CC BY
198
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 537.5
И. Ш. Абдуллин, Ф. С. Шарифуллин
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ РАЗРЯД В ПРОЦЕССАХ НАНОСТРУКТУРНОЙ МОДИФИКАЦИИ МАТЕРИАЛОВ
Ключевые слова: ВЧразряд, поверхностные слои, наночастицы, наноматериалы, физико-механические свойства.
В статье приведен обзор отечественной и зарубежной литературы по исследованию свойств ВЧ разряда и его применению для модификации материалов различной физической природы. Определено, что воздействие потока ионов, создаваемого в плазме ВЧ разряда пониженного давления с продувом газа, позволяет осуществлять модификацию поверхностного слоя материала глубиной до 70 нм.
Keywords: RFdischarge, superficiality, nanoparticle, nanomaterials, physicomechanicalproperties.
In article review the literature of our country and foreign on research of properties RF discharge and its application for modification of materials of the various physical nature is resulted. It is defined that influence of a stream of the ions created in RF plasma of lowered pressure with gas, allows to carry out updating of a superficiality of a material by depth to 70 nanometers.
В последнее время во внимания уделяется созданию свойств наноматериалов консолидированные нанополупроводники, нанобиоматериалы, фуллерены
наноструктуры, катализаторы,
материалы и супрамолекулярные
всем мире много и исследованию таких, как
наноматериалы, нанополимеры, и тубулярные нанопористые структуры. В
создании таких материалов широко используется низкотемпературная плазма различных видов газового разряда.
Исследования в области физики плазмы высокочастотного (ВЧ) разрядов в настоящее время интенсивно проводятся во всем мире [1, 2]. Основные группы ислледователей работают в США (МХКшЬпег), Канаде (М.Вои1оБ), Франции (1Р.Воеи1}, Нидерландах (воЛеег), России (Ю.П.Райзер), Южной Корее, Китае. Основным направлением этих исследований является изучение свойств ВЧ плазмы в различных условиях, различных газах. Работ, посвященных исследованию механизмов взаимодействия ВЧ плазмы пониженного давления с материалами, особенно в процессах наноструктурной модификации материалов, чрезвычайно мало.
Воздействие плазмы струйного ВЧ разряда на нанослои - слои материала толщиной 10-100 нм, непосредственно образующие поверхность материала,- в настоящее время изучено недостаточно, не установлено влияние параметров плазменного потока на свойства поверхностных слоев материала, не исследованы структурно-фазовые изменения в поверхностных слоях. Все это сдерживает разработку технологических процессов и плазменных установок для модификации нанослоев и внедрение этих процессов и технологий в производство.
Основы для современных
экспериментальных исследований заложены в 40-х годах прошлого века Г.И. Бабатом [3]. Впервые вопрос о возможности применения емкостного разряда возник, когда Г.Бабат наблюдал в некоторых
режимах горения ВЧ емкостного разряда интенсивное образование оксидов азота [3]. В этом направлении интересны существенные результаты, полученные в ИНХС РАН им. Топчиева, ИТФ СО РАН, ИМП РАН, а также на ряде зарубежных фирм: «Kolusai-Elektric» (Япония), «International Stndart Corporation» (США), «STEL» (Франция), «Humphreys Corporation» (Англия) и др. [4, 5].
Начиная с 1961-1963 г. г. в нашей и зарубежной печати появляется много работ, посвященных экспериментальному исследованию индукционных разрядов атмосферного давления, как в замкнутых сосудах, так и в потоке газа [6-15]. Большой вклад в исследования высокочастотной индукционной (ВЧИ) плазмы атмосферного давления в потоке газа внесли ученые института металлургии и материаловедения РАН - Рыкалин Н.Н., Кулагин И.Д, Цветков Ю.В., Кудинов В.В., Сорокин Л.М. и др.
Плазма ВЧИ разряда при атмосферном давлении нашла широкое применение и области ее использования постоянно расширяются [16-33]. Обширные исследования ВЧИ разряда в потоке газа при атмосферном давлении проведены Дресвиным С.В., Донским А.В. Основные результаты этих авторов приведены в [32, 34].
Разряд при средних давлениях занимает промежуточное положение по своим свойствам между разрядами при пониженном и атмосферном давлениях. Потери электронов из разряда при средних давлениях обусловлены не только их диффузией и рекомбинацией на стенках камеры, но и объемной рекомбинацией. При средних давлениях необходимо учитывать такой механизм теплоотвода, как теплопроводность. Наиболее полные экспериментальные исследования ВЧИ разряда в этом диапазоне давлений проведены авторами работ [10, 35].
