наноалмазный материал, способ и устройство для очистки и модификации наноалмаза

изобретение относится к области получения наноалмазных порошков, нанотру- бок, луковичного углерода и других углеродных наноматериалов и продуктов на их основе.

известно алмазсодержащее вещество (патент рф Ns 2051092) в виде частиц округлой формы, содержащее углерод, водород, азот и кислород. вещество содержит рентгеноаморфную алмазную фазу и алмаз кубической модификации при следующем отношении, мае. - рентгеноаморфная алмазная фаза 10-30; алмаз кубической модификации 70-90; при соотношении элементов, мае. - углерод 78-90; водород 0,8-1,2; азот 1,5-4,5; кислород остальное с размером областей когерентного рассеяния 2-6 мм, площадью удельной поверхности 250-450 м /г и параметром кристаллической решетки (0,3562 ± 0,0003) мм, причем 10-20% поверхности содержит метальные, нитриль- ные, гидроксильные и оксикарбоновые функциональные группы общей формулы OR, где RCOH, COOH, C=C ₆ H ₄ O, и 1-2% поверхности занимают атомы углерода с некомпенсированными связями.

недостатком прототипа является низкое содержание кислородсодержащих групп, в связи с чем вещество обладает относительно невысокой седиментационной устойчивостью, и для дальнейшего применения этого материала требуется дополнительная модификация поверхности.

указанное вещество выбрано в качестве прототипа.

известен способ удаления примеси неалмазного углерода и устройство для его осуществления (патент рф JNb2019502). согласно указанному способу удаление при- меси неалмазных форм углерода из шихты искусственных алмазов осуществляют путем пропускания через нее озоно-воздушной смеси с одновременным нагревом до 120-400°C до полного выгорания неалмазного углерода. устройство для удаление примеси неалмазного углерода из шихты искусственных наноалмазов содержит сосуд для размещения шихты, нагреватель, генератор озоно-воздушной смеси и дополни- тельный сосуд для размещения шихты, соединенный с первым сосудом и имеющий большее, чем первый сосуд, проходное сечение по газу. также устройство снабжено нагревателем дополнительного сосуда. шихту, содержащую искусственные алмазы, помещают в нагреваемый сосуд, через который пропускают озоновоздушную смесь.

заменяющий лист (правило 26)

в сосуде происходит окисление неалмазных форм углерода. некоторое количество шихты увлекается током озоновоздушной смеси и газообразных продуктов окисления и переносится в дополнительный сосуд, который тоже заполнен шихтой и работает в качестве фильтр-затвора, в котором происходит улавливание мелких фракций алмаз- ных продуктов, выдуваемых из первого сосуда, и частичное окисление шихты для последующего ее использования в первом сосуде.

недостатком этого способа и устройства для удаления примеси неалмазных форм углерода из шихты искусственных алмазов путем пропускания через нее озоновоздушной смеси является неоднородность получаемого продукта по составу и раз- мерам частиц, что является следствием выбранного способа (неравновесное проведение процесса) и устройства, в котором априори предполагается наличие градиента плотности реагентов и продуктов как по диаметру, так и по длине реакционного объема. такой способ и устройство приводят к неравномерному и неполному окислению неалмазных форм углерода в составе шихтового материала, получению продукта с частично модифицированной поверхностью, выжиганию алмазных фракций малых размеров, уносу мелких фракций с газовыми продуктами окисления. способ и устройство предназначены только для очистки шихты искусственных алмазов, имеющих микроскопические размеры и не предназначены для получения других углеродсодер- жащих наноматериалов. указанные способ и устройства выбраны заявителем в качестве прототипа.

технической задачей предполагаемого изобретения является получение наноал- маза с модифицированной поверхностью, а также оптимизация процесса очистки углеродных наноматериалов от графита, аморфного углерода и газовых включений с одновременным проведением модификации поверхности углеродных нанообъектов кислородом и озоном.

для достижения поставленной задачи в наноалмазном материале, содержащем углерод, водород, азот и кислород, согласно изобретению, 20-50% поверхности материала занимают кислород- и азотсодержащие группы.

также в наноалмазном материале, содержащем углерод, водород, азот и кисло- род, согласно изобретению, дзета-потенциал водной суспензии материала в деионизо- ванной воде ниже — 45 мв.

