Вакуум как континуальная среда, формирующая энергетические неоднородности с высокой плотностью энергии в жидкой фазе

Изучен метод формирования наночастиц металлов в локализованном объеме с высокой плотностью энергии за счет протекания импульсного электрического разряда и эффекта кавитации. Рассмотрен механизм формирования энергетических неоднородностей, который обеспечивает генерацию наночастиц с высокой удельной энергоемкостью. Формирование динамической неоднородности осуществляется в три этапа. Происходит пробой межэлектродного пространства и формирование вакуумного объема, который заполняется парогазовой средой. В результате роста в пузырьке давления, зажигается импульсный газовый разряд, что приводит к генерации наночастиц метала. В результате возникает локализованный объем, в котором энергия в разряде достигает величины до 10⁶ К. Рост энергии в пузырьке приводит к его схлопыванию и наночастицы металла переходят из среды с высокой энергией (10⁶) в воду при комнатной температуре, что приводит к их закаливанию. Получаются особо чистые наночастицы различных металлов размером 5—15 нм, которые можно выращивать на монокристаллической поверхности кремния при комнатной температуре и позиционировать их на поверхность пористых материалов и изделий сложной конфигурации.

1. Щука А.А. Электроника / под ред. проф. А.С. Сигова. СПб.: БХВ-Петербург; 2005. 800 с.

2. Месяц Г.А., Проскуровский Д.Л. Импульсный электрический разряд. Новосибирск: Наука; 1984. 256 с.

3. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой искра, дуга. М.: Наука; 2000. 424 с.

4. Мельников П.И., Макаренко В.Г., Макаренко М.Г. Достижение высоких температур при сжатии газового пузырька. Прикладная механика и техническая физика. 2004; 45(4): 13—25. https://elibrary.ru/onmbwh

5. Кукушкин Д.Ю. Разработка физико-технических основ электроимпульсного метода синтеза наночастиц металлов и сплавов в жидкой диэлектрической среде: дисс. канд. техн. наук. М., 2019. 149 с.

6. Криставчук О.В., Сохацкий А.С., Козловский В.И., Ской В.В., Куклин А.И., В.В. Трофимов, Слепцов В.В., Нечаев, А.Н., Апель П.Ю. Структурные характеристики и ионный состав коллоидного раствора наночастиц серебра, полученного методом электроискрового разряда в воде. Коллоидный журнал. 2021: 83(4): 423—435. https://doi.org/10.31857/S0023291221040042

7. Ostroukhov N.N., Tyanginskii A.Yu., Sleptsov V.V., Tserulev M.V. Electric discharge technology of production and diagnosis of metallic hydrosols with nanosized particles. Inorganic Materials: Applied Research. 2014; 5(3): 284—288. https://doi.org/10.1134/S2075113314030113

8. Гоффман В. Г., Гороховский А.В., Бурте Э.П., Слепцов В.В., Горшков Н.В., Ковынева Н.Н., Викулова М.А., Никитина Н.В. Модифицированные титановые электроды для накопителей энергии. Электрохимическая энергетика. 2017; 17(4): 225—234. http://doi.org/10.18500/1608-4039-2017-17-4-225-234