Конструктивные особенности ВЧ плазмотронов, работающих при атмосферном давлении, достаточно подробно описаны в [34, 36].
Наиболее широкое распространение из всех видов плазмотронов переменного тока получили ВЧ плазмотроны. ВЧ плазмотроны бывают электродные и безэлектродные. В зависимости от способа ввода электроэнергии они делятся на индукционные, емкостные, комбинированные, факельные, дуговые и коронные.
Исследования показали, что при работе на молекулярных газах в случае высоких уровней мощности, вводимой в плазму (сотни киловатт), эксплуатация индукционных плазмотронов обходится в несколько раз дешевле, чем дуговых. ВЧ плазменные установки стабильны в работе, позволяют изменять основные технологические параметры плазменной струи в широком диапазоне, просты по конструктивному исполнению, имеют большой ресурс непрерывной работы (2000 ч). Они позволяют получать большие объемы плазмы.
ВЧ ламповые генераторы, предназначенные для нагревания газа до состояния плазмы работают в диапазоне частот 100 кГц - 100 МГц при
колебательной мощности 0,2 кВт - 1 МВт. Наиболее распространенные схемы автогенераторов, применяемых для создания ВЧ разрядов, их недостатки и преимущества описаны в работе [36].
К плазмотронам, работающим при пониженных давлениях, предъявляется ряд специфических требований. Во-первых, они должны обеспечить заданный вакуум, а, следовательно, изготавливаются из вакуумных материалов. Во-вторых, система термозащиты стенок разрядной камеры должна исключать возможность прорыва охлаждающей среды в вакуумную камеру. В-третьих, разрядные камеры должны обеспечить высокий КПД плазмотрона, так как КПД ВЧ установок при пониженном давлении заведомо меньше, чем при атмосферном давлении. В-четвертых, конфигурация плазмотрона должна учитывать конструктивные особенности вакуумных постов. Характеристики ВЧ плазмотронов при пониженном давлении зависят как от параметров ВЧ генератора, так и от характеристик вакуумного поста.
Интенсивное исследование поверхностей твердых тел и явлений, которые на них происходят, связано с решением научных и практических задач таких отраслей техники, как микроэлектроника, химия, особенно каталитическая химия,
тонкопленочная технология и материаловедение, техника нанесения покрытий, ионная имплантация и модифицирование поверхности, сварка, так как поверхность твердого тела - особая, очень важная область со специфическими свойствами, отличающимися от его объемных свойств. Трудно переоценить важность понимания свойств и процессов, происходящих на поверхности твердых тел, поскольку в своей практической деятельности мы обычно имеем дело именно с поверхностью твердых материалов. Кроме того, исследования последних лет показали, что даже такие, казалось бы, сугубо объемные свойства, как прочность и усталость металлов, также во многом определяются свойствами их поверхности.
Поверхность вызывает пристальный интерес и на фундаментальном уровне, поскольку она представляет собой особую разновидность дефектов твердого тела. Наше понимание свойств твердых тел во многом опирается на тот факт, что они, по существу, обладают идеальной периодичностью в трех измерениях. Электронные и колебательные свойства твердых тел можно описать достаточно подробно, используя методы, основывающиеся на такой периодичности. Появление поверхности разрушает эту периодичность в одном направлении и может приводить к структурным изменениям и к появлению локализованных электронных и колебательных состояний. Углубление понимания подобных явлений представляет не только
академический интерес, поскольку все большее внимание вызывают свойства низкоразмерных структур, простейшим случаем которых является свободная поверхность в полупроводниковых устройствах.
Под терминами «поверхность» или «межфазная граница» обычно понимают слой вещества конечной толщины, разделяющий
различные объемные фазы. Его толщина определяется теми конкретными свойствами, которые изучаются, и составляет, как правило, несколько атомных слоев вещества. Несмотря на то, что при анализе поверхностных явлений обычно используют модель однородной поверхности, даже в случае наиболее совершенных кристаллов поверхность оказывается сильно неоднородной по структурным,
электрическим и химическим свойствам.
Современные методы исследования позволили установить, что на межфазных границах даже наиболее качественных кремниевых структур помимо точечных дефектов наблюдаются структурные
макродефекты в виде кластеров - небольших
скоплений атомов БІ и молекул ЗЮ2, других адсорбированных молекул, химических группировок с локальными концентрациями, значительно
превосходящими средние величины по всей поверхности [37].
Поверхность твердого тела представляет собой «обрыв» его объема, она нарушает симметрию его структуры и вместе с так называемым приповерхностным слоем образует особую неравновесную область. Поверхности присущи разнообразные явления и эффекты, которые отличают ее от объема всего тела.
