Идентификации фуллеренов в структуре железоуглеродистых сплавов

В строительной индустрии широко применяются стали различного назначения, например, в качестве армирующего материала в железобетонных конструкциях. В нефтегазовой отрасли используются стальные сооружения для хранения и транспортировки взрывоопасных токсичных сред. При этом случаются катастрофические разрушения, которые указывают на недостаточно глубокие знания о процессах, происходящих в конструкционных материалах в процессе их нагружения. Исследования последних лет указывают на то, что многие свойства сталей закладываются на наноуровне при кристаллизации из расплава и термической обработке. Обнаружение и идентификация различными методами фуллеренов С60 и С70, которые являются самостоятельными нанообъектами в структуре железа, требует изучения влияния этих объектов на формирование свойств сталей. Атомы железа могут выступать в качестве катализатора и, взаимодействуя с крупными ароматическими структурами или фрагментами графитовых плоскостей, формируют объемные структуры типа фуллеренов. При этом возможно и обратное явление: влияние образовавшихся нанообъектов на структурирование атомов железа, поскольку размер фуллеренов сопоставим с размером устойчивого зародыша кристаллической фазы железа. В работе обсуждается вопрос о механизмах образования фуллеренов в сталях и чугунах. Наиболее сложной проблемой в исследованиях является идентификация фуллеренов спектральными методами вследствие малого количества выделяемых молекул. Для повышения чувствительности метода ИК-спектрометрии фуллеренов предлагается использовать бромид калия. Высушенный и измельченный осадок, полученный в результате растворения матрицы железа в сталях, смешивается с бромидом калия, при этом смесь окрашивается в ярко оранжевый цвет. Это свидетельствует о присутствии бромистых фуллеренов и о наличии фуллеренов в исследуемых образцах. Показано, что предложенный алгоритм подготовки пробы существенно повышает чувствительность метода.