.
Пленка, структура которой представлена на рис. 1, а, б, получена
при малой скорости осаждения (U = 600 В), но осаждение продол-
жалось в течение длительного времени (t = 40 мин). Образованная
пленка является сплошной, с хорошей адгезией, не скалывающая-
ся при механическом воздействии на ее поверхность. На рисунке 1,
а представлен общий вид пленки, на рис. 1, б – след от механиче-
ского воздействия на ее поверхность.
Рис. 3. Структура фуллереновой пленки, полученной при разности по-
тенциалов между электродами U = 1000 B и времени осаждения t = 25
мин. След от механического воздействия.
Рис. 4. Структура фуллереновой пленки, полученной при разности по-
тенциалов между электродами U = 800 B и времени осаждения t = 45
мин. На поверхности пленки видны скопления кристаллов фуллерита.
МЕТОДИКА НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ФУЛЛЕРЕНОВЫХ ПЛЕНОК НА Zr-ПОДЛОЖКИ 419
Увеличение скорости осаждения пленки при достаточно длитель-
ном времени ее формирования приводит к образованию скопления
кристаллов фуллерита на поверхности пленки. Так, на рисунке 2 а,
б представлена структура пленки, полученной при большой скоро-
сти осаждения (U = 1000 В), но осаждение проводилось в течение бо-
лее короткого времени (t = 30 мин). На поверхности пленки видны
крупные кристаллы фуллерита, пленка не однородная по толщине.
На рисунке 3 представлена структура пленки (и след от механиче-
ского воздействия на ее поверхность), которая осаждалась с высокой
скоростью (U = 1000 В), но в течение короткого времени (t = 25 мин).
Эта пленка является однородной и сплошной. На ее поверхности нет
крупных кристаллов фуллерита. След от механического воздейст-
вия на ее поверхность указывает на хорошую адгезию пленки.
Пленка, структура которой представлена на рис. 4, осаждалась со
средней скоростью (U = 800 В), но в течение достаточно длительного
времени (t = 45 мин). На поверхности пленки в этом случае образо-
вались скопления кристаллов фуллерита, и она является неодно-
родной по толщине.
3. ВЫВОДЫ
Из анализа полученных результатов следует, что структура и тол-
щина тонких пленок определяются как скоростью их формирова-
ния, так и временем осаждения пленки. При оптимальном выборе
скорости и времени осаждения фуллерены распределяются на по-
верхности подложки в виде сплошной тонкой однородной пленки с
хорошей адгезией, не скалывающейся при механических воздейст-
виях на ее поверхность (рис. 1, 3). На ней отсутствуют скопления
кристаллов фуллерита, которые появляются при иных условиях
формирования пленки (рис. 2, 4).
Таким образом, в работе показана возможность электроосажде-
ния тонких однородных фуллереновых пленок на циркониевые
подложки из растворов фуллеренов в углеродоводородных раство-
рителях электрохимическим способом. Исследована структура по-
лученных пленок и показана зависимость ее от условий формиро-
вания пленок. Приведены оптимальные режимы получения тонких
фуллереновых пленок.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. F. Keller, M. S. Hunter, and D. L. Robinson, J. Electrochem. Soc., 100: 411 (1953).
2. А. М. Ляхович, З. Н. Морозов, В. А. Трапезников и др., Электрохимия, 19,
№ 3: 289 (1983).
3. Р. З. Бахтизин, Т. Хашицуме, Щ.-Д. Вонг, Т. Сакурай, УФН, 167, № 3: 289
(1997).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-72779 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:09:13Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Щур, Д.В. Загинайченко, С.Ю. Хотыненко, Н.Г. Адеев, В.М. Третьякова, Л.В. Помыткин, А.П. Власенко, А.Ю. Матысина, Н.В. 2014-12-30T08:31:51Z 2014-12-30T08:31:51Z 2010 Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки / Д.В. Щур, С.Ю. Загинайченко, Н.Г. Хотыненко, В.М. Адеев, Л.В. Третьякова, А.П. Помыткин, А.Ю. Власенко, Н.В. Матысина // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 415-419. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 61.48.-c, 68.37.Hk, 81.05.ub, 81.15.Pq, 81.16.Nd, 88.30.R- https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72779 Показана возможность формирования тонких фуллереновых пленок на циркониевых подложках из растворов фуллеренов в углеводородных растворителях электрохимическим способом. Показано, что при оптимальном выборе скорости и времени осаждения фуллерены распределяются на поверхности подложки в виде сплошной однородной пленки с хорошей адгезией, не скалывающейся при механических воздействиях на ее поверхность. Исследована структура полученных пленок и показана ее зависимость от условий формирования. Показано можливість формування тонких фуллеренових плівок на цирконійових підложжях з розчинів фуллеренів у вуглеводневих розчинниках електрохемічним способом. Показано, що при оптимальному виборі швидкости й часу осадження фуллерени розподіляються на поверхні підложжя у вигляді суцільної однорідної плівки з хорошою адгезією, яка не сколюється при механічних впливах на її поверхню. Досліджено структуру одержаних плівок і показано її залежність від умов формування. The possibility of thin fullerene films forming on the zirconium substrates from fullerene solutions in the hydrocarbon solvents by the electrochemical method is shown. As demonstrated, choosing an optimal rate and time of deposition, the fullerenes are distributed on the substrate surface in the form of continuous homogeneous film with a good adhesion without chipping at the mechanical action on its surface. The structure of fabricated films is studied, and its dependence on the formation conditions is demonstrated. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки Article published earlier |
| spellingShingle | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки Щур, Д.В. Загинайченко, С.Ю. Хотыненко, Н.Г. Адеев, В.М. Третьякова, Л.В. Помыткин, А.П. Власенко, А.Ю. Матысина, Н.В. |
| title | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки |
| title_full | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки |
| title_fullStr | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки |
| title_full_unstemmed | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки |
| title_short | Методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки |
| title_sort | методика нанесения тонких фуллереновых пленок на циркониевые подложки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72779 |
| work_keys_str_mv | AT ŝurdv metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki AT zaginaičenkosû metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki AT hotynenkong metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki AT adeevvm metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki AT tretʹâkovalv metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki AT pomytkinap metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki AT vlasenkoaû metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki AT matysinanv metodikananeseniâtonkihfullerenovyhplenoknacirkonievyepodložki |