Особенности синтеза композиционного материала на основе диоксида кремния и углеродных нанотрубок

На сегодняшний день существует множество работ, показывающих эффективность использования угле- родных нанотрубок в качестве присадок к композитам. Особенно удачно их применение в полимерах, однако эффективность их использования в керамиках оставляет много вопросов. Цель статьи - изучение влияния до- бавки углеродных нанотрубок на свойства керамики. Для этого в качестве модельной среды был взят чистый кремнезём, полученный методом гидролиза тетраэтоксисилана в щелочной среде. Полученные гранулы мате- риала хорошо спекались при 900 °С, и было решено компаундировать этот материал углеродными нанотруб- ками. В зависимости от способа введения результат оказался диаметрально противоположным. Нанотрубки, вводимые в процессе синтеза кремнезёма, играли роль в формировании зёрен диоксида кремния и эффективно уплотняли материал, повышая его твёрдость. Напротив, нанотрубки, выращенные в порах керамики, раскли- нивали зёрна диоксида кремния, отчего материал становился мягче. В первом случае важно отметить, что на процесс формирования керамики не влияет синтез нанотрубок. В свою очередь, нанотрубки всегда влияют на процесс формирования керамики. Это влияние приводит к изменению структуры зёрен керамики и, как следствие, механизма взаимодействия между ними, что, в свою очередь, меняет плотность и прочность керамики. Во втором случае, чтобы вырастить нанотрубки в порах и полостях керамического материала, нужно прежде напитать керамический материал катализатором. Таким образом, возникает требование к прекурсо- ру катализатора - это отсутствие взаимодействия его с керамикой. Вторым требованием, очевидно, будет являться требование к инертности керамики, как к катализатору, так и ко всему процессу синтеза. Кроме того, необходимо, чтобы в процессе синтеза не менялась структура пор, т. е. они не закрывались в процессе синтеза нанотрубок, а обеспечивали транспорт исходных материалов и продуктов реакции. Таким образом, были описаны два механизма, влияющие на формирование композитного керамического материала. Описываемый композит может быть использован в ракетно-космической отрасли для компаун- дирования керамических обтекателей и теплоизоляции.