Установка газофазного синтеза алмазных материалов на основе сильноточного тлеющего разряда.
Разработка опытно-промышленной установки для газофазного синтеза алмазоподобных углеродных материалов
Совокупность целого ряда уникальных физических свойств алмазных материалов делает перспективным их применение во многих отраслях промышленности от обработки материалов до электроники и ядерной энергетики. До настоящего времени эти применения сдерживаются относительно высокой стоимостью производства как природных, так и синтетических алмазов, которая резко возрастает с увеличением размеров изделий.
Метод газофазного синтеза не требует создания высоких давлений, кроме того, осаждение из газовой фазы можно производить на достаточно большой площади и получать углеродные материалы с поликристаллической алмазной структурой на подложках из молибдена, вольфрама, кремния и других материалов. В отличие от метода синтеза поликристаллических алмазных материалов в условиях высоких давлений и высоких температур (ВДВТ), в газофазном методе синтеза получаемые алмазные материалы не содержат металлической связки, т.е. являются чисто углеродными алмазными материалами и вследствие этого они обладают высокой стойкостью к химическим воздействиям, высокой теплопроводностью и стойкостью к абразивному износу. Как видно из приводимой ниже таблицы сравнения параметров, газофазные алмазные материалы по основным параметрам близки к монокристаллическим и превосходят поликристаллические алмазные материалы, полученные по методу ВДВТ.
В предлагаемом проекте создание условий газофазного синтеза предполагается производить в газовом разряде в смеси углеродсодержащего газа (например метана СН4) и водорода. К настоящему времени в Институте Ядерных Исследований РАН разработана методика возбуждения импульсного сильноточного тлеющего разряда и система приготовления и регенерации газовой смеси, позволяющие длительное время поддерживать в экспериментальной установке параметры, необходимые для синтеза алмазных материалов. Важным преимуществом метода газофазного синтеза является его экологическая чистота, т.к. во всем процессе участвуют только экологически безопасные вещества.
|
Таблица сравнения параметров алмазных материалов
ГФС - полученные в газофазном синтезе Моно - монокристаллические природные и синтетические алмазы ВДВТ - поликристаллические алмазные материалы, полученные методом синтеза при высоких давлениях и высоких температурах |
|||
| Свойство | ГФС | Моно | ВДВТ |
| Твердость(ГПа) | 85-100 | 85-100 | 50 |
| Модуль Юнга(ГПа) | 1000-1100 | 1000-1100 | 700-800 |
| Прочность на сжатие (ГПа) | 9,0 | 9,0 | 7,6 |
| Теплопроводность При 20 °С (Вт/мК) | 500-2200 | 600-2200 | 500-600 |