для достижения поставленной задачи в способе очистки и модификации нано- алмаза, включающем пропускание через исходный материал газовой смеси при одно-

заменяющий лист (правило 26)

временном нагреве, согласно изобретению, через исходный материал пропускают смесь осушенного воздуха и/или кислорода и/или озона под давлением до 0,8 мпа, при этом исходный материал перемешивают и нагревают от +20 до +550°C. при этом перемешивание исходного материала производят направленными потоками газовой смеси и/или механическим устройством.

кроме того, для достижения поставленной задачи в устройстве для очистки и модификации наноалмазов, содержащем сосуд для размещения исходного материала, нагреватель, систему генерации газовой смеси, включающую генератор озоно- воздушной смеси, и систему фильтрации, согласно изобретению, система генерации газовой смеси снабжена концентратором кислорода, а также системой управления содержанием в газовой смеси каждого из компонентов.

а также, согласно изобретению, сосуд снабжен устройствами газового и механического перемешивания исходного материала, при этом устройство газового перемешивания включает трубки ввода газовой смеси, размещенные в сосуде ниже верх- него уровня слоя исходного материала, и прерыватели газового потока, обеспечивающие поочередное попарное включение диаметрально расположенных трубок, а устройство механического перемешивания выполнено в виде электромеханической мешалки с лопастями, установленной в донной части сосуда.

кроме того, согласно изобретению, система фильтрации представляет собой по- ристые фильтры, снабженные системой обратной импульсной продувки сжатым газом.

дополнительно устройство снабжено системой ввода инертного газа, нагреватель снабжен системой автоматического контроля и управления.

благодаря тому, что в наноалмазном материале 20-50% поверхности занимают кислород- и азотсодержащие группы, материал может быть использован в широком ряде композиционных материалов, например, для образования ковалентных связей с молекулами полимеров без дополнительной модификации поверхности наноалмаза, а также может быть использован как промежуточная структура для дальнейших поверхностных реакций для образования полимерных композитов и наночастиц широ- кого применения в биотехнологии, косметике и медицине.

наноалмазный материал, дзета-потенциал водной суспензии которого в деиони- зованной воде ниже - 45 мв, обладает высокой коллоидной стабильностью в водных и других растворителях.

заменяющий лист (правило 26)

очистка исходного материала пропусканием смеси осушенного воздуха и/или кислорода и/или озона приводит к окислению азот-, водород- и углеродсодержащих функциональных групп и отдельных молекул, образующих химические и другие связи с поверхностными атомами частиц углеродных наноматериалов, происходит мо- дификация поверхности наночастиц - насыщение кислородом и озоном с образованием связей между атомами (молекулами) кислорода (озона) и атомами углерода и других элементов на поверхности наночастиц.

подача газовой смеси под давлением до 0,8 мпа позволяет интенсифицировать процесс очистки и модификации за счет создания условий для проникновения рабо- чего газа внутрь агрегатов и эффективного разрушения химических связей внутри продукта.

возможность нагрева исходного материала в диапазоне температур от +20 до +550 ⁰ C способствует минимизации выгорания целевого наноматериала за счет обеспечения оптимального температурного режима для конкретного вида материала. перемешивание исходного материала в процессе очистки способствует повышению однородности конечного продукта по размерам частиц за счет разрушения агрегатов углеродных наноматериалов и повышению эффективность окисления примесей. одновременное перемешивание механическим устройством и направленными потоками газовой смеси позволяет интенсифицировать процесс перемешивания. наличие концентратора кислорода позволяет производить очистку и модификацию наноалмазов кислородом или любым из вариантов смеси газов.

наличие системы управления содержанием в газовой смеси каждого из компонентов позволяет управлять составом смеси, а также дает возможность применить как смесь газов при любом соотношении компонентов, так и каждый компонент в от- дельности в зависимости от вида обрабатываемого углеродсодержащего материала.

