АДГЕЗИЯ ТОЛСТых УГЛЕРОДНых ПЛЕНОК, ПОЛУчЕННых ЭЛЕКТРОННО-ЛУчЕВыМ ИСПАРЕНИЕМ УГЛЕРОДА (original) (raw)

АДГЕЗИЯ ТОЛСТых УГЛЕРОДНых ПЛЕНОК, ПОЛУчЕННых ЭЛЕКТРОННО-ЛУчЕВыМ ИСПАРЕНИЕМ УГЛЕРОДА

Изучена макрокартина формирования толстых углеродных покрытий, полученных с помощью отраженного парового потока углерода при испарении его через жидкую ванну вольфрама. Установлено, что толстые угле-родные пленки, полученные электронно-лучевым испарением углерода, в диапазоне температур конденсации 100…500 о С формируются в виде плоского углеродного материала, склонного к расслоению. Зафиксировано, что вследствие структурных особенностей формирования графитовых плоскостей при данных температурах, материал углеродной пленки склонен к сворачиванию в трубки в диапазоне температур 200…300 о С. Показано, что только тонкие углеродные пленки (0,3…0,8 мкм) имеют адгезию с полированной поверхностью различ-ных подложек (стекло, кремний, нержавеющая сталь) в исследуемом интервале температур. С увеличением толщины (0,8…5,0 мкм) уровень внутренних напряжений в материале из-за склонности его к сворачиванию в трубки, превышает уровень адгезии пленки к поверхности подложки. Поэтому при температурах 100…300 о С пленка отслаивается и, осыпаясь, скручивается в трубки. Отмечено, что при температурах 300…450 °С пленка опять частично удерживается на поверхности подложки, что свидетельствует о снижении уровня внутренних напряжений, срывающих пленку. Библиогр. 7, табл. 1, ил. 4. К л ю ч е в ы е с л о в а : электронно-лучевое испарение; углерод; толстые углеродные пленки; расслоение; сворачивание в трубки; адгезия; уровень внутренних напряжений Открытие новых наноструктур углерода (фул-леренов и нанотрубок), обладающих широким спектром физико-химических свойств, положило начало исследованиям поверхностных структур углерода. Основными элементами таких структур является графитовый слой-поверхность, выло-женная правильными шестиугольниками с атома-ми углерода, расположенными в вершинах. Углеродные наноструктуры образуются в ши-роком диапазоне условий, поэтому при их синтезе применяют различные методы и подходы. Наи-более широко распространен метод получения углеродных нанотрубок с использованием тер-мического распыления графитового электрода в плазме дугового разряда [1]. Наряду с газоразряд-ным нагревом для этой цели эффективны и другие методы концентрации энергии, например импуль-сное излучение лазера [2]. Подобные структуры образуются также при электролизе [3]. Еще один эффективный способ получения углеродных на-ноструктур основан на использовании процесса термического распада ацетилена при наличии ка-тализаторов [4]. Наряду с постоянными поисками разнообраз-ных областей и возможностей применения на-нотрубок, продолжаются изыскания новых, про-изводительных методов получения подобных наноструктур и в этом отношении заслуживает внимания метод термического распыления графи-тового стержня электронным лучем [5]. В статьях [6, 7] представлены результаты исследований ряда закономерностей испарения и конденсации угле-рода в условиях прямого и отраженного паровых потоков при электронно-лучевом испарении его из ванны жидкого вольфрама, свидетельствующие о возможности создания мощных (0,5 кг/ч и более) паровых потоков углерода и конденсации его при заданных температурах на различных подложках. Цель настоящей работы-изучение макрокар-тины формирования и адгезионных характери-стик толстых углеродных покрытий, полученных электронно-лучевым испарением углерода. Материалы и методика эксперимента. Ма-крокартину формирования толстых углеродных покрытий в диапазоне температур 100…500 о С изучали с помощью отраженного парового по-тока углерода при испарении его через жидкую