RU2687121C1 - Method of activating aluminum nanopowder - Google Patents
Method of activating aluminum nanopowder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687121C1 RU2687121C1 RU2018142120A RU2018142120A RU2687121C1 RU 2687121 C1 RU2687121 C1 RU 2687121C1 RU 2018142120 A RU2018142120 A RU 2018142120A RU 2018142120 A RU2018142120 A RU 2018142120A RU 2687121 C1 RU2687121 C1 RU 2687121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- nanopowder
- container
- conductor
- activation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к специальной обработке для улучшения свойств нанопорошков алюминия и может быть использовано при приготовлении твердых ракетных топлив, пиротехнических составов.The invention relates to powder metallurgy, in particular to special processing to improve the properties of aluminum nanopowders and can be used in the preparation of solid rocket fuels, pyrotechnic compositions.
Известен способ активации нанопорошка алюминия, полученного методом электрического взрыва алюминиевой проволоки [RU 2637732 С1, МПК B22F 1/60 (2006.01), B82Y30/00 (2011.01), опубл. 06.12.2017], включающий пассивацию нанопорошка алюминия воздухом, содержащим пары воды с последующим его нагревом до 300-400°С в атмосфере воздуха со скоростью нагрева от 10 до 30°С/мин. Нанопорошки алюминия выдерживают при этой температуре в течение 30 мин.A known method of activation of aluminum nanopowder, obtained by the method of electric explosion of aluminum wire [RU 2637732 C1, IPC
Известен способ активации микро- и нанопорошков алюминия [RU 2657677 С1, МПК B22F 1/00 (2006.01), В82В 1/00 (2006.01), B82Y 40/00 (2011.01), опубл. 14.06.2018], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что микро- и нанопорошки алюминия, облучают СВЧ-излучением частотой 2,8 ГГц в атмосфере воздуха импульсами длительностью 25 нс, с частотой следования 25 Гц в течение не менее 10 минут с плотностью мощности 8 кВт/см.A known method of activation of micro-and nanopowders of aluminum [RU 2657677 C1, IPC
Этот способ сложен и для его реализации необходимо использование мощных источников СВЧ-излучения.This method is complex and for its implementation it is necessary to use powerful sources of microwave radiation.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение арсенала средств активации нанопорошка алюминия, полученного электрическим взрывом алюминиевой проволоки.The technical result of the invention is to expand the Arsenal of means of activating nanopowder aluminum, obtained by electric explosion of aluminum wire.
Способ активации нанопорошка алюминия, полученного электрическим взрывом алюминиевой проволоки, также как в прототипе, включает воздействие высокоэнергетическим излучением в воздушной атмосфере.The method of activation of aluminum nanopowder, produced by the electric explosion of aluminum wire, as well as in the prototype, includes exposure to high-energy radiation in an air atmosphere.
Согласно изобретению нанопорошок алюминия насыпают в емкость из немагнитного материала на высоту не более 15 мм. Емкость размещают на медном проводнике так, чтобы дно емкости соприкасалось с поверхностью проводника и воздействуют переменным магнитным полем частотой 50 Гц, создаваемым при прохождении по проводнику тока силой 100-600 А в течение не менее 20 минут.According to the invention, aluminum nanopowder is poured into a container of non-magnetic material to a height of no more than 15 mm. The container is placed on the copper conductor so that the bottom of the container is in contact with the surface of the conductor and is affected by an alternating magnetic field of 50 Hz frequency created when a current of 100-600 A passes through the conductor for at least 20 minutes.
Емкость может быть выполнена из полипропилена.Capacity can be made of polypropylene.
Предложенный способ обеспечивает увеличение положительных зарядов внутренних частей наночастиц алюминия, что приводит к увеличению удельного теплового эффекта окисления активированных нанопорошков алюминия на 22,45-32,98% по сравнению с исходными неактивированными нанопорошками алюминия. Для осуществления способа не требуется использование дорогостоящего СВЧ оборудования.The proposed method provides an increase in the positive charges of the internal parts of the aluminum nanoparticles, which leads to an increase in the specific thermal effect of the oxidation of activated aluminum nanopowders by 22.45-32.98% compared to the original non-activated aluminum nanopowders. For the implementation of the method does not require the use of expensive microwave equipment.
