О прогнозировании температуры плавления металлических нитевидных нанокристаллов, электрохимически осажденных в поры анодного оксида алюминия

Шиляева Ю.И. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Бардушкин В.В. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Гаврилов С.А. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Силибин М.В. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Яковлев В.Б. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Боргардт Н.И. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Волков Р.Л. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Смирнов Д.И. Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия

УДК: 538.975:539.319:62 - 405.8

Аннотация

Представлено решение задачи прогнозирования температуры плавления металлических нитевидных нанокристаллов в порах анодного оксида алюминия, позволяющее учитывать влияние механических напряжений, возникающих при нагревании вследствие различия термических коэффициентов линейного расширения элементов неоднородности. Проведено численное моделирование и исследование зависимости указанной характеристики от параметра структуры рассматриваемых нанокомпозитных систем, связанного с концентрацией металлических нитевидных нанокристаллов индия, олова и цинка. Результаты модельных расчетов температур плавления сопоставлены с экспериментальными данными, полученными методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Ключевые слова: анодный оксид алюминия, металлические нитевидные нанокристаллы, волокнистые композиты, дифференциальная сканирующая калориметрия, температура плавления

Информация об авторах

Юлия Игоревна Шиляева

ассистент кафедры материалов функциональной электроники Национального исследовательского университета "МИЭТ"

e-mail: shyliaeva@gmail.com

Сергей Александрович Гаврилов

д-р техн. наук, проректор по научной работе, заведующий кафедрой материалов функциональной электроники Национального исследовательского университета "МИЭТ"

e-mail: pcfme@miee.ru

Максим Викторович Силибин

канд. техн. наук, доцент кафедры материалов функциональной электроники Национального исследовательского университета "МИЭТ"

e-mail: sil_m@mail.ru

Виктор Борисович Яковлев

д-р физ.-мат. наук, декан вечернего факультета Национального исследовательского университета "МИЭТ"

e-mail: yakovlev@miee.ru

Николай Иванович Боргардт

д-р физ.-мат. наук, заведующий кафедрой общей физики Национального исследовательского университета "МИЭТ"

e-mail: gpd@miee.ru

Роман Леонидович Волков

канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник центра коллективного пользования "Диагностика и модификация микроструктур и нанообъектов" Национального исследовательского университета "МИЭТ"

e-mail: lemi@miee.ru

Дмитрий Игоревич Смирнов

инженер научно-исследовательской лаборатории радиационных методов, технологий и анализа Национального исследовательского университета "МИЭТ"

e-mail: rmta@miee.ru

Литература

Jaya Sarkar, Gobinda Gopal Khan, Basumallick A. Nanowires: properties, applications and synthesis via porous anodic aluminium oxide template // Bulletin Mater. Sci. 2007. Vol. 30. No. 3. P. 271-290.
Gavrilov S., Nosova L., Sieber I., Belaidi A., Dloczik L., Dittrich Th. Synthesis of semiconductor nanowires by pulsed current electrodeposition of metal with subsequent sulfurization // Phys. Status Solidi A. 2005. Vol. 202. No. 8. P. 1497-1501.
Xu S. H., Fei G. T., Zhang Y., Li X. F., Jin Z., Zhang L. D. Size-dependent melting behavior of indium nanowires // Phys. Lett. A. 2011. Vol. 375. P. 1746-1750.
Wang X. W., Fei G. T., Zheng K., Jin Z., Zhang L. D. Size-dependent melting behavior of Zn nanowire arrays // Appl. Phys. Lett. 2011. Vol. 88, 173114, 3 p.
Бардушкин В. В., Шиляева Ю. И., Яковлев В. Б. Концентрация напряжений и деформаций в пористозаполненном металлическими нитевидными нанокристаллами анодном оксиде алюминия // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 10. С. 24-29.
Шиляева Ю. И., Бардушкин В. В., Силибин М. В., Гаврилов С. А., Яковлев В. Б., Пятилова О. В. Влияние структуры и термоупругих свойств компонентов на средние напряжения в анодном оксиде алюминия с порами, заполненными металлическими нитевидными нанокристаллами // Неорганические материалы. 2013. Т. 49. № 7. С. 723-728.
Шиляева Ю. И., Бардушкин В. В., Гаврилов С. А., Силибин М. В., Яковлев В. Б., Пятилова О. В. Объемная плотность энергии деформации в пористозаполненном металлическими нитевидными нанокристаллами анодном оксиде алюминия // Журнал физической химии. 2013. Т. 87. № 11. С. 1889-1893.
Бардушкин В. В., Шиляева Ю. И., Яковлев В. Б. Эффективные упругие характеристики пористозаполненного металлическими нитевидными нанокристаллами анодного оксида алюминия // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2013. № 2. С. 21-26.
Masuda H., Fukuda K. Ordered metal nanohole arrays made by a two-step replication of honeycomb structures of anodic alumina // Science. 1995. Vol. 268. P. 1466-1468.
Гамбург Ю.Д. Гальванические покрытия. Справочник по применению. М.: Техносфера, 2006. 216 c.
Lu K., Li Y. Homogeneous nucleation catastrophe as a kinetic stability limit for superheated crystal // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 80. P. 4474-4477.
Guisbiers G., Pereira S. Theoretical investigation of size and shape effects on the melting temperature of ZnO nanostructures // Nanotechnology. 2007. Vol. 18, 435710, 6 p.
Kinloch A.J. Adhesion and Adhesives: Science and Technology. London: Chapman and Hall, 1987. 441 p.
Физические величины: Справочник // Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. // М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
Корольков А.М. Литейные свойства металлов и сплавов. М.: Издательство Академии наук СССР, 1960. 196 с.
Xia Z., Riester L., Sheldon B. W., Curtin A., Liang J., Yin A., Xu J. M. Mechanic properties of highly ordered nanoporous anodic alumina membranes // Rev. of Adv. Mater. Sci. 2004. Vol. 34. P. 131-139.
Gu P., Miao H., Liu Z.T., Wu X.P., Zhao J.H. Investigation of elastic modulus of nanoporous alumina membrane // J. Mater. Sci. 2004. Vol. 39. P. 3369-3373.
Fernandez-Romero L., Montero-Moreno J. M., Pellicer E., Peiro F., Cornet A., Morante J. R., Sarret M., Muller C. Assessment of the thermal stability of anodic alumina membranes at high temperatures // Mater. Chem. Phys. 2008. Vol. 111. P. 542-547.
Шермергор Т. Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977. 399 с.
Бардушкин В., Яковлев В. Механика микроструктур (эффективные и локальные свойства текстурированных поликристаллов и композитов). Германия, Саарбрюккен: LAP (Lambert Academic Publishing), 2011. 164 с.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (122-ГЗ-МФЭ), РФФИ (13-08-00672-а, 14-08-00654-а) и Европейской программы FP7 (PIRSES-GA-2011-295273-NANEL).