Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2024, выпуск 8 » Статья стр. 1362
<<<>>>
Межфазная адгезия в системе "МУНТ/Ti" и ее улучшение с использованием ионно-пучковой обработки: сравнительный анализ воздействия ионов аргона и гелия
Russian science foundation, 21-72-10029
Князев Е.В.1,2, Корусенко П.М. 3,2, Петрова О.В.3,4, Соколов Д.В.1, Поворознюк С.Н.1,2, Ивлев К.Е.1, Бакина К.А.3,4, Гаас В.А.3, Виноградов А.С. 3
1Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук, Омск, Россия
2Омский государственный технический университет, Омск, Россия
3Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
4Коми научный центр УpО РАН, Сыктывкар, Россия
Email: korusenko_petr@mail.ru, asvinograd@gmail.com
Поступила в редакцию: 22 марта 2024 г.
В окончательной редакции: 17 мая 2024 г.
Принята к печати: 31 мая 2024 г.
Выставление онлайн: 27 июля 2024 г.
PDF версия
Методами атомно-силовой микроскопии и рентгенофотоэлектронной спектроскопии проведено сравнительное исследование адгезии многостенных углеродных нанотрубок к титановой поверхности в зависимости от режимов облучения ионами He+ и Ar+ системы "МУНТ/Ti". Количественная оценка силы адгезии на межфазной границе, выполненная с использованием атомно-силовой микроскопии, продемонстрировала ее существенное увеличение в результате обработки "МУНТ/Ti" высокоэнергетическими ионами гелия и аргона. Обнаружено, что это увеличение силы адгезии зависит от времени ионного облучения и вида ионов. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследована природа химического связывания между многостенными углеродными нанотрубками и поверхностью титановой подложки, которое обусловливает увеличение адгезии нанотрубок к титану в процессе ионного облучения. Установлено, что это связывание является главным образом результатом формирования между атомами титана и углерода химических C-O-Ti-связей с участием атомов кислорода кислородсодержащих функциональных групп, которые локализованы на дефектах стенок трубок, образующихся в процессе ионного облучения. При длительном (30 min) облучении ионами аргона в фотоэлектронных спектрах наблюдаются слабые эффекты прямого связывания между атомами титана и углерода, также способствующего усилению межфазной адгезии. Ключевые слова: многостенные углеродные нанотрубки, облучение ионами гелия и аргона, межфазная адгезия, атомно-силовая микроскопия, рентгенофотоэлектронная спектроскопия.
  1. Yu.A. Polozhentseva, M.V. Novozhilova, V.A. Bykov, M.P. Karushev. Tech. Phys. Lett., 46 (9), 913 (2020). DOI: 10.1134/S1063785020090278
  2. M.E. Kompan, V.G. Malyshkin, V.P. Kuznetsov, V.A. Krivchenko. Tech. Phys. Lett., 43 (2), 177 (2017). DOI: 10.1134/S1063785017020067
  3. R. Amin, P. Ramesh Kumar, I. Belharouak. Carbon Nanotubes --- Redefining the World of Electronics (2021)
  4. H. Kim, J.Y. Cheong, B. Hwang. J. Natural Fibers, 20 (2), (2023)
  5. D. Bresser, D. Buchholz, A. Moretti, A. Varzi, S. Passerini. Energy Environ Sci., 11 (11), 3096 (2018). DOI: 10.1039/C8EE00640G
  6. A.S. Istomina, O.V. Bushkova. Electrochem. Energetics, 20 (3), 115 (2020). DOI: 10.18500/1608-4039-2020-20-3-115-131
  7. S.N. Eliseeva, M.A. Kamenskii, E.G. Tolstopyatova, V.V. Kondratiev. Energies (Basel), 13 (9), 2163 (2020). DOI: 10.3390/en13092163
  8. Е.В. Князев, П.М. Корусенко, Р.В. Макушенко, С.Н. Несов, С.Н. Поворознюк, К.Е. Ивлев, Д.В. Сивков, О.В. Петрова, А.С. Виноградов. Письма в ЖТФ, 50 (9), 6 (2024)
  9. H.-C. Su, C.-H. Chen, Y.-C. Chen, D.-J. Yao, H. Chen, Y.-C. Chang, T.-R. Yew. Carbon NY., 48 (3), 805 (2010). DOI: 10.1016/j.carbon.2009.10.032
  10. A. Santidrian, O. Sanahuja, B. Villacampa, J.L. Diez, A.M. Benito, W.K. Maser, E. Munoz, A. Anson-Casaos. ACS Omega, 4 (2), 2804 (2019). DOI: 10.1021/acsomega.8b03475
  11. I. Lahiri, D. Lahiri, S. Jin, A. Agarwal, W. Choi. ACS Nano, 5 (2), 780 (2011). DOI: 10.1021/nn102900z
  12. S.W. Lее, K.K. Kim, Y. Cui, S.C. Lim, Y.W. Cho, S.M. Kim, Y.H. Lee. Nano, 05 (03), 133 (2010). DOI: 10.1142/S1793292010002025
