Рентгеноспектральные методы измерения степени упорядоченности углеродных наночастиц

В работе рассмотрены методы количественной оценки содержания упорядоченных структур в продуктах синтеза фуллероидных материалов, по спектрам характеристического рентгеновского излучения и дифракции рентгеновского излучения. Во введении показано, что применение углеродных фуллероидных материалов (фуллерены, фуллеренолы и их соединения, фуллероидные наночастицы) в качестве модификаторов свойств различных конструкционных материалов и пластификаторов бетонных смесей является в настоящее время одним из наиболее динамично развивающихся направлений в области нанотехнологий в строительстве. Методы и материалы. В настоящей работе применены следующие методы аналитического контроля: растровая микроскопия, локальный рентгеноспектральный анализ и рентгеновская дифрактометрия. Проводились исследования продуктов синтеза фуллероидных материалов: образцов фуллеренсодержащей сажи, собранной на разном расстоянии от зоны дугового синтеза. Результаты. Приведены растровые изображения продуктов синтеза с различными увеличениями, а также спектры рентгеновской флуоресценции и элементный состав продуктов синтеза. Проведен рентгенофазовый анализ продуктов синтеза. Показано, что анализ аморфной составляющей состава, которая является одним из продуктов выхода, позволит контролировать синтез на каждой стадии и при различных условиях его проведения. Обсуждение. Установлено, что однозначного ответа структурные и флуоресцентные спектры по составу продуктов синтеза не дают, так как процесс синтеза продуктов различной структуры обладает свойствами нелинейных динамических систем, которые характеризуются временной нелокальностью, немарковостью, эредитарностью и эргодичностью. Анализ нелинейной динамической системы. Для построения аттрактора динамической системы рассчитана корреляционная размерность, размерность фазового пространства и фрактальная размерность исследуемого процесса. Корреляционная размерность и размерность фазового пространства рассчитана по методу Такенса. Фрактальная размерность вычислена с помощью показателя Херста. Выводы. Для исследования динамики химических реакций, протекающих при дуговом синтезе, применена система дифференциальных уравнений Ресслера. Получено решение этой системы - аттрактор Ресслера - притягивающее множество траекторий на фазовом пространстве, которое по своему виду идентично изучаемому процессу, что позволяет оценить, опираясь на аттракторы, характерные для каждого образца (материала синтеза), на какой стадии находится процесс синтеза, и, построив дифференциальную модель, осуществлять управление для повышения качества продуктов выхода. Таким образом показана возможность оценки эффективности процесса синтеза фуллероидов, применяемых для модификации строительных материалов.