Введение
ГЛАВА 1. Структура, физические свойства графита и интеркалированных соединений графита 28
1.1. Природный графит 28
1.2. Структура графита 29
1.3. Электропроводность графита 38
1.3.1. Теория электропроводности квазидвумерных графитов 42
1.4. Интеркалирование слоистых структур 44
1.5. Кристаллическая структура интеркалированных соединений графита 49
1.6. Методы синтеза интеркалированных соединений графита 55
1.7. Энергетический спектр носителей тока в графите 57
1.8. Энергетический спектр интеркалированых соединений графита 63
ГЛАВА 2. Методики измерений и синтез интеркалированных соединений графита акцепторного типа, окисленного графита, низкоплотных углеродных материалов 68
2.1. Методики измерений 68
2.1.1. Рентгенофазовый анализ 68
2.1.2. Исследование процесса внедрения H2SO4 в графит методом рентгенофазового анализа in situ 70
2.1.3. Калориметрическое и потенциометрическое (in situ) исследование реакций внедрения серной кислоты в графит 73
2.1.4. Элементный анализ 76
2.1.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 77
2.1.6. Сканирующая электронная микроскопия и локальный рентгеноспектральный анализ 77
2.1.7. Спектроскопия комбинационного рассеяния 78
2.1.8. Определение механических характеристик графитовой фольги
2.1.9. Методика определения коэффициента Пуассона графитовой фольги 83
2.1.10. Термогравиметрический анализ 85
2.1.11. Определение удельной поверхности и объема пор 86
2.1.12. Измерение теплопроводности 87
2.1.13. Определение удельной теплоемкости 90
2.2. Синтез интеркалированных соединений графита 90
2.2.1. Графиты, используемые для синтеза интеркалированных соединений 90
2.2.2.Прекурсоры для получения интеркалированных соединений графита и модифицированных низкоплотных углеродных материалов 91
2.2.3. Синтез интеркалированных соединений графита двухсекционным газофазным методом 92
2.2.4. Синтез интеркалированных соединений графита монохлорида йода 94
2.2.5. Жидкофазный метод синтеза интеркалированых соединений графита 96
2.2.6. Синтез гетероинтеркалированных соединений графита 97
2.2.7. Получение окисленного графита 101
2.3. Получение и модификация низкоплотных углеродных материалов 101
2.3.1. Лабораторная и опытная линии для получения гибких графитовых фольг и низкоплотных углеродных материалов 101
2.3.2. Установка модификация низкоплотных углеродных материалов пиролитическим углеродом 107
2.3.3. Динамика пироуплотнения графитовой фольги в зависимости от ее плотности 111
2.3.4. Модифицирование графитовой фольги продуктами термолиза полимеров и оксидом бора 115
2.3.4.1. Получение и идентификация поли(гидрокарбина) и поли(нафталингидрокарбина) 115
2.3.4.2. Модифицирование графитовой фольги полимерами 117
2.3.4.3. Модифицирование графитовой фольги оксидом бора 118
- 4 2.4. Методики измерения гальваномагнитных и электрофизических свойств интеркалированных соединений графита и низкоплотных углеродных материалов 119
2.4.1. Монтаж образцов интеркалированных соединений графита 119
2.4.2. Ячейка для измерения электропроводности in situ 121
2.4.3. Низкотемпературная установка для измерения осцилляционных явлений 122
2.4.4. Бесконтактный метод измерения электропроводности 124
2.4.5. Четырхзондовый метод измерения электросопротивления 130
2.4.6. Экспресс метод измерения электросопротивления низкоплотных углеродных материалов 131
2.5. Методики создания высоких давлений 132
2.5.1. Методика создания высоких давлений при низких температурах 132
2.5.2. Установка для определения объемных свойств 136
2.5.3. Установка для создания высоких гидростатических давлений 141
ГЛАВА 3. Энергетический спектр и кинетические свойства носителей заряда у моноинтеркалированых и гетероинтеркалированных соединений графита акцепторного типа 144
3.1. Гальваномагнитные и осцилляционные эффекты у интеркалированных соединений графита акцепторного типа 144
3.1.1. Осцилляции Шубникова-де Гааза у интеркалированных соединений графита первой ступени. 147
3.1.2. Осцилляции Шубникова-де Гааза у интеркалированных соединений графита вторых ступеней 155
3.1.3. Эффект свернутой зоны Бриллюена у интеркалированных соединений графита акцепторного типа 165
3.1.4. Исследование осцилляций Шубникова де Гааза у интеркалированных соединений графита акцепторного типа под действием давления. 169
3.2. Эффект Шубникова де Гааза у гетероинтеркалированных соединений графита типа акцептор-акцептор 180
ГЛАВА 4. Электрофизические свойства интеркалированных соединений графита акцепторного типа 187
4.1. Температурная зависимость сопротивления интеркалированных соединений графита акцепторного типа в направлении базисной плоскости 190
4.2. Зависимость электропроводности интеркалированных соединений графита акцепторного типа от параметров энергетического спектра носителей заряда 193
4.3. Исследование электропроводности интеркалированных соединений графита с серной кислотой in situ 199
4.4. Особенности электрон-фононного, фонон-фононного взаимодействий у интеркалированных соединений графита при фазовых переходах 203
4.5. Особенности электрофизических свойств у интеркалированных соединений графита с хлоридом алюминия первой ступени при фазовом переходе типа двухмерного плавления 212
4.6. Исследование фазового перехода типа двухмерного плавления у интеркалированных соединений графита монохлорида йода второй ступени под высоким давлением 216
4.7. Дилатометрические исследования интеркалированных соединений графита монохлорида йода 2-ой ступени 218
4.8. Модель электропроводности интеркалированных соединений графита
акцепторного типа вдоль оси "с" 223
Глава 5. Механические, электрофизические, физико-химические свойства материалов на основе терморасширенного графита 229
5.1. Механические свойства гибкой графитовой фольги 230
5.2. Сжимаемость, восстанавливаемость и коэффициент Пуассона гибкой графитовой фольги 243
5.3. Влияние примесей в исходном природном графите на физико химические свойства гибкой графитовой фольги 245
5.4. Температурная зависимость теплоемкости графитовой фольги 249
- 6 5.5. Температурная зависимость коэффициента теплопроводности гибкой графитовой фольги 250
5.6. Электрофизические свойства графитовой фольги 255
5.7. Магнитотранспортные эффекты в графитовых фольгах с различной степенью графитации 259
5.7.1. Структурные особенности исследованных образцов гибкой графитовой фольги 259
5.7.2. Исследование температурной зависимости сопротивления, поперечного магнетосопротивления и эффекта Холла у графитовых фольг 261
5.8. Механические, электрофизические и физико-химические свойства химико-термически модифицированных графитовых фольг 270
5.8.1. Механические свойства модифицированных графитовых фольг 271
5.8.2. Особенности структуры модифицированной графитовой фольги 276
5.8.3. Электрофизические свойства модифицированных графитовых фольг 280
5.8.4. Исследование кинетики окисления исходной графитовой фольги и модифицированных пироуглеродом графитовых фольг 282
5.8.5. Термическая стабильность и механические свойства графитовой фольги графитовой фольги модифицированой оксидом бора 286
5.9. Электропроводность и теплопроводность бинарных композиционных материалов в системах диэлектрик-терморасширеный графит 295
Основные результаты и выводы 304
Заключение 308
Список публикаций по теме диссертации 310
Список литературы 335