наличие в сосуде устройств механического и газового перемешивания способствует повышению однородности конечного продукта по размерам частиц за счет разрушения агрегатов углеродных наноматериалов и повышению эффективность окисления примесей. пористые фильтры позволяют улавливать уносимы потоком газа наночастицы материала, а наличие обратной импульсной продувки позволяет очищать фильтр, возвращая при этом в сосуд наночастицы, таким образом, позволяет минимизировать потери конечного продукта.

заменяющий лист (правило 26)

наличие системы ввода инертного газа дает возможность гашения спонтанной реакции выгорания наночастиц и регулирования окислительных процессов.

наличие системы автоматического контроля и управления способствует регулированию процесса нагрева в большом диапазоне температур и дает возможность при- менения данного устройства для различных видов углеродсодержащих наноматериа- лов.

патентные исследования не выявили устройств, способов и вещества, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанные устройство, способ и вещество соответствуют критерию "новиз- на".

использование совокупности отличительных признаков также не известно, что говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".

кроме того, предлагаемое изобретение может быть использовано в промышленных масштабах и найдет применение, в частности, при изготовлении углеродных на- номатериалов, т.е. характеризуется критерием "промышленная применимость".

сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, таблицами и графиками, где на фиг. 1 - схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - диаграмма - выход фракций при последовательном центрифугирова- нии изначально полидисперсного заявляемого наноалмазного материала, обозначенного на диаграмме NdO, и наноалмазов кислотно-хромовой очистки, модифицированных путём прогревания на воздухе при 415 ⁰ C (обозначенных на диаграмме Ch St- 415C) и при 425 ⁰ C (обозначенных Ch St-425C) в течение 1 часа; на фиг. 3 - график - дзета-потенциал фракций наноалмазов в деионизованной воде, полученных путём последовательного центрифугирования (режимы из таблицы на фиг.з для Oz и Ch St) и их соответствующие средние размеры; данные приведены для заявляемого наноалмазного материала (обозначенного на графике Oz) и для нано- алмаза кислотно-хромовой очистки, модифицированного путём прогревания на воздухе при 415 ⁰ C в течение 1 часа (Ch St 415C); данные для промышленного образца RUDDMl приведены для сравнения; на фиг. 4 - график - дзета-потенциал для наноалмазных суспензий в широком диапазоне рн, образец NdO полидисперсного заявляемого наноалмазного материала, направление титрования было выбрано от рн 12 к 1.

заменяющий лист (правило 26)

наноалмазный материал, получаемый заявляемым способом очистки и модификации имеет ряд характерных особенностей.

так, рн для 10% раствора заявляемого наноалмазного материала в деионизован- ной воде равно 1,6-4,5, что существенно ниже чем рн для наноалмазов очищенных из шихты другими известными способами имеющие рн ~ 4,5 - 7,5. высокая кислотность заявляемого материала связана с присутствием на его поверхности широкого спектра сильнокислотных кислород- и азотсодержащих групп. ик спектры свидетельствуют о наличии на поверхности заявляемого наноалмазного материала карбоксильных, карбонильных, пероксидных, ангидридных, гидроксильных и других кислородсодержащих поверхностных групп, а также нитрогрупп, C-N=O, >N-NO ₂ , -CONH-, -CONH ₂ и других соединений. согласно спектрам рентгеновской фотоэлектронной эмиссии (рфэ), sp2 углерод в заявляемом материале практически отсутствует. содержание массовой доли окисляемого углерода определённого по стандартной методике - 0,5 мac.%, что меньше по сравнению с рядом образцов после жидкофазного окисления.

также согласно рфэ спектрам для C Is, о ls и N ls, помимо углеродных радикалов типичных для детонационных наноалмазов в целом, в заявляемом наноалмаз- ном материале возможно также существование атомов кислорода и азота с неском- пенсированными связями.

