Композиционный наноматериал системы Al₂O₃–Ag, полученный способом электронно-лучевого осаждения в вакууме

Abstract

Приведены результаты исследования структуры и кинетики окисления композиционного наноматериала Al₂O₃—Ag, полученного путем осаждения из паровой фазы с использованием электронно-лучевой технологии испарения и конденсации в вакууме. Новый композиционный материал используется в виде порошковой субстанции с определенным гранулометрическим составом. Наноразмерные характеристики структуры композиционного материала Al₂O₃—Ag подтверждены данными рентгеноструктурных исследований. Полученный материал двухфазный и состоит из оксида алюминия, имеющего рентгеноаморфную структуру, а также частиц металлической фазы серебра размером 12...14 нм. Высокая адсорбционная способность композита к влаге и кислороду, подтвержденная методом термогравиметрического анализа, объясняется наличием сильно развитой поверхности пор матрицы, а также наночастиц металла малых размеров, отличающихся избыточной энергией и высокой химической активностью. Меньшее суммарное изменение массы образцов с серебром, в сравнении с чистым конденсатом Al₂O₃, объясняется уменьшением общей пористости матрицы вследствие частичного замещения пор наночастицами серебра. Причем с увеличением серебра в конденсате снижается доля суммарного изменения массы образца, а следовательно, и общей пористости материала. Показано, что новый композиционный материал представляет собой высокодисперсную матрицу оксида алюминия, модифицированную наночастицами серебра, и может быть использован как сорбционный материал с бактерицидными свойствами.

Results of investigation of structure and kinetics of oxidation of composite nanomaterial Al₂O₃—Ag, produced by deposition from vapor phase using electron beam technology of evaporation and condensation in vacuum are given. The new composite material is used in the form of a powdered substance of a definite granulometric composition. The nanosized characteristics of structure of composite material Al₂O₃—Ag were confirmed by data of X-ray diffraction examinations. The produced material is two-phase and consists of aluminium oxide having the X-ray amorphous structure, as well as of 12...14 nm size particles of silver metallic phase. The high adsorption ability of composite to moisture and oxygen, confirmed by the method of thermogravimetric analysis, is explained by the presence of a strongly developed surface of matrix pores, as well as of small nanoparticles of metal, characterized by excessive energy and high chemical activity. The lower total change in mass of samples with silver as compared with pure condensate Al₂O₃ is explained by decrease in general matrix porosity due to a partial replacement of pores by silver particles. Moreover, with increase of silver in the condensate, the fraction of total change in sample mass, and consequently, in total porosity of material is decreased. It was shown, that the new composite material represents a highly-dispersed matrix of aluminium oxide, modified by nanoparticles of silver and can be used a sorption material with bactericidal properties.