На фиг. 1 показана принципиальная схема установки для активации нанопорошка алюминия.FIG. 1 shows a schematic diagram of the installation for the activation of aluminum nanopowder.
На фиг. 2 показана термограмма нанопорошка алюминия, не подвергнутого обработке переменным магнитным полем (образец №1), где кривая 1 отражает изменение веса образца при нагревании, кривая 2 указывает температуру в ячейке термоанализатора при проведении термоанализа, кривая 3 - разность температур между образцом и эталоном прибора, кривая 4 - тепловой поток при нагревании.FIG. 2 shows the thermogram of aluminum nanopowder, not subjected to processing by an alternating magnetic field (sample No. 1), where
На фиг. 3 показана термограмма нанопорошка алюминия, после обработки переменным магнитным полем (образец №3) в течение 20 мин, где кривая 1 отражает изменение веса образца при нагревании, кривая 2 указывает температуру в ячейке термоанализатора при проведении термоанализа, кривая 3 - разность температур между образцом и эталоном прибора, кривая 4 - тепловой поток при нагревании.FIG. 3 shows the thermogram of aluminum nanopowder, after being treated with an alternating magnetic field (sample No. 3) for 20 minutes, where
В таблице 1 представлены условия проведения активации нанопорошка алюминия марки Alex и результаты термического анализа.Table 1 presents the conditions for the activation of Alex nanopowder aluminum and the results of thermal analysis.
Для осуществления способа использовали установку (фиг. 1), внутри заземленного корпуса 1 которой расположен выключатель 2, подключенный к источнику напряжения. Выключатель 2 соединен с входными выводами автотрансформатора 3, выходной вывод которого соединен с одним концом первичной обмотки понижающего трансформатора 4. Другой конец первичной обмотки понижающего трансформатора 4 через скользящий (щеточный) контакт соединен с обмоткой автотрансформатора 3. Параллельно первичной обмотке понижающего трансформатора 4 подключен вольтметр 5. Параллельно обмотке автотрансформатора 3 подключена индикаторная лампа 6. Выводы вторичной обмотки понижающего трансформатора 4 соединены между собой медной шиной 7 прямоугольного сечения шириной 60 мм и толщиной 3 мм, которая выходит за пределы корпуса 1 установки.For the implementation of the method used installation (Fig. 1), inside the
На шине 7 установлен трансформатор тока 8 типа ТТИ-60 с коэффициентом трансформации равным 200, к выводам которого подключен стрелочный амперметр 9 типа Э377.On the bus 7 a
Использовали нанопорошок алюминия марки Alex, с площадью удельной поверхности 14 м2/г, полученный методом электрического взрыва проводника. Нанопорошок 10 засыпали в пробирки 11, объемом 2 см изготовленные из полипропилена на высоту 5, 15, 30 мм (могут быть использованы емкости другого размера и формы). Уровень нанопорошка алюминия 10 в пробирке 11 измеряли с помощью измерительной линейки. Пробирки 11 закрыли полипропиленовыми крышками.Used nanopowder aluminum brand Alex, with a specific surface area of 14 m 2 / g, obtained by the method of electrical explosion of the conductor. Nanopowder 10 poured into
Каждую пробирку 11 с нанопрошком алюминия 10 размещали на шине 7 с помощью каркаса из картона 12 таким образом, чтобы дно пробирки 11 касалась шины 7.Each
С помощью выключателя 2 подавали напряжение на вход автотрансформатора 6, при этом свечение индикаторной лампы 6 свидетельствовало о наличии напряжения на входе автотрансформатора 6. При вращении ручки автотрансформатора 6 увеличивали напряжение на входе понижающего трансформатора 4, которое измерялось вольтметром 5, при этом увеличивалась сила тока в шине 7. С помощью понижающего трансформатора 4 создавали силу тока в 50, 100, 300 или 600 А в шине 7, при этом понижающий трансформатор 4 предохранял автотрансформатор 6 и питающую электрическую сеть от перегрузки по току. Силу тока в шине 7 контролировали с помощью амперметра 9, подключенного к трансформатору тока 8. Активацию нанопорошков алюминия 10 проводили в течение 10, 20 или 40 мин. Время воздействия переменным магнитным полем частотой 50 Гц измеряли с помощью электронного секундомера.Using
Образцы нанопорошка алюминия подвергали дифференциальному термическому анализу, используя термоанализатор Q600 SDT. Точность измерения температуры составляла 0,001°С, калориметрическая точность ±2%, масса навески 5,9-6,7 мг., мг, скорость нагрева 102С/с, атмосфера - воздух.Samples of aluminum nanopowder were subjected to differential thermal analysis using a Q600 SDT thermal analyzer. The temperature measurement accuracy was 0.001 ° C, calorimetric accuracy was ± 2%, the weight of the sample was 5.9–6.7 mg., Mg, the heating rate was 10 2 C / s, and the atmosphere was air.