заменяющий лист (правило 26)

высокая плотность реакционных поверхностных групп и радикалов ставят заявляемый материал в особую группу наноалмазных материалов, которые могут быть использованы в широком ряде композиционных материалов, например, для образова- ния ковалентных связей с молекулами полимеров без дополнительной модификации наноалмазной поверхности (эстерификация, амидирование и другие связи); могут быть использованы как промежуточные структуры для дальнейших поверхностных реакций для образования полимерных композитов и наночастиц широкого применения в биотехнологии, косметике и медицине (прикрепление биомаркеров, адсорбция биомолекул, связывание свободных радикалов (антиоксиданты) и токсинов и другие применения). в силу большой плотности реакционно-способных групп дальнейшая функционализация наноалмазного материала в желательном направлении и образование ковалентных связей с другими структурными элементами могут быть легко осуществлены. следующей важной особенностью наноалмазного материала является высокий поверхностный заряд на поверхности наноалмазов в водных суспензиях (и ряде других растворителей), характеризуемый дзета-потенциалом. заявляемый материал демонстрируют высокий отрицательный дзета-потенциал для полидисперсного наноал- маза и особенно его фракций в деионизованной воде, превышающий по абсолютной величине дзета-потенциалы наноалмазов других известных способов очистки измеренных в тех же условиях. дзета-потенциал является одной из важнейших характеристик устойчивости коллоидных систем и в большой степени определяется химией поверхности наноалмазных частиц. это одна из характеристик, где особенности количества и состава кислород- и азотсодержащих поверхностных групп наноалмазного ма- териала играют определяющую роль в его необычных свойствах. полидисперсный наноалмазный материал образует стабильные, по крайней мере, в течение месяцев гидрозоли с содержанием алмаза до 20мac%. полидисперсный наноалмазный материал образует стабильные органозоли в ряде спиртов, масел, N-Methyl-2-Pyrrolidone и других растворителях. благодаря высокому поверхностному заряду ряд фракций за-

заменяющий лист (правило 26)

являемого материала легко образуют ярко выраженные фотонные структуры по сравнению с наноалмазами полученными другими методами очистки.

другой важной особенностью заявляемого наноалмазного материала является размерный фактор агрегатов первичных частиц. в настоящее время значительные усилия прикладываются для уменьшения размеров агрегатов детонационных наноал- мазов в суспензиях. заявляемый материал демонстрируют наибольшую дисперсность среди изученных полидисперсных (нефракционированных) детонационных наноал- мазов различных производителей в водных суспензиях, полученных при ультразвуковой обработке. типичные средние размеры агрегатов полидисперсных наноалмазов различных производителей соответствуют 230-400нм. средний размер агрегатов полидисперсного наноалмаза, полученного по способу, описанному в патенте рф N° 2019502, при распускании в деионизованной воде после соникирования составляет 200-220 нм, в то время как средний размер полидисперсного заявляемого наноалмазного материала, полученного заявляемым способом заметно меньше (180нм и ниже в зависимости от режимов газофазного термирования). соответственно, доля первичных частиц и агрегатов малых размеров для заявляемого материала после озоновой/кислородной очистки/модификации превышает их содержание при фракционировании в равных условиях по сравнению с образцами полученными другими методами очистки алмазной шихты. это связано с тем, что при озоновой очистке/модификации перешейки между первичными частицами заметно истончаются, что помогает их де- сагрегированию в условиях активного диспергирования, приводящее к значительному увеличению доли малых фракций и первичных частиц.

заменяющий лист (правило 26)

описанный материал получают следующим способом.

исходный материал (углеродный нанопродукт) представляет собой смесь графита, аморфного углерода (другие формы углерода), наноалмазов, углеродных нанот- рубок, фуллеренов, металлов и газов, адсорбированных на поверхности частиц ис- ходного материала. для полезного применения основной интерес представляют углеродные наноматериалы.

в процессе синтеза наноматериалов, например, наноалмазов, содержание алмазной фазы в углеродном нанопродукте разных производителей составляет 50-85%. состав и содержание металлических и газовых примесей варьируются в широких преде- лах (например, содержание металлов 4-20%). содержание графита в синтезируемых углеродных нанотрубках составляет ~ 15%.

для получения наноматериалов, пригодных для использования в нанотехноло- гиях, необходимо провести очистку исходного материала от примесей металлов, газов и других форм углерода, и кондиционирование наноматериала, которое включает фракционирование и модификацию поверхности частиц.

очистку от примесей металлов проводят кислотной обработкой с использованием любой из существующих технологий. после удаления примесей металлов исходный материал представляет собой смесь частиц целевого и примесных углеродсодер- жащих материалов, имеющих широкое распределение по размерам - от наночастиц (характерный размер нескольких нанометров) до агрегатов, представляющих объединение микрочастиц и имеющих характерные размеры 10 мкм. исходный материал сушат до остаточной влажности не более 3% , механически размалывают до размеров частиц не более 1 мкм.