Любой атом, или, точнее, ион, расположенный в объеме твердого тела, подвергается симметричному действию сил со стороны других окружающих атомов. Основным структурным признаком поверхности, а также ее специфическим свойством является нарушение этой симметрии. Атом на поверхности имеет меньшее, чем в объеме, число ближайших соседей, и все они расположены по одну сторону. Поэтому поверхность твердого тела обычно рассматривают одновременно со слоем атомов, прилегающих к нему, т.е. с приповерхностным слоем атомов, который во многом определяет свойства самой поверхности. Этот слой образуется вследствие того, что потеря симметрии частично компенсируется
искажением упаковки атомов вблизи поверхности твердого тела по сравнению с его объемом. Однако полного восстановления не происходит, и поэтому поверхность и поверхностный слой представляют собой особую неравновесную область твердого тела, глубина которой может составлять от несколько параметров решетки до 100 нм. В современном материаловедении объекты, размер которых хотя бы по одному направлению не превышает 100 нм, относят к области наноматериалов. Таким образом, эксплуатационные характеристики конструкционных материалов во многом определяются составом, фазовым состоянием и структурой поверхностных нанослоев. Поэтому, для их модификации требуется разработка иных технологий, а не применение традиционных.
Согласно энциклопедическому словарю [38], технологией называется совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции.
Особенность нанотехнологии заключается в том, что рассматриваемые процессы и совершаемые действия происходят в нанометровом диапазоне пространственных размеров [39-45]. «Сырьем»
являются отдельные атомы, молекулы, молекулярные системы, а не привычные в традиционной технологии микро- или макроскопические объемы материала, содержащие, по крайней мере, миллиарды атомов и молекул [46, 47].
Физико-механические и химические свойства поверхностных слоев, оказывающие существенное влияние на взаимодействие тел, отличаются от аналогичных объемных свойств материала. Подобное различие обусловлено избытком потенциальной энергии в поверхностных слоях - поверхностной энергией и нескомпенсированными связями атомов (молекул, ионов), расположенных в этих слоях, изменениями, происходящими в поверхностных слоях в процессе обработки материалов [48]. Это приводит к тому, что поверхность твердого тела в обычных условиях всегда покрыта слоем адсорбированных газов и паров воды и др. При этом могут наблюдаться как физическая адсорбция, так и хемосорбция, являющаяся результатом химического взаимодействия адсорбированных молекул окружающей среды с частицами поверхностного слоя.
Поэтому в поверхностном слое тел можно выделить зону адсорбированных из окружающей
среды молекул и атомов органических и
2
неорганических веществ толщиной 1 — 10 нм, зону продуктов химического взаимодействия материала с
-3
окружающей средой толщиной 10 — 1 мкм и граничную зону в материале толщиной в несколько межатомных расстояний. В последней материал имеет иную, чем в объеме, структуру.
Свойства поверхностных слоев формируются во время обработки твердого тела. Любая механическая обработка твердого материала — строжка, резка, абразивно-струйная очистка — приводит к возникновению «свежей» поверхности, которая характеризуется неравновесным состоянием.
В естественных условиях окружающей среды переход поверхности в равновесное состояние сопровождается различными процессами: адсорбцией газов, паров и жидкостей, окислением или образованием различных твердых пленок, диффузионным проникновением в
приповерхностный слой и объем подложки различных элементов и т. п. На эти явления при эксплуатации или длительном хранении оказывают влияние различные внешние факторы: состав
окружающей среды и давление, свет, тепло, различные излучения, магнитные и электрические поля, которые ускоряют, а иногда и замедляют указанные процессы.
