EXCESSIVE ENERGY OF DETONATION NANODIAMONDS

Abstract

Алмазы детонационного синтеза (ДНА) отличаются набором уникальных свойств, связанных с существенно неравновесными условиями их получения. Исследование их свойств продолжает оставаться актуальным в последние годы. Наноалмазы находят применение в полировальных составах, при модификации каучуков, резин, полимеров, металлов, создании новых композиционных материалов, в качестве добавок к топливу, адсорбентов и катализаторов, в биологии и в медицине. Интерес представляет энергетическая насыщенность наноалмазов. В данной работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование избыточной энергии алмазов детонационного синтеза. Доказано, что ДНА обладают избыточной энергией по сравнению с природными и синтетическими алмазами. Рассмотрены возможные источники возникновения избыточной энергии. Исследованы образцы ДНА, полученные в различных условиях синтеза. На основе данных по термогравиметрическому анализу образцов ДНА представлены результаты анализа избыточной энергии образцов и ее зависимости от площади удельной поверхности частиц. Площадь удельной поверхности порошков получена методом БЭТ. Установлено, что чем больше поверхность частиц, тем больше тепла затрачено на её получение и выделилось при сжигании. Однако зависимость избыточной энергии от площади удельной поверхности частиц обратная. Экспериментально полученные нами величины плотности избыточной энергии на 1-2 порядка выше теоретически полученных значений для природных алмазов и для наноалмазов, что подтверждает наличие большой избыточной энергии ДНА. Такое свойство детонационных наноалмазов может найти применение в новых технологиях, в частности, при использовании наноалмазов в роли сорбентов. Detonation synthesis diamonds (DNDs) are distinguished by a set of unique properties associated with substantially nonequilibrium conditions for their production. The study of their properties continues to be relevant in recent years. Nanodiamonds are used in polishing compositions, in the modification of rubbers, polymers, metals, the creation of new composite materials, as additives to fuel, adsorbents and catalysts, in biology and medicine. The energy saturation of nanodiamonds is of interest. In this work, a theoretical and experimental study of the excessive energy of detonation synthesis diamonds is carried out. It has been proven that DNDs have excessive energy in comparison with natural and synthetic diamonds. Possible sources of excess energy are considered. Samples of DND obtained under various synthesis conditions have been investigated. Based on the data on thermogravimetric analysis of DND samples, the results of the analysis of the excessive energy of the samples and their dependence on the specific surface area of ​​the particles are presented. The specific surface area of ​​the powders was obtained by the BET method. It was found that the larger the surface of the particles, the more heat is spent on its production and released during combustion. However, the dependence of the excessive energy on the specific surface area of ​​the particles is inverse. The experimentally obtained values ​​of the excessive energy density are 1–2 orders of magnitude higher than the theoretically obtained values ​​for natural diamonds and for nanodiamonds, which confirms the presence of a large excess excessive of DND. This property of detonation nanodiamonds can find application in new technologies, in particular, when nanodiamonds are used as sorbents.