Результат увеличения удельного теплового эффекта окисления каждого активированного образца нанопорошка алюминия определяли как разность между удельным тепловым эффектом активированного образца и удельным тепловым эффектом неактивированного исходного нанопорошка алюминия при нагревании в воздухе до 1200°С в ячейке термоанализатора.The result of increasing the specific thermal effect of oxidation of each activated sample of aluminum nanopowder was determined as the difference between the specific thermal effect of the activated sample and the specific thermal effect of the unactivated initial aluminum nanopowder when heated in air to 1200 ° C in a thermoanalyzer cell.
После воздействия магнитным полем частотой 50 Гц произошло активирование нанопорошка алюминия, что подтверждается увеличением удельного теплового эффекта окисления на величину отклонения теплового эффекта по сравнению с неактивированныи порошком. Тепловой эффект окисления рассчитывался термоанализатором автоматически. Удельный тепловой эффект окисления определяли как сумму двух экзоэффектов при окислении. Для образца 1 исходного нанопорошка алюминия (таблица 1), не подвергнутого активации, он равен 9368 Дж/г, то есть сумме 6004 Дж/г и 3364 Дж/г (фиг. 2). Для образца 3, активированного переменным магнитным полем, соответствующая сумма равна 12458 Дж/г (фиг. 3). Разность величин удельных тепловых эффектов активированного магнитным полем нанопорошка 12458 Дж/г и исходного нанопорошка 9368 Дж/г является результатом увеличения удельного теплового эффекта 3090 Дж/г.Это увеличение составило 32,98% относительно неактивированного нанопорошка алюминия. Аналогичным образом рассчитывали результат увеличения удельного теплового эффекта для остальных активированных образцов нанопорошка алюминия.After exposure to a magnetic field with a frequency of 50 Hz, aluminum nanopowder was activated, which is confirmed by an increase in the specific thermal effect of oxidation on the magnitude of the deviation of the thermal effect as compared to the non-activated powder. The thermal effect of oxidation was calculated automatically by a thermal analyzer. The specific thermal effect of oxidation was determined as the sum of two exoeffects during oxidation. For
По данным таблицы 1 увеличение удельных тепловых эффектов произошло при всех значениях силы тока в шине, уровней нанопорошков алюминия в пробирках и времен активации и составило от 2,70% до 32,98%. Наибольшие значения увеличения удельного теплового эффекта наблюдались при силах тока 100, 300, 600 А, при уровнях нанопорошков алюминия в пробирках 5 и 15 мм и при временах воздействия 20 и 40 минут.According to Table 1, the increase in specific thermal effects occurred at all values of the current strength in the tire, the levels of aluminum nanopowders in test tubes and activation times and ranged from 2.70% to 32.98%. The highest values of the increase in the specific thermal effect were observed at currents of 100, 300, 600 A, at the levels of aluminum nanopowders in test tubes of 5 and 15 mm and at exposure times of 20 and 40 minutes.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142120A RU2687121C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Method of activating aluminum nanopowder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142120A RU2687121C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Method of activating aluminum nanopowder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687121C1 true RU2687121C1 (en) | 2019-05-07 |
Family
ID=66430613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142120A RU2687121C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Method of activating aluminum nanopowder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2687121C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086355C1 (en) * | 1995-09-06 | 1997-08-10 | Институт химии нефти СО РАН | Method of activation of metal powders |
JPH10256528A (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Agency Of Ind Science & Technol | Method for generating layered aluminum fine particles and its application |
US6833019B1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-12-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Microwave assisted continuous synthesis of nanocrystalline powders and coatings using the polyol process |
US20070101823A1 (en) * | 2003-06-25 | 2007-05-10 | Prasenjit Sen | Process and apparatus for producing metal nanoparticles |
