Функциональные разветвленные сети на основе одностенных углеродных нанотрубок, жгутов из них и графеновых моно-/слоистых чешуек для эмиссионной электроники: новые технологические решения и прикладные разработки

Отчет содержит результаты решения задач, направленных на поиск и разработку технологического решения для получения качественной наносварки нанообъектов (ОУНТ, их жгутов и графеновых моно-/слоистых чешуек), а также работ по созданию вычислительно-технологической платформы (ВТП). 1) Разработка стратегии нового научно-методического численного аппарата (НМЧА) вычислительно-технологической платформы (ВТП). 2) Разработка поэтапной схемы реализации первого направления НМЧА, обеспечивающего планируемый эксперимент для получения априорной информации о достижении качества наносварки в ходе облучения лазером массива из ОУНТ, их жгутов и графеновых моно-/слоистых чешуек (нанообъектов для будущей 3D-сети). 3) Разработка блока НМЧА для выявления оптимальных длины волны лазера и длительности импульса при заданной мощности. а) Развитие имеющегося у коллектива пакета Mizar (nanokvazar.ru), точнее блока вычисления оптических параметров, обусловленных междузонными переходами электронов наноструктур при взаимодействии с фотонами. Предполагается совершенствовать методику вычисления матрицы электрон–фотонного взаимодействия, учитывая не только межзонные, но и внутризонные переходы. Разработка методики моделирования процесса теплопереноса в наноструктурах с учетом и теплоотвода излучением, её алгоритмизация и программная реализация в рамках пакета Mizar. б) Развитие методики вычисления оптических параметров, спектров поглощения, отражения для волн различной поляризации, её алгоритмизация и программная реализация в рамках пакета Mizar. в) Развитие другого имеющегося у коллектива пакета Kvazar (nanokvazar.ru). Разработка методики молекулярно-динамического моделирования процесса наносварки при поглощении энергии лазерного луча с учетом кондуктивного теплоотвода и радиационного (излучательного). Её алгоритмизация и программная реализация в рамках пакета Kvazar. 4) Экспериментальная верификация созданного блока НМЧА на известных материалах. 5) Разработка стратегии создания нового лазерно-технологического инструментария (ЛТИ) в рамках ВТП. 6) Работы по синтезу однослойных углеродных нанотрубок с заданными характеристиками методом химического осаждения из газовой фазы на поверхности аэрозольного катализатора. 7) Работы по синтезу графена методом химического осаждения из газовой фазы с контролируемой геометрией кристаллитов. 8) Разработка и осуществления методики подготовки смесей из нанообъектов, методики эффективного выявления количественного состава, типа и геометрических параметров графеновых чешуек, ОУНТ и жгутов из них, наличия дефектов и оценка их количества. Проведение работ по подготовке смесей из нанообъектов. Исследование состава смесей, то есть типа и геометрических параметров графеновых чешуек, ОУНТ и жгутов из них, наличия дефектов и оценка их количества – то есть выявление экспериментальной информации, которая послужит входными данными для планируемого эксперимента с помощью НМЧА. 9) Проведение планируемого эксперимента для массива из нанообъектов. Выявление длины волны/длин волн соответственно максимумам поглощения, длительности импульсов для разных мощностей – то есть априорной информации, которая по результатам планируемого эксперимента обеспечит качественную наносварку. 10) Разработка методики поэтапной процедуры воздействия лазера на смеси нанообъектов. Экспериментальная верификация результатов планируемого эксперимента. Синтез наноматериала, получение серии образцов 3D-сеток с различным массовым содержанием компонентов. 11) Разработка плана мероприятий по оценке качества наносварки и физических параметров полученного наноматериала. Проверкой качества наносварки, измерения проводимости и твердости. Уточнение параметров и режима лазерного облучения для обеспечения максимального качества сварки.