Введение
Глава 1. Анализ современного состояния исследований, производства и применения углеродных наноматериалов (УНМ) 14
1.1 Строение фуллереноподобных наноструктур 14
1.2 Способы получения УНМ 26
1.3 Механизм синтеза углеродных наноструктур 37
1.4 Аппаратура для синтеза углеродных наноструктур ГФХО 42
1.5 Потенциальные и реальные области применения углеродных нанотру-бок 58
1.6 Постановка задач исследований 71
Глава 2. Комплексные экспериментальные исследования процессов производства УНМ и их свойства 75
2.1 Определение состава и методов получения катализаторов 75
2.1.1 Термический метод 75
2.1.2 Синтез катализатора в аппарате пульсирующего горения 83
2.1.3 Золь-гель метод 89
2.2 Методы повышения эффективности катализаторов 100
2.3 Исследование кинетических особенностей синтеза УНМ 108
2.3.1 Термический метод 108
2.3.2 Синтез катализатора в аппарате пульсирующего горения 113
2.4 Исследование процессов и аппаратов синтеза УНМ 117
2.4.1 Реакторы с неподвижным слоем катализатора 117
2.4.2 Реакторы с виброожиженным слоем катализатора 124
2.5 Исследование методов и режимов очистки УНМ от примесей 134
2.6 Исследование свойств и диагностика УНМ «Таунит» 141
2.6.1 Морфологический и структурный анализ 141
2.6.2 Эмиссионные свойства 150
2.6.3 Свойства фрактальных образований 153
2.6.4 Определение характеристик пористой структуры, дисперсности и сорбционной емкости УНМ 155
Выводы по главе 2 164
Глава 3. Математические методы моделирования технологического процесса синтеза УНМ 166
3.1 Современные представления о механизмах образования и роста углеродных нанотрубок 166
3.2 Модель роста УНТ при газофазном химическом осаждении на катализаторе 168
3.3 Особенности механизмов процессов, протекающих в опытно-промышленном реакторе при синтезе УНТ 174
3.4 Тепловые модели основных зон опытно-промышленного реактора синтеза углеродных нанотрубок 180
3.4.1 Задача нестационарной теплопроводности для конечного цилиндра 182
3.4.2 Задача нестационарной теплопроводности для 3-слойного полого неограниченного цилиндра 184
3.4.3 Задача нестационарной теплопроводности для 3-слойной неограниченной пластины 187
3.4.4 Дифференциальное уравнение переноса тепла потоком, движущимся в режиме идеального вытеснения по каналу постоянного сечения 189
3.4.5 Задача нестационарной теплопроводности для полого неограниченного цилиндра 191
3.4.6 Задача нестационарной теплопроводности для плоской неограниченной пластины 193
3.5 Методика и алгоритм теплового расчета реактора синтеза УНТ 195
Выводы по главе 3 202
Глава 4. Проектирование и расчет оборудования для производства УНТ 203
4.1 Исходные данные и методология проектирования реакторов синтеза УНТ 203
4.2 Принцип действия и конструкции реакторов синтеза УНТ 213-
4.2.1 Реактор полунепрерывного принципа действия с неподвижным слоем катализатора 213
4.2.2 Реактор периодического действия с виброожиженным слоем катализатора 224*
4.2.3 Реактор синтеза углеродного наноматериала на базе аппарата пульсирующего горения 230
4.3 Установка для гранулирования катализатора и УНТ 237
4.4 Модернизация аппарата вихревого слоя для механоактивации сыпучих ингредиентов 244
Глава 5. Разработка технологической схемы и оборудования опытно-промышленного производства УНМ 247
5.1 Технологическая схема производства УНМ «Таунит» 247
5.2 Опытно-промышленный реактор полунепрерывного действия 250
5.3 Аппаратурное оформление технологической схемы синтеза УНТ 261
5.4 Материальный баланс процесса синтеза УНМ «Таунит» в опытно-промышленном реакторе 267
Глава 6. Разработка технологий применения унм«таунит» 275
6.1 Полимерные композиционные материалы (ПКМ), модифицированные УНМ «Таунит» .- 276
6.1.1 ПКМ с применением методов твердофазной экструзии (ТФЭ) 276
6.1.2 ПКМ на основе ароматического полиамида (фенилон С-2) 280
6.1.3 Конструкционные композиты на основе эпоксидно-диановых смол 287
6.1.4 Наномодифицированные композиты на основе каучука 289
6.2 Радиопоглощающие покрытия 292
6.3 Наномодифицированные материалы строительного назначения .299
6.4 Адсорбенты водорода . 304
6.5 Наномодифицированные мембраны 309
6.6 Интеркалированные УНТ 315
6.7 Другие применения УНМ «Таунит» 323
6.8 Рекомендации по выбору оборудования для подготовки УНМ «Таунит» к применениям 328
Выводы и практические рекомендации 336
Список литературы