  13. M. Ishikawa, R. Harada, N. Sasaki, K. Miura. Phys. Rev. B, 80 (19), 193406 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevB.80.193406
  14. A. Bouhamed, A.M. Kia, S. Naifar, V. Dzhagan, C. Muller, D.R.T. Zahn, S. Choura, O. Kanoun. Appl. Surf. Sci., 422, 420 (2017). DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.05.177
  15. R.E. Marrero Rosa, D.J. Corr, H.D. Espinosa, S.P. Shah. Cem. Concr. Compos, 138, 104953 (2023). DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2023.104953
  16. C.W. Jang, Y.T. Byun, D.H. Woo, S. Lee, Y.M. Jhon. J. Korean Phys. Society, 61 (12), 2096 (2012). DOI: 10.3938/jkps.61.2096
  17. S.C. Lim, H.K. Choi, H.J. Jeong, Y. Il Song, G.Y. Kim, K.T. Jung, Y.H. Lee. Carbon NY., 44 (13), 2809 (2006). DOI: 10.1016/j.carbon.2006.03.030
  18. O.A. Ageev, Yu.F. Blinov, M.V. Il'ina, O.I. Il'in, V.A. Smirnov, O.G. Tsukanova. Phys. Solid State, 58 (2), 309 (2016). DOI: 10.1134/S1063783416020037
  19. O.I. Il'in, M.V Il'ina, N.N. Rudyk, A.A. Fedotov. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 443 (1), 012009 (2018). DOI: 10.1088/1757-899X/443/1/012009
  20. M.C. Strus, L. Zalamea, A. Raman, R.B. Pipes, C.V. Nguyen, E.A. Stach. Nano Lett., 8 (2), 544 (2008). DOI: 10.1021/nl0728118
  21. P.M. Korusenko, E.V. Knyazev, O.V. Petrova, D.V. Sokolov, S.N. Povoroznyuk, K.E. Ivlev, K.A. Bakina, V.A. Gaas, A.S. Vinogradov. Nanomaterials, 14 (8), (2024). DOI: 10.3390/nano14080699
  22. D.V. Krasnikov, A.N. Shmakov, V.L. Kuznetsov, A.V. Ishchenko. J. Structural Chem., 57 (7), 1436 (2016). DOI: 10.1134/S0022476616070192
  23. J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 268 (11-12), 1818 (2010). DOI: 10.1016/j.nimb.2010.02.091
  24. N. Fairley, V. Fernandez, M. Richard-Plouet, C. Guillot-Deudon, J. Walton, E. Smith, D. Flahaut, M. Greiner, M. Biesinger, S. Tougaard, D. Morgan, J. Baltrusaitis. Appl. Surf. Sci. Adv., 5, 100112:1 (2021). DOI: 10.1016/j.apsadv.2021.100112
  25. P. Korusenko, K. Kharisova, E. Knyazev, O. Levin, A. Vinogradov, E. Alekseeva. Appl. Sci., 13 (19), 11057:1 (2023). DOI: 10.3390/app131911057
  26. S.N. Nesov, P.M. Korusenko, V.A. Sachkov, V.V. Bolotov, S.N. Povoroznyuk. J. Phys. Chem. Sol., 169, 110831 (2022). DOI: 10.1016/j.jpcs.2022.110831
  27. P.M. Korusenko, S.N. Nesov, A.A. Iurchenkova, E.O. Fedorovskaya, V.V. Bolotov, S.N. Povoroznyuk, D.A. Smirnov, A.S. Vinogradov. Nanomaterials, 11 (9), 2163 (2021). DOI: 10.3390/nano11092163
  28. H. Belhadj, I. Moulefera, L. Sabantina, A. Benyoucef. Fibers, 10 (5), 46 (2022). DOI: 10.3390/fib10050046
  29. M. Ivanovskaya, E. Ovodok, D. Kotsikau, I. Azarko, M. Micusik, M. Omastova, V. Golovanov. RSC Adv., 10 (43), 25602 (2020). DOI: 10.1039/D0RA02959A
  30. J.O. Olowoyo, M. Kumar, S.L. Jain, J.O. Babalola, A.V. Vorontsov, U. Kumar. J. Phys. Chem. C., 123 (1), 367 (2019). DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b07894
  31. Y. Eda, T. Manaka, T. Hanawa, P. Chen, M. Ashida, K. Noda. Surf. Interface Analys., 54 (8), 892 (2022). DOI: 10.1002/sia.7102
  32. X. Zhang, J. Zhou, H. Song, X. Chen, Yu.V. Fedoseeva, A.V. Okotrub, L.G. Bulusheva. ACS Appl. Mater. Interfaces, 6 (19), 17236 (2014). DOI: 10.1021/am505186a
  33. D.V. Sivkov, O.V. Petrova, S.V. Nekipelov, A.S. Vinogradov, R.N. Skandakov, S.I. Isaenko, A.M. Ob'edkov, B.S. Kaverin, I.V. Vilkov, R.I. Korolev, V.N. Sivkov. Nanomaterials, 11 (11), 2993 (2021). DOI: 10.3390/nano11112993
  34. C.-H. Wu, C.-Y. Kuo, S.-T. Chen. Environ Technol., 34 (17), 2513 (2013). DOI: 10.1080/09593330.2013.774058
  35. A. Felten, I. Suarez-Martinez, X. Ke, G. Van Tendeloo, J. Ghijsen, J. Pireaux, W. Drube, C. Bittencourt, C.P. Ewels. Chem. Phys. Chem., 10 (11), 1799 (2009). DOI: 10.1002/cphc.200900193
  36. S.A. Zikalala, M.B. Chabalala, N.N. Gumbi, N.J. Coville, B.B. Mamba, B.K. Mutuma, E.N. Nxumalo. RSC Adv., 11 (12), 6748 (2021). DOI: 10.1039/D0RA08191D
  37. W. Ye, Q. Chi, H. Zhou, P. Gao. Int. J. Hydrogen Energy, 43 (41), 19164 (2018). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.08.166

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme