Математическое моделирование электроимпульсного метода получения нанодисперсных систем в жидких средах
Дителева А.О., Кукушкин Д.Ю., Слепцов В.В., Цырков Р.А.
Ключевые слова: НАНОДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ИМПУЛЬСНЫЙ ПРОБОЙ, ВЗРЫВНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ
Аннотация
Разработка новых наноматериалов для применения в электронике, энергетике и медицине остается актуальной задачей современной науки. Среди методов получения наночастиц электроимпульсный метод выделяется высокой эффективностью, однако его оптимизация требует детального понимания физико-химических процессов, сопровождающих разряд в жидкостях. Несмотря на значительный объем исследований, вопросы математического описания эрозионных процессов и формирования наночастиц остаются недостаточно изученными. Целью данной работы является разработка физико-математической модели импульсного электрического разряда в жидкости для прогнозирования характеристик, синтезируемых нанодисперсных систем и автоматизации процесса их получения.В данной работе представлено комплексное исследование процессов импульсного электрического разряда в жидкостях, направленное на создание математической модели, прогнозирующей параметры синтеза наночастиц металлов. Основное внимание уделено анализу физических механизмов пробоя (ударная ионизация, автоэлектронная эмиссия) и эрозии электродов, сопровождающейся взрывной электронной эмиссией (ВЭЭ). На основе модифицированной модели Г.А. Месяца, учитывающей коническую геометрию микроострий и теплоперенос, разработаны уравнения, связывающие длительность импульса (1–10 нс), напряжение (5–10 кВ) и межэлектродный зазор (50–200 мкм) с концентрацией синтезируемых наночастиц.
Экспериментальная установка и система контроля параметров разряда, позволила получить коллоидные растворы серебра с контролем концентрации in situ. Использование метода взвешивания сухого остатка подтвердило, что расчетные значения концентрации демонстрируют среднее отклонение от экспериментальных данных на 7.6%, что свидетельствует о высокой точности модели.
Mathematical modeling of an electric pulse method for obtaining nanodisperse systems in liquid media
Diteleva A.O., Kukushkin D.Y., Sleptsov V.V., Tsyrkov R.A.
Keywords: NANODISPERSE SYSTEMS, MATHEMATICAL MODELING, PULSE BREAKDOWN, EXPLOSIVE ELECTRON EMISSION, COLLOIDAL SOLUTIONS
