Введение
ГЛАВА 1 Аналитический обзор литературы 12
1.1. Понятие энергетической автономности устройств и механизмов 12
1.2. Термоэлектрические генераторы: принцип работы и особенности использования 13
1.3. Примеры использования термоэлектрических генераторов 19
1.4. Термитные материалы
1.4.1. Порошковые термитные материалы 23
1.4.2. Многослойные термитные материалы 26
1.4.3. Применение многослойных термитных материалов 29
1.4.4. Экспериментальные методы исследования последовательности фазовых превращений в многослойных структурах 31
1.4.5. Теоретическое определение и прогнозирование последовательности фазовых превращений в многослойных структурах 38
1.4.6. Математическое моделирование процесса волнового горения многослойных термитных материалов 48
1.5. Устройства накопления и хранения электрической энергии 53
Выводы по Главе 1 63
ГЛАВА 2 Методики проведения экспериментов и исследований 65
2.1. Подготовка подложек для осаждения многослойных структур 65
2.2. Нанесение многослойных структур с помощью магнетронного распыления..
2.2.1. Многослойные структуры Al-CuNx 65
2.2.2. Многослойные структуры Al-Ni 66
2.2.3. Автоматизация процесса создания многослойных термитных материалов 67
2.3. Подготовка и исследование образцов многослойных структур 71
2.3.1. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа 71
2.3.2. Контроль параметров многослойных структур с помощью растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии 72
2.3.3. Изотермический отжиг образцов 73
2.3.4. Рентгенофазный анализ 73
2.3.5. Измерение скорости распространения фронта экзотермической реакции с помощью высокоскоростной видеосъемки 73
2.4. Подготовка и исследование экспериментальных образцов суперконденсаторов з
2.4.1. Подготовка подложек для синтеза ориентированных массивов углеродных нанотрубок 75
2.4.2. Нанесение технологических слоев для синтеза углеродных нанотрубок 75
2.4.3. Синтез углеродных нанотрубок 75
2.4.4. Модификация поверхности углеродных нанотрубок 76
2.4.5. Исследование массивов углеродных нанотрубок методом спектроскопии комбинационного рассеяния 79
2.4.6. Методика сборки образцов суперкоденсаторов 80
2.4.7. Измерение электрофизических характеристик суперконденсаторов 81
ГЛАВА 3. Разработка конструкции термоэлектрической батареи 82
ГЛАВА 4. Разработка процессов формирования и исследование свойств элемента накопления энергии 85
4.1. Исследование влияния функционализации поверхности УНТ на характер осаждения слоев оксидов металлов 85
4.1.1. Исследование процесса функционализации поверхности УНТ перед осаждением методом SILAR 87
4.1.2. Исследование процесса функционализации поверхности УНТ перед осаждением методом атомно-слоевого осаждения 4.2. Исследование влияния толщины слоя оксида металла на емкостные характеристики суперконденсаторов 97
4.3. Экспериментальное исследование влияние толщины слоя оксида металла на емкостные характеристики суперконденсаторов 98
Выводы по Главе 4 103
ГЛАВА 5. Разработка процессов формирования и исследование свойств элементов выделения тепла 104
5.1. Изучение особенностей формирования и тепловых эффектов в многослойных термитных материалах Al-CuNx 104
5.1.1. Исследование влияния режимов процесса магнетронного распыления на состав осаждаемых слоев CuNx 105
5.1.2. Исследование тепловых и размерного эффектов в многослойных термитных материалах Al-CuNx 110
5.1.3. Исследование последовательности фазовых превращений в многослойных термитных материалах Al-CuNx в процессе нагрева 112
5.2. Математическое моделирование кинетики процессов в многослойных структурах Al-Ni 115
5.2.1. Общая постановка задачи 115
5.2.2. Одномерная формулировка задачи 117
5.2.3. Двумерная формулировка задачи 118
5.2.4. Численная схема для двумерного случая 119
5.2.5. Результаты математического моделирования
5.3. Изучение особенностей формирования, тепловых эффектов и скорости распространения фронта волнового горения в многослойных термитных материалах Al-Ni 129
5.4. Исследование возможности использования многослойных структур Al-Ni для запуска вторичных реакций 137
5.5. Теоретическое прогнозирование и экспериментальное определение последовательности фазовых превращений в многослойных структурах Al-Ni 140
5.5.1. Физико-химическая модель взаимодействия двух контактирующих твердых фаз 140
5.5.2. Предсказание последовательности образования соединений в системе Al-Ni . 141
5.5.3. Экспериментальное определение последовательности образования соединений в системе Al-Ni 149
Выводы по Главе 5 160
Основные результаты и выводы 161
Список используемых источников