на следующем этапе исходный материал очищают от примеси других форм уг- лерода (аморфный углерод, графит) и газов. выбор оптимального диапазона температур, температуры проведения процесса и скорости выхода на стационарную температуру обеспечивает эффективное удаление примесей и получение целевого продукта.

очистку и модификацию наноалмаза осуществляют путем пропускания через исходный материал газовой смеси при одновременном нагреве, при этом через ис- ходный материал пропускают смесь осушенного воздуха и/или кислорода и/или озона под давлением до 0,8 мпа, в процессе обработки исходный материал перемешивают одновременно механической мешалкой и направленными потоками газовой смеси и нагревают от +20 до +55O ⁰ C.

заменяющий лист (правило 26)

аморфный углерод и графит, покрывающие агрегаты полезных углеродных на- нопродуктов, подвергаются послойному окислению с переходом в газообразные продукты. рабочий газ и газообразные продукты горения проникают в поры агрегатов, вызывают разрушение агрегатов на отдельные частицы. на поверхности частиц углеродных наноматериалов происходит окисление с последующим удалением небольших адсорбированных молекул, и окисление функциональных групп атомов, химически связанных с атомами поверхности наночастиц. совокупность этих процессов приводит к изменению химического состава поверхностного слоя углеродных наночастиц, называемому модификацией поверхности. хими- ческий состав поверхностного слоя наночастиц влияет на их свойства, проявляемые при дальнейшем использовании (например, повышает седиментационную устойчивости в жидких средах).

интенсивное перемешивание исходного материала позволяет повысить эффективность окисления примесей. устройство для очистки и модификации наноалмазов содержит сосуд 1 для размещения исходного материала, нагреватель 2, систему генерации газовой смеси и систему фильтрации 3. система генерации газовой смеси снабжена концентратором кислорода 4, озонатором 5 и осушителем воздуха, а также системой управления содержанием в газовой смеси каждого из компонентов 6. сосуд снабжен устройствами механического и газового перемешивания исходного материала, при этом устройство механического перемешивания выполнено в виде электромеханической мешалки 7 с лопастями, установленной в донной части сосуда, устройство газового перемешивания включает г-образные трубки 8 ввода газовой смеси, размещенные в сосуде ниже верхнего уровня слоя исходного материала, и пре- рыватели газового потока, обеспечивающие поочередное попарное включение диаметрально расположенных трубок.

система фильтрации представляет собой пористые фильтры 3, снабженные системой обратной импульсной продувки сжатым газом.

устройство также содержит систему ввода инертного газа, устройство для дест- рукции остаточного озона и газоанализатор для контроля содержания озона в воздухе рабочей зоны. также устройство снабжено системой контроля и управления 9 всеми процессами.

заменяющий лист (правило 26)

для обеспечения требуемого температурного режима, по боковой и донной поверхностям сосуд 1 оснащен нагревателями 2. обе группы нагревателей независимо управляются системой автоматического контроля и управления 9 температурой в реакционном объеме. устройство работает следующим образом.

для проведения очистки исходный материал помещают в сосуд 1. из системы генерации газовой смеси через систему ввода в сосуд подается рабочий газ, содержание в котором каждого из компонентов посредством клапанной системы может варьироваться от 0 до 100% в зависимости от вида обрабатываемого материала. подача рабочего газа в сосуд осуществляется поочередным попарным задействованием диаметрально расположенных г-образных трубок 8. такой ввод рабочего газа обеспечивает газовое перемешивание исходного материала в процессе очистки. при этом одновременно может быть включена мешалка 7 для обеспечения механического перемешивания. в процессе очистки осуществляется нагрев исходного материала от +20 до + 550°C, в зависимости от вида обрабатываемого материала, при этом нагреватели управляются системой автоматического контроля и управления температурой в реакционном объеме.

газообразные продукты окисления удаляются из реакционного объема током рабочего газа через специальные пористые фильтры 3, размеры и форма пор которых исключают вынос наночастиц. для очистки пор фильтров предусмотрена их обратная импульсная продувка сжатым газом.

для гашения спонтанной реакции выгорания наночастиц и регулирования окислительных процессов применяется система ввода инертного газа (углекислого газа).

экспресс-анализ готовности наноматериалов осуществляется путем визуального контроля: изменение цвета исходного продукта с черного на серый, светло-серый, что свидетельствует о завершении окисления аморфного углерода и графита.

инструментальный анализ: определение содержания алмазной и неалмазной фаз углерода проводится различными методами.

варьируемые технологические параметры: объем загруженного в реактор угле- родного продукта, температурно-временные режимы нагрева углеродного продукта, состав рабочего газа, давление рабочего газа в системе, объем и скорость отвода газообразных продуктов окисления - выбирают, исходя из состава очищаемого (окисляемого) материала и требуемого вида конечного целевого нанопродукта.

заменяющий лист (правило 26)

пример 1.

по результатам исследований была проведена оценка доли поверхности занятой кислород- и азот содержащими поверхностными группами заявляемого наноалмазно- го материала. в методе настоящего изобретения создаются условия широкого доступа озона и кислорода к поверхности очищаемого/модифицируемого наноалмазного материала. количество остаточного неалмазного углерода также минимизировано. это даёт основание рассчитать долю поверхности наноалмазной частицы размера типичного для детонационных наноалмазов занятой кислородсодержащими группами. при этом для точности оценки этой характеристики были учтены возможные поверхностные перестройки у наноалмазной частицы, стерические эффекты функциональных групп на поверхности и возможность образования агрегатов с жёсткими связями. подход атомистического моделирования позволяет это сделать с максимальной точностью.

таблица (фиг.2) иллюстрирует возможную долю поверхности для заявляемого наноалмазного материала частиц размером ~4-нм занимаемую кислород- и азотсодержащими группами и демонстрирует, что эта доля для заявляемого материала может заметно превышать ранее описанное количество поверхностных групп в детонационных наноалмазах [патент рф 2051092]. в расчёты был также включен агрегат наноалмазного материала, состоящий из плотноупакованных первичных частиц свя- занных ковалентными связями. некоторые из характерных функциональных групп были расположены на свободной поверхности первичных частиц и агрегата с учётом стерических эффектов, и затем рассчитан элементный состав первичных частиц и их малых агрегатов. как видно из таблицы (фиг. 2), более 30% поверхности жёстко связанных наноалмазных частиц образующих агрегаты малых размеров может быть за- нято кислород- и азотсодержащими группами. высокая доля поверхности, покрытой кислород- и азотсодержащими группами, сохраняется даже при учёте бакификации части граней (последний ряд таблицы). при этом расчётное содержание с, H, N и о хорошо согласуется с анализом содержания этих элементов определенное стандартным методом сжигания образца (например, в одной из партий заявляемого наноал- мазного материала содержание с 83.8мac.%, H - 0.3%, N - 2.3%, несгораемый остаток 0.5мac.%, кислород - остальное (13.1%)).

для сравнения, алмазсодержащее вещество, описанное в прототипе, содержит карбоксильные, хинонные, метальные, гидроксильные, карбонильные, лактонные,

заменяющий лист (правило 26)

нитрильные и гидроперекисные поверхностные функциональные группы, занимающие 10-20% поверхности алмазсодержащего вещества.

пример 2.

несколько методов анализа могут быть применены для экспериментального оп- ределения качественного и количественного состава поверхностных функциональных групп, например полярография, титрование, ик-спектроскопия, рфэ, состав газов при нагревании частиц и другие методы. в прототипе описывается метод определения общего количества кислородсодержащих поверхностных групп по реакции с металлическим калием, на основе этого метода количество кислородсодержащих по- верхностных групп составило от 10 до 20% поверхности образцов. заявляемый нано- алмазный материал значительно отличается составом и долей поверхности частиц занятой кислород- и азотсодержащими функциональными группами. доля кислород- и азотсодержащих функциональных групп в заявляемом материале может превышать 20-25% поверхности наноалмаза. пример з.

