close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15112

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 15112
(13) C1
(19)
B 22F 9/00
B 22F 9/06
B 82B 1/00
B 82B 3/00
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЕНКИ,
СОДЕРЖАЩЕЙ ЧАСТИЦЫ СЕРЕБРА РАЗМЕРОМ МЕНЕЕ 100 НМ
(21) Номер заявки: a 20091767
(22) 2009.12.10
(43) 2011.08.30
(71) Заявитель: Научно-исследовательское
учреждение "Институт прикладных
физических проблем имени А.Н.Севченко" Белорусского государственного университета (BY)
(72) Авторы: Гончаров Виктор Константинович; Козадаев Константин Владимирович; Шиман Дмитрий Иванович (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательское учреждение "Институт прикладных физических проблем имени
А.Н.Севченко" Белорусского государственного университета (BY)
(56) RU 2255836 C1, 2005.
BY 10974 C1, 2008.
RU 2360036 C1, 2009.
RU 2242532 C1, 2004.
WO 02/24972 A1, 2002.
JP 2009018403 A, 2009.
ЛИБЕНСОН М.Н. и др. ЖТФ. - 2000. Т. 70. - № 9. - С. 124-127.
BY 15112 C1 2011.12.30
(57)
Способ получения полимерной пленки, содержащей частицы серебра размером менее
100 нм, в котором на поверхность серебряной мишени, зафиксированной в воздушной атмосфере на расстоянии от 3 до 5 мм от поверхности среды внедрения, выполненной в виде
водного раствора с концентрацией полимерообразующего поверхностно-активного вещества от 1 до 5 мас. %, например поливинилового спирта, или полиметилметакрилата, или
полиметакриловой кислоты, и параллельно данной поверхности, воздействуют через среду
BY 15112 C1 2011.12.30
внедрения последовательностью импульсов излучения неодимового лазера в режиме модуляции добротности с интенсивностью излучения от 108 до 109 Вт/см2, длиной волны излучения 1,064 мкм, длительностью импульса 20 нс, энергией импульса 300 мДж и
диаметром пятна фокусировки от 2 до 3 мм, при этом обеспечивают движение жидкокапельных частиц серебра, полученных в результате лазерной эрозии в атмосфере воздуха,
по нормали к поверхности мишени в среду внедрения, получают водный раствор наночастиц серебра, концентрацию которых задают количеством повторений воздействующих на
мишень импульсов лазерного излучения, и полимерообразующего вещества, выпаривают
воду из полученного раствора и получают пленку заданной толщины и геометрической
формы.
Изобретение относится к обработке металлов с целью получения полимерных пленок
с наноразмерными объектами (<100 нм), состоящими из серебра. Представленный способ
может найти широкое применение в оптической промышленности для изготовления оптических фильтров на основе эффекта плазменного резонанса.
В настоящее время известны несколько методов получения жидких сред, содержащих
наночастицы металлов: электрический разряд в жидкости [1, 2] и лазерная эрозия в жидкости [3].
При производстве суспензий наночастиц металлов методом электрического разряда
[1] используют металлические электроды, погруженные в жидкую среду. При протекании
электрического разряда (дугового [1] или искрового[2]) электроды частично разрушаются
и образуется большое количество нано- и микрочастиц из всевозможных химических соединений материалов электродов и жидкой среды.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, представленный в изобретении
RU 2255836, 2005, имеющий следующую совокупность признаков: "транспортировка импульсного лазерного излучения к металлической мишени через жидкую среду внедрения,
формирование наночастиц металла путем лазерной эрозии металлической мишени".
Однако данный прототип имеет следующие отличия: его основной целью является получение суспензий металлических порошков, а не твердых полимерных пленок; в прототипе
при формировании данных суспензий в среде внедрения не содержится поверхностноактивных веществ (ПАВ), предотвращающих агрегацию металлических нанообъектов.
Задачей изобретения является эффективное получение химически однородных наночастиц серебра и внедрение их в полимерные матрицы с целью получения однородных
оптических фильтров.