RU2612117C1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for producing aluminium nanopowders |
RU2637732C1 (en) * | 2016-10-31 | 2017-12-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for activating aluminium nano-powder |
RU2657677C1 (en) * | 2017-08-28 | 2018-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for modifying micro and nanopowders of aluminum |
-
2018
- 2018-11-28 RU RU2018142120A patent/RU2687121C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086355C1 (en) * | 1995-09-06 | 1997-08-10 | Институт химии нефти СО РАН | Method of activation of metal powders |
JPH10256528A (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Agency Of Ind Science & Technol | Method for generating layered aluminum fine particles and its application |
US6833019B1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-12-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Microwave assisted continuous synthesis of nanocrystalline powders and coatings using the polyol process |
US20070101823A1 (en) * | 2003-06-25 | 2007-05-10 | Prasenjit Sen | Process and apparatus for producing metal nanoparticles |
RU2612117C1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for producing aluminium nanopowders |
RU2637732C1 (en) * | 2016-10-31 | 2017-12-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for activating aluminium nano-powder |
RU2657677C1 (en) * | 2017-08-28 | 2018-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for modifying micro and nanopowders of aluminum |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Du et al. | Effect of semiconductive nanoparticles on insulating performances of transformer oil | |
Plooster | Numerical simulation of spark discharges in air | |
Janda et al. | Measurement of the electron density in transient spark discharge | |
Zmarzły et al. | Detection of high-energy ionizing radiation generated by electrical discharges in oil | |
Giri et al. | High-altitude electromagnetic pulse (HEMP) risetime evolution of technology and standards exclusively for E1 environment | |
RU2687121C1 (en) | Method of activating aluminum nanopowder | |
Gauthier et al. | Charge equilibrium of a laser-generated carbon-ion beam in warm dense matter | |
Herrmann et al. | Influence of voltage and gap distance on the dynamics of the ionization front, plasma dots, produced by nanosecond pulsed discharges at water surface | |
Bálek et al. | Acoustic field effects on a negative corona discharge | |
Moreau et al. | Flow electrification in high power transformers: BTA effect on pressboard degraded by electrical discharges | |
Kuang et al. | Recovery voltage measurement on oil-paper insulation with simple geometry and controlled environment | |
RU2657677C1 (en) | Method for modifying micro and nanopowders of aluminum | |
Prieto et al. | Temporal distribution of the electrical energy on an exploding wire | |
JPS62144082A (en) | Method and apparatus for testing heat stability of bushing | |
Sadovnichii et al. | Dielecric Relaxation in Energy Condensed Systems on the Basis of Polyefirretane Elastomer. II. Temperature Dependence and Ignition | |
Pattanadech et al. | The influence of nanoparticles on the dielectric dissipation factor and lightning properties in palm oil-based nanofluids | |
RU167314U1 (en) | Pulsed neutron generator | |
Navarro-González et al. | Power measurements of spark discharge experiments | |
Karimi et al. | The circuit parameters measurement of the SABALAN-I plasma focus facility and comparison with Lee Model | |
Vocke et al. | Investigation of the Breakdown Voltage of Insulation Oils at Medium Frequency after Thermal Ageing | |
JP2000171307A (en) | Direct measurement principle of substance temperature during microwave heating and device therefor | |
Laghari et al. | Testing and Evaluation of Insulating Films Part I: Description of Test Facilities at the University at Buffalo | |
Islam et al. | Celite and Unsaturated Polyester Resin Composite for High-Voltage Automotive Ignition Coil Insulation-Based Applications | |
Russkikh et al. | Effect of the high-voltage electrode polarity and wire preheating on the energy characteristics of electric explosion of fine tungsten wires in vacuum | |
Shotts et al. | Design principles for vector inversion generators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201129 |