По-видимому, наиболее распространенным обоснованием современных исследований поверхности является изучение процессов гетерогенного катализа. Значительное увеличение скоростей определенных химических
взаимодействий, происходящих в присутствии твердых катализаторов (обычно порошков), должно происходить вследствие модификации при адсорбции на поверхности твердого тела по крайней мере одного из химических реагентов и возрастании его способности взаимодействовать с другими реагентами в этом состоянии. Следовательно, желательно выяснить, что представляют собой такие модификации, каковы стадии, лимитирующие скорости и энергии активации, какие места на поверхности катализатора активны и как эти реакционные процессы зависят от материала катализатора. Такая информация даст возможность разработать более продуктивные и более дешевые катализаторы (многие катализаторы изготавливаются из дорогих благородных металлов, таких как платина). Задача описания процессов катализа на микроскопическом или атомном уровне очень трудна. Технологические процессы часто
осуществляются при высоких температурах и давлениях (порядка многих атмосфер) с катализаторами в виде ультрадисперсных порошков (возможно, с отдельными частицами, содержащими лишь сотни атомов), обычно включают переходные металлы на носителях-оксидах, которые могут быть пассивными или активными и содержать небольшие добавки «промоторов», значительно увеличивающих активность катализаторов. Подход, обеспечивающий наиболее полное использование методов, состоит в изучении весьма упрощенных версий этих проблем. Он заключается в начальном выборе плоских (обычно с низкими индексами Миллера) граней монокристаллов интересующего нас материала и изучении адсорбции и коадсорбции малых количеств атомов и молекул на выбранную грань в условиях сверхвысокого вакуума (СВВ). Упор в этих методах делается на достаточно подробное описание поверхностей и процессов адсорбции и реакций, так что условия хорошо определены.
Хотя ясно видны причины, почему такой подход может быть слишком далек от прикладных проблем катализа, чтобы иметь реальную значимость, однако успехи последних лет обнадеживают, и в настоящее время простые каталитические процессы с
помощью этих модельных исследований в целом могут быть описаны [49].
Другой областью исследований является изучение коррозии материалов и определенных разновидностей механических повреждений, обусловленных зернограничным охрупчиванием. При этом одним из основных процессов является образование сегрегаций ингредиентов, концентрация которых не велика (обычно примесей), в твердом теле на свободных или на внутренних поверхностях (границе зерен) при температуре, достаточно высокой при возможности диффузии через массивный образец с разумной скоростью. Если определенным образованиям энергетически более выгодно находиться не в объеме, а на одной из таких поверхностей, то даже при объемной концентрации порядка нескольких частей на миллион диффузия может привести к покрытию поверхности в равновесных условиях сплошным атомным слоем выделяющегося компонента. В настоящее время установлено, что сегрегация такого рода вызывает межзеренное разрушение технических материалов. С другой стороны, подобное выделение на открытой поверхности может приводить к увеличению коррозионной стойкости. Ценная информация может быть получена при изучении состава нескольких верхних атомных слоев треснувшей или корродировавшей поверхности. Для этого необходимы методы, которые по своим аналитическим возможностям нацелены только на исследование поверхности. В сочетании с легко контролируемой методикой удаления поверхностных атомных слоев (обычно путем ионной
бомбардировки) можно получить профиль распределения концентрации различных элементов по глубине и определить состав приповерхностной области [50].
Проводятся исследования в области
инструментальных наноматериалов (твердые сплавы, быстрорежущие стали, чистовой инструмент из нанокристаллов алмаза, новые сверхтвердые материалы и др.). Добавки нанопорошков карбида вольфрама (5-8%) к стандартным твердым сплавам повышают однородность структуры и снижают разброс значений прочности [51]. Широко
разрекламированная в начале 1990-х гг. американская технология твердых сплавов с нанокристаллической структурой, обеспечивающая повышение
эксплуатационных свойств в четыре раза (при всего лишь двукратном увеличении стоимости), до сих пор, насколько известно, не получила широкого промышленного распространения. Это связано с тем, что при промышленных режимах жидкофазного спекания не всегда удается сохранить исходную наноструктуру твердых сплавов. Тем не менее опытные партии наноструктурных твердых сплавов под торговыми марками Nanalloy и InfralloyТМ изготавливают на пилотных установках.
Следует отметить, что первоначально в американском машиностроении наноструктурные твердые сплавы предполагалось использовать для изготовления сверл в автоматических линиях автомобильной промышленности, что обеспечивало
бы сокращение простоев конвейеров при переналадках.
В связи с высокими показателями твердости (^=22-24 ГПа) и трещиностойкости (~10 МПа^м0,5) нано-кристаллические твердые сплавы считаются также перспективными для изготовления бурового инструмента, предназначенного для глубоководной морской нефтеразведки.
В промышленности уже давно эффективно используются полировальные пасты и противоизносные препараты на основе наночастиц. Последние (например, на основе бронзы) вводят в зоны трения машин и различных механизмов, что значительно повышает ресурс их работы и улучшает многие технико-экономические показатели (например, снижается в 3-6 раз содержание СО в выхлопных газах). На поверхности пар трения в процессе эксплуатации формируется
противоизносный слой, образующийся при взаимодействии продуктов износа и вводимых в смазку наночастиц. Препараты типа РиМЕТ в промышленном масштабе производятся в России научно-производственным предприятием
«Высокодисперсные металлические порошки» (Екатеринбург).
Добавки частиц и волокон в полимерные матрицы - хорошо известный прием повышения физико-механических свойств полимеров, а также их огнестойкости. Замена металлических материалов на полимеры, армированные наночастицами, приводит в автомобилестроении к уменьшению массы автомобиля, снижению потребления бензина и вредных выбросов. В США разработана специальная программа, предусматривающая создание легких и экономичных полимерных нанокомпозиционных материалов для автомобилестроения, строительства и других целей.
Для аэрокосмических технологий
разработаны новые пленочные антифрикционные композиционные наноматериалы на основе
TiN/MoS2, TiB2/MoS2, WC/аморфный углерод/WS2 [52]. Эти объекты, получаемые магнетронным
распылением или лазерным испарением,
характеризуются, с одной стороны, значительной твердостью (около 10-20 ГПа), что обеспечивает высокую износостойкость, а с другой стороны, низким коэффициентом трения (менее 0,1), что обусловлено наличием в структуре так называемых твердых смазок (халькогенидов переходных металлов VI группы Периодической системы). Размер фазовых включений составляет менее 5-10 нм. Эти материалы могут стабильно использоваться при трении в различных средах (в вакууме, влажном воздухе, азоте и т.д.) в широком интервале температур.
Среди наноматериалов наиболее близким к поверхностным нанослоям можно выделить консолидированные наноматериалы.
К консолидированным наноматериалам относят компакты, пленки и покрытия из металлов, сплавов и соединений, получаемые методами порошковой технологии, интенсивной пластической деформации, контролируемой кристаллизацией из
аморфного состояния и разнообразными приемами нанесения пленок и покрытий.
Наноструктурные карбидные, нитридные и боридные пленки (ТЮ, TiN, TiB2, Т^С^) и др.) уже давно используются во многих странах в промышленном масштабе в качестве износостойких покрытий на металлообрабатывающем инструменте, что повышает рабочий ресурс последнего в несколько раз. Роль однослойного покрытия из карбонитрида титана и многослойного нитридного покрытия (Ti,Al,Y)N/VN демонстрируют следующие данные (обрабатываемый материал - легированная сталь твердостью 38 НРС; скорость резания 385 м/мин; подача 0,2 мм за 1 оборот): рабочий ресурс резца без покрытия - 7 мин; резца, покрытого Т^С^) - 53 мин; резца, покрытого (Ti,Al,Y)N/VN - 141 мин.
В промышленности используются нанопорошки (А12О3—ТЮ2, WC-Co, Сг3С2-М и др.) для получения износостойких покрытий и
восстановления изношенных изделий методом газотермического напыления. Этот метод весьма производителен; твердость и износостойкость повышаются в 1,3-2 раза. Агломерированные нанопорошки для газотермического напыления изготавливают в промышленных масштабах на ряде фирм США.
Эффективность покрытий вполне очевидна. Многослойные нитридные покрытия, технология которых требует использования специализированного оборудования (многокатодных установок
магнетронного напыления), экономически
целесообразны, особенно для механической обработки особо твердых материалов. Технология этих покрытий была реализована благодаря крупному общеевропейскому проекту [44]. В странах Западной Европы доля многослойных покрытий в общем количестве покрытий на инструменты составляет около 10-15%. Многослойные покрытия СгМ№^ помимо высокой износостойкости, обладают также коррозионной стойкостью, что делает их перспективными для использования в условиях различных агрессивных сред (например, в текстильной промышленности при производстве полиэфирных волокон).
Однослойные пленки TiN и Т^С^) толщиной 1,5-3,5 мкм благодаря высокой коррозионной и эрозионной стойкости, а также высокому сопротивлению термической усталости оказались перспективными для покрытия форм, использующихся в литейном производстве алюминиевых сплавов.
При всех достоинствах покрытий, полученных различными методами напыления и осаждения, они обладают одним очевидным недостатком - это проблема адгезионной прочности, для достижения высоких показателей которой требуется сложная предварительная и финишная подготовка поверхности. Этого недостатка лишены модифицированные поверхностные нанослои, в том числе нанодиффузионные покрытия, которые получают обработкой материала в среде реагирующего газа, например с помощью химикотермической обработки [53-55], ионной
имплантацией [56-59], или воздействием низкотемпературной плазмы [60]. Суть этих методов заключается в том, что в результате обработки атомы и молекулы газа проникают в поверхностный слой образца, где вступают в реакцию с атомами материала и образуют соединения типа нитридов, карбидов, или оксидов соответствующего металла. Однако, направление создания нанодиффузионных слоев изучено достаточно слабо, а диффузионных нанослоев - практически не исследовано.
Приведенный обзор показывает, что обработка поверхности конструкционных материалов плазмой струйного ВЧ разряда пониженного давления позволяет повысить усталостную прочность с одновременным увеличением коррозионной стойкости, уменьшить шероховатость, удалить трещиноватый и рельефный слои, обеспечить высокоэффективную очистку поверхностного слоя с ликвидацией примесных дефектов. В отличие от других видов электрофизической обработки, воздействие потока ионов, создаваемого в плазме ВЧ разряда пониженного давления с продувом газа, позволяет осуществлять модификацию
поверхностного слоя материала глубиной до 70 нм, с одновременным уменьшением шероховатости.
Однако, свойства плазмы струйного ВЧ-разряда пониженного давления в процессах модификации нанослоев на поверхности конструкционных материалов, равно как и свойства самих этих слоев исследованы недостаточно. В настоящее время отсутствуют систематические исследования потоков плазмы ВЧ разрядов пониженного давления в процессах модификации нанослоев, не определены основные режимы поддержания разряда, обеспечивающие создание ионных потоков требуемой энергии, отсутствуют практические рекомендации по рациональной технологии и режимам обработки. Изучение и установление этих закономерностей обеспечит углубление фундаментальных знаний о взаимодействии потоков низкотемпературной плазмы с поверхностью конструкционных материалов, управляемое изменение свойств поверхностных нанослоев.
Литература
1. Райзер Ю.П. Высокочастотный емкостный разряд: физика, техника, приложения/ Ю.П. Райзер, М.Н.Шнейдер, Н.А.Яценко/ - М.: Изд-во Моск.физ.-техн. ин-та; Наука, Физматлит. - 1995. - 320 с.
2. Абдуллин И.Ш., Математическое моделирование
процессов обработки твердых тел в высокочастотной плазме пониженного давления // И.Ш.Абдуллин, В.С. Желтухин. Энциклопед. сер. «Энциклопедия
низкотемператур. плазмы».- Сер. Б.«Справ. прил., базы и банки данных».- Тем. том Х1-5. «Прикл. хим. плазмы». -М.: Янус-К, 2006. - С. 502 - 532.
3. Бабат Г.И. Безэлектродные разряды и некоторые связанные с ними вопросы. / Г.И.Бабат. - Вестник электропромышленности, 1942.- №2. - С.1-12.
4. Плазменная технология в производстве СБИС / под ред. Н.А. Айнспрука и Д.Брауна. - М.: Мир, 1987. - 469 с.
5. Данилин Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов /Б.С.Данилин, В.Ю. Киреев. - М.: Энергоиздат, 1987. - 264 с.
6. Dundas P.H. Economics And Technology Of Chemical Processing With Electric-Field Plasmas / P.H. Dundas, M.L. Thorpe. - Chemical engineering, 1969, V.76. - № 14.- P.123-128.
7. Reed T.B. Induction-Coupled plasma torch./ T.B. Reed. -J.Appl.Phys., 1961. - V.32. - №5. - Р.821-824.
8. Гольдфарб В.М. Оптическое исследование распределения температуры и электронной концентрации в аргоновой плазме/ В.М.Гольдфарб, С.В.Дресвин.-Теплофизика высоких температур, 1965. - Т.3, вып.3.-С.333-339.
9. Высокочастотный безэлектродный плазмотрон при атмосферном давлении / Ф.Б. Вурзель, Н.Н.Долгополов,
A.И.Максимов, Л,С.Полак, В.И.Фридман. // В кн.: Низкотемпературная плазма. - М. - 1967. - С.419-431.
10. Ровинский Р.Е. Об энергетическом балансе стационарного индукционного разряда / Р.Е. Ровинский,
B.А.Груздев, И.П.Широкова. - Теплофизика высоких температур, 1966. - т.4, вып.1- С.331-339.
11. Jonston P.D. Temperature and electron density measurements in an R-f discharge in argon./ P.D. Jonston.// Phys.Letters, 1966. - V.20. - №5, р.499-500.
12. Определение температуры в стационарном высокочастотном индукционном разряде / Р.Е.Ровинский и др. // Теплофизика высоких температур, 1967. - т.5, вып.4- С.557-561.
13. Оптические свойства плазмы безэлектродного разряда в воздушном потоке / Ю.А. Буевич и др.// Прикл. мех. и техн.физ. - 1968. - № 6. - С.111-116.
14. Кононов С.В. К определению интенсивности удельных тепловых потоков к поверхности в струях высокочастотного безэлектродного плазмотрона на воздухе/ С.В.Кононов, М.И.Якушин. // Прикл. мех. и техн.физ.- 1966. - № 6.- С.67-68.
15. Кулагин И.Д. Определение электрических параметров индукционного разряда в газе при атмосферном давлении/ И. Д. Кулагин, Л.М. Сорокин.// Физ. и хим. обр. матер. - 1969. - № 5.- С.3-12.
16 Reboux J. Chalumean a plasma hayte frequence et hautas temperatures/ J. Reboux. // Ingenieurs et tehnicens.- 1962.-№ 157.-Р.115-125.
17. Некоторые характеристики высокочастотного индукционного газового разряда и особенности его применения для синтеза тугоплавких кристаллов диэлектриков / К.К.Воронин, и др. // Низкотемпературная плазма. - М, 1967. - С.615-623.
18. Рыкалин Н.Н. Плазменные процессы в металлургии и обработке материалов/ Н.Н.Рыкалин. //Физ. и хим. обр.матер. - 1967. - № 2.- С.3-17.
19. Плазменные процессы в получении сферических порошков тугоплавких материалов / А.Б.Гугняк и др.// Физ. и хим. обр.матер. - 1967. - № 4.- с.40-45.
20. Краснов А.Н. Низкотемпературная плазма в металлургии/ А.Н. Краснов, В.Г. Зильберберг, С.Ю. Шарикер. - М.: Металлургия, 1970. - 216 с.
21. Марин К.Г. Применение низкотемпературной плазмы в микроэлектронике/ К.Г.Марин, В.К. Любимов. //Физ. и хим. обр.матер. - 1978. - № 2.- С.64-69.
22. Вурзель Ф.Б. Химические процессы в плазме и плазменной струе / Ф.Б. Вурзель, Л.С. Полак. // Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме. - М., 1995. - С.100-117.
23. Получение пигментной двуоксиси титана индукционноатомарным способом / Н.Н.Рыкалин и др. // Физ. и хим. обр.матер. - 1975. - № 1.- С.154-157.
24. Рыкалин Н.Н.Термическая плазма в металлургии и технологии / Н.Н.Рыкалин. // Труды ВЭЛК.-1977.- С.71.
25. Баширов Ю.А. Использование высокочастотного безэлектродного разряда для синтеза интерметаллических соединений на основе ниобия и ванадия / Ю.А.Баширов,
С. А. Медведев.// Генераторы низкотемпературной плазмы. - М., 1969. - С.501-507.
26. Коломийцев П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия / П.Т. Коломийцев.- М.: Металлургия, 1979. -272 с.
27. Кудинов В.В. Плазменные покрытия / В.В.Кудинов.-М.: Наука, 1977. - 184 с.
28. Никитин М. Д. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизелей/ М.Д.Никитин, А.Я.Кулик, Н.И Захаров.- Л.: Машиностроение, 1977. - 168 с.
29. Получение покрытий высокотемпературным распылением : сб.статей // Под ред. Л.К.Дружинина и
B.В.Кудинова. - М.:Атомиздат, 1973. - 312 с.
30. Получение пленок двуокиси кремния плазменным методом / В.Ф.Сыноров, и др. // Электронная техника. Сер. Материалы, 1967, вып.3. - С.41-47.
31. Heca M. Soures a plasma pour la preparation de couches minces de silice / M.Heca, J.Van. Cakenberghe // Thin Solid Films, 1972. - V.11,№2.- р.283-288.
32. Донской А.В. Применение низкотемпературной плазмы в электротермических процессах / А.В.Донской,
C.В.Дресвин, В.С. Клубникин.// Генераторы плазменных струй и сильноточные дуги. - Л., 1972. - С.39-43.
33. Буевич Ю.А. О механизме разрушения полупрозрачных полимеров лучистым тепловым потоком/ Ю.А.Буевич, О.К.Егоров, М.И. Якушин.// Журнал прикл. мех. и техн. физики.- 1968.-№4.-С.72-79.
34. Дресвин С.В., Физика и техника низкотемпературной плазмы / С.В.Дресвин. - М:Атомиздат, 1972. - 352 с.
35. Исследование эффективности выделения энергии в плазме безэлектродного высокочастотного разряда / С.И.Андреев и др. // Ж.техн.физ., 1967. - т.37, вып.7.-
С.1252-1257.
36. Донской А.В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении/ А.В.Донской,
В.С.Клубникин.- Л.: Машиностроение, 1978. - 221с.
37. Ежовский Ю.К. Поверхностные наноструктуры -перспективы синтеза и использования/ Ю.К. Ежовский. // Соросовский образовательный журнал.- 2000.- №1.- С. 56-63.
38. Большой Энциклопедический словарь. - М.: АСТ, Астрель, 2005. - 1248 с.
39. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы./ А.И.Гусев, А. А. Ремпель.- М.: Физматлит, 2000. - 224 с.
40. Носкова Н.И. Субмикрокристал-лические и
нанокристаллические металлы и сплавы./ Н.И.Носкова , Р.Р. Мулюков. - Екатеринбург: Уральское отд-ние РАН, 2003. - 279 с.
41. Помогайло А.Д. Наночастицы металлов в полимерах. / А.Д.Помогайло, А.С.Розенберг, И.Е.Уфлянд. - М.: Химия, 2000. - 672 с .
42. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века / П. Харрис. - М.: Техносфера, 2003. - 336 с.
43. Edelstein A.S. Nanomaterials. Synthesis, Properties and Applications / A.S. Edelstein, R.C.Cammarata./ - Bristol: Inst. of Phys. Publ., 1998. - 596 p.
44. Bell A.T. The impact of nanoscience on heterogeneous catalysis/ A.T. Bell. // Science. - 2003. - V.299. - P.1688 -1691
45. Electrical resistivity as characterization tool for nanocrystalline metals / J.I. McGrea et al.// Nanophase and Nanocomposite Materials / Eds J.Komarneni, J.C. Parekr, H. Hahn. - Warrendale: Mater. Res. Soc., 2000 . - P.461-466.
46. Gas-phase oxidation of 1-butene using nanoscale TiO2 photocatalysts / L. Gao et al.// J. of Catalysis. - 1999. -V.188. - P.48-57.
47. Андриевский Р.А. Наноматериалы : концепция и современные проблемы/ Р.А. Андриевский. // Росс. хим. журн. - 2002. - Т.46, № 5. - С.50-56.
48. Ребиндер П.А. Влияние активных смазочных сред на деформирование сопряженных поверхностей трения/ П. А. Ребиндер.// О природе трения твердых тел. - Минск: Наука и техника, 1971. - С.8-16.
49. Печатников Ю.М. Инженерно-физическая модель газовых потоков при среднем вакууме/ Ю.М.Печатников.// Ж. техн. физ.- 2003.- № 8.- С. 40-45.
50. Вудраф Д. Современные методы исследования поверхности. / Д.Вудраф, Т.Делчар. - М: Мир, 1989. - 564 с.
51. Морохов И. Д. Физические явления в ультрадисперсных средах. / И.Д.Морохов, Л.И.Трусов, В.Н. Лаповок. -М.:Энергоатомиздат, 1984. - 224 с.
52. Чепа П.А. Эксплуатационные свойства упрочненных деталей / П.А.Чепа, Д.А. Андрияшин, под ред. С.В. Берестнева. - Минск: Наука и техника. 1988. - 192 с.
53. Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка
металлов в активизированных газовых средах. / Б. Н. Арзамасов - М.: Машиностроение, 1979. - 224 с.
54. Бабад-Захряпин А.А. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде./ А.А.Бабад-Захряпин, Г.Д.Кузнецов. -М.: Атомиздат, 1975. - 176 с.
55. Лахтин Ю.М. Химико-термическая обработка
металлов:учебное пособие для вузов./ Ю.М.Лахтин, Б.Н. Арзамасов. - М.: Металлургия, 1985. - 256 с.
56. Риссел Х. Ионная имплантация./ Х.Риссел, И. Руге.-Наука, 1983.
57. Мейер Дж. Ионное легирование полупроводников. / Дж.Мейер, Л.Эриксон, Дж .Дэвис. - М.: Мир, 1970.- 321 с.
58. Управляемая трансформация электрических, магнитных и оптических свойств материалов ионными пучками. / Гурович Б.А. и др. // УФН. 2001. - Т.171, №1. -
С.105.
59. Бойко В.И. Модификация металлических материалов импульсными мощными пучками частиц./ В.И.Бойко, А.Н. Валяев, А.Д. Погребняк. // УФН. - 1999. - Т.169, №11. -С.1243.
60. Сагбиев И.Р. Исследование распределения концентрации электронов в плазме высокочастотного индукционного разряда пониженного давления при обработке материалов в смеси газов // Вестник Казан. Гос. Технол. Ун-та.- 2007, № 3. - С. 293-298.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по госконтракту 14.740.11.0080.
© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; Ф. С. Шарифуллин - д-р тхн. наук, доц. той же кафедры, [email protected].