образец наноалмазного материала был получен заявляемым способом путем обработки углеродного материала в заявляемом устройстве. далее было произведено фракционирование центрифугированием полученного полидисперсного наноалмаза и результаты фракционирования сравнены с наноалмазами кислотной очистки модифи- цированных в воздушном потоке при 415 ⁰ C и 425 ⁰ C в течение 1 часа. заявляемый на- ноалмазный материал легко фракционируется центрифугированием (фиг. 3), доля малых фракций после озоновой очистки/модификации наивысшая при фракционировании при равных условиях по сравнению с образцами после окисления на воздухе (фиг. 3, 4). это связано с тем, что при озоновой очистке/модификации перешейки ме- жду первичными частицами заметно истончаются, что помогает их десагрегированию в условиях активного диспергирования, приводящее к значительному увеличению доли малых фракций и первичных частиц.

измерения размеров частиц производились методом фото-корреляционной спектроскопии на приборах весkmап-соultеr N5 (сша) и маlvеrп ZеtаSizеr Nano ZS (великобритания).

пример 4.

образец наноалмазного материала был получен заявляемым способом путем обработки шихты в заявляемом устройстве.

заменяющий лист (правило 26)

характерной особенностью заявляемого наноалмазного материала является высокий отрицательный электрокинетический или дзета-потенциал для полидисперсного наноалмазного материала, и особенно его фракций в деионизованной воде (фиг. 5), превышающий по абсолютной величине дзета-потенциалы наноалмазов других из- вестных способов очистки. таким образом, водные суспензии наноалмазного материала имеют дзета-потенциалы заметно более электроотрицательные, чем дзета- потенциалы суспензий наноалмазов, полученных другими методами очистки/модификации подготовленных тем же способом для измерений. сравнение было проведено нами как для наноалмазных порошков других производителей, так и вод- ных суспензий наноалмазов различных производителей. сравнение производилось для одних и тех же концентраций суспензий (0.1мac% и 0.01мac%) методом лазерной допплеровской велосиметрии с использованием прибора маlvеrп ZеtаSizеr Nano ZS (великобритания). на графике (фиг. 5) показано, что суспензии фракций заявляемого наноалмазного материала показывают значительно более высокие по величине дзета- потенциалы по сравнению с фракциями наноалмазов кислотно-хромовой очистки модифицированных путём прогревания на воздухе при 415 ⁰ C (Ch St 415C) в течение 1 часа и фракции промышленного наноалмаза RUDDMl. таким образом, характерной особенностью заявляемого наноалмазного материала является дзета-потенциал суспензий в деионизованной воде ниже примерно -45мB. пример 5.

образец наноалмазного материала был получен заявляемым способом путем обработки углеродного материала в заявляемом устройстве.

еще одной отличительной особенностью суспензий заявляемого наноалмазного материала является высокий отрицательном дзета-потенциал полидисперсного нано- алмаза и его фракций в широкой области значений рн (фиг. 6). по сравнению с характеристиками других наноалмазных материалов заявляемый материал показывает низкие значения дзета-потенциалов в необычайно широком диапазоне рн, что весьма редко встречается у наночастиц. данное свойство вещества важно для медицинских и биотехнологических применений, где рн среды варьируется в широком диапазоне. пример 6.

образец наноалмазного материала был получен заявляемым способом путем обработки шихты в заявляемом устройстве. заявляемый наноалмаз и фракция наноалмаза кислотно-хромовой очистке подвергнутая дальнейшей очистке ионно-обменными

заменяющий лист (правило 26)

смолами, фракционированию и прогреву в воздушной атмосфере при 300 ⁰ C ₅ были замешаны в метил-метакрилате (мономер для полимера широкого использования - по- ли-метилметакрилата) и подвергнуты ультразвуковой обработке в течение 2 минут. образцы сравниваемого материала осели в суспензии в течение минут, в то время как образцы заявляемого материала демонстрировали высокую седиментационную устойчивость, по крайней мере, в течение недели (вплоть до настоящего времени наблюдения). таким образом, благодаря особой химии поверхности заявляемого материала производство ряда полимерных композитов может быть значительно упрощено благодаря «ecтecтвeннoй» седиментационной устойчивости HAO в суспензиях моно- меров или суспензиях полимеров в различных растворителях.

заменяющий лист (правило 26)