Особенности моделирования плазменного синтеза унс в жидкой среде

Разработка углеродных наноструктурированных (УНС) материалов для промышленного применения является актуальной задачей, учитывая их широкое использование в различных отраслях. Основной целью исследования было рассмотреть особенности метода плазменного синтеза УНС в жидкой среде и подход определения рациональных параметров технологического процесса. Рассмотрены материалы, получаемые электродуговым методом в жидкой среде, и сама установка синтеза. Показаны существенные отличая синтеза УНС в жидкой среде от использования традиционной газовой буферной среды. Обозначены методы математического моделирования, позволяющие описывать плазменные процессы применительно к рассматриваемому синтезу. Показана целесообразность использования кинетического подхода для моделирования плазменных процессов синтеза УНС в жидкой среде. Использование системы уравнений Больцмана для каждого вида компонента плазмы межэлектродного пространства, дополненных условием парных упругих и неупругих столкновений, позволяет рассматривать процессы движения и взаимодействия частиц. Это дает возможность прогнозировать образование в плазме кластерных групп со связями С-С, С=С формирующих пентагоны и гексагоны, которые образуют архитектуру УНС и определяют количественный выход продукта синтеза. Дополнение модели системой уравнений Максвелла, позволяет описать параметры электромагнитного поля, а использование уравнения теплопроводности Фурье с учетом подвижных границ системы выполнить расчет температурного поля объекта и найти начальные скорости и энергии частиц. Предложенный подход математического моделирования плазменного синтеза, позволяет найти рациональные технологические условия синтеза УНС в жидкой среде, определяющие получение конечного продукта с заданными свойствами и максимальным выходом.