Поставленная задача решается следующим способом. При воздействии в атмосфере на
поверхность серебряной мишени импульсного лазерного излучения высокой интенсивности 108-109 Вт/см2 образуется эрозионный лазерный факел, который состоит из паров,
плазмы и жидкокапельной фазы материала мишени. При этом в факеле содержатся мелкие
(40-50 нм) жидкокапельные частицы [4, 5], сформированные за счет конденсационного
механизма [5, 6]. Данные частицы в силу своей безынерционности увлекаются парами металла и движутся перпендикулярно поверхности металлической мишени. Если на пути
данного пучка частиц поместить жидкую среду внедрения, содержащую полимерообразующее вещество, то возможно формирование суспензии наночастиц серебра и полимерообразующего вещества. Полимерообразующее вещество дополнительно играет роль
поверхностно-активного вещества, препятствуя агрегации одиночных нанообъектов. Использованием многократного повторения воздействующих лазерных импульсов достигается требуемый уровень концентрации серебряных наночастиц в растворе (а в
дальнейшем - в пленке). Впоследствии выпаривая воду из полученных растворов возможно формирование полимерных пленок варьируемой толщины и геометрической формы.
Вследствие наличия у серебряных наночастиц специфической спектральной полосы по2
BY 15112 C1 2011.12.30
глощения 350-500 нм, обусловленной эффектом поверхностного плазменного резонанса
[7], полученная пленка может быть использована в качестве оптического фильтра в указанном спектральном диапазоне.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на схеме.
Импульс лазерного излучения умеренной плотности мощности (∼1 ГВт/см2) 1 воздействует на поверхность серебряной мишени 2. Для генерации таких импульсов излучения
наиболее целесообразно использовать серийно производимые неодимовые лазеры (длина
волны излучения 1,064 мкм, длительность импульса ∼ 20-200 нс, энергия импульса
∼ 300 мДж) в режиме модуляции добротности. При этом поток излучения проходит через
среду внедрения (представляющую собой водный раствор полимерообразующего вещества с низкой его концентрацией 1-5 %), которая находится в колбе 3 с прозрачным дном.
Металлическая мишень фиксируется на расстоянии 3-5 мм от поверхности жидкой среды
параллельно ей. Система фокусировки лазерного излучения обеспечивает диаметр воздействующего пятна на поверхности мишени ∼ 2-3 мм. Капли конденсированной фазы материала мишени 4, сформированные за счет конденсационного механизма, движутся
перпендикулярно поверхности мишени, формируя тем самым поток наночастиц серебра.
В результате реализации данного метода производятся водные суспензии наночастиц серебра и полимерообразующих веществ, причем наноразмерный характер и химическая
чистота частиц серебра были подтверждены данными атомно-силовой и электронной
микроскопии, лазерным зондированием и рентгеноструктурным анализом. В дальнейшем
после выпаривания воды формируются полимерные пленки, содержащие наночастицы
серебра. Преимуществами данного способа являются:
1. Техническая простота принципиальных модулей.
2. Химическая чистота получаемых наночастиц металлов (плазма и пары выталкивают
атмосферу из зоны формирования).
3. Процесс получения суспензий наноразмерных частиц практически не зависит от типа улавливающей среды и ее физико-химических свойств, т.е. возможно получение суспензий наночастиц металлов в совершенно разных средах, за исключением агрессивных к
материалу наночастиц.
Источники информации:
1. Parkansky N., Alterkop B., Boxman R.L., Goldsmith S., Barkay Z., Lereah Y. Powder
Technology. - Vol.150. - No. 36. - 2005.
2. Бураков В.С., Савастенко Н.А., Мисаков П.Я., Тарасенко П.В. Труды ИМАФ НАНБ. С. 435-437, 2005.
3. Симакин А.В., Воронов В.В., Шафеев Г.А. Труды института общей физики им. Прохорова. Т.60. - С. 83-107, 2004.
4. Goncharov V.K., Kozadaev K.V., Ismailov D.F., Puzyrou M.V. Optical memory & Neural
Networks (Information Optics) 2007. - Vol. 16. - No. 4. - P. 254-262.
5. Козадаев К.В. Формирование наночастиц металлов методом лазерной эрозии и автоматизированная оценка их параметров: Автореф. дис. канд. ф.-м. н. - Минск: БГУ, 2009. 23 с.
6. Гончаров В.К., Козадаев К.В., Пузырев М.В., Стецик В.М. - ИФЖ - Т. 82. - № 4. 2009. - С. 638-642.
7. Гончаров В.К., Козадаев К.В., Пузырев М.В., Попечиц В.И. - ЖПС. - № 6. - 2008. С. 903-908.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
153 Кб
Теги
by15112, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа