Лазерно-плазменный синтез гибридных маетриалов на основе углеродных наноструктур (этап 2)

Объекты исследования: лазерно-плазменные (ЛП) технологии на основе пульсирующей с высокой (~100 кГц) частотой лазерной плазмы, технические средства для ЛП технологий и плазмохимические процессы при ЛП воздействии на газовые потоки. Цели (2019 г.): подготовка экспериментальной установки для проведения лазерно-плазменного (ЛП) синтеза в широких диапазонах экспериментальных условий по средней мощности (до 2,5 кВт) и интенсивности луча (до 2 - 3 ГВт/см²), скорости потока (до 500 м/с) и/или давлению газа в плазмохимической камере (1 - 5 атм.); проведение экспериментов по ЛП синтезу углеродных гибридных наноструктур. С целью разработки методики и определения условий синтеза наночастиц оксида железа на поверхности углеродных нанотрубок (УНТ) методом лазерной активации разработана модель реактора, позволяющего синтезировать наночастицы оксида железа на поверхности УНТ методом лазерной активации. Структура полученных образцов исследована методами растровой электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС). Синтез нанокристаллов оксида железа FeO подтверждается методом КРС. На основе численного моделирования конфигурации электрического поля в новом квазицилиндрическом СВЧ резонаторе на ТH012-моде разработан и изготовлен плазмотрон, способный работать в трёх режимах: СВЧ плазмотрон, лазерный плазмотрон, а также плазмотрон, где инициация лазерной плазмы происходит на фоне опорной СВЧ плазмы. Разработанный плазмотрон позволит вести синтез алмазоподобных покрытий при давлении выше атмосферного. Отметим, что при финансовой поддержке гранта фонда «Сколково» разработан и создан в ИЛФ СО РАН «Опытно-промышленный образец 5-кВт многофункциональной ЛП технологической установки «ЛПТУ-5МФ.о» с уникальной 5-кВт импульсно-периодической (~100 кГц) СО₂ лазерной системой генератор - усилитель, которая открыла новые возможности в разработке промышленных ЛП технологий. Полученные впервые гибридные наноматериалы на основе углеродных нанотрубок с осажденными на них наночастицами оксидов металлов перспективны для применения в электрохимических приложениях (суперконденсаторах и Li-ионных аккумуляторах).