ТРУБЧАТОЕ ИЛИ КОМБИНИРОВАННОЕ КОРУНДОВОЕ НАНОВОЛОКНО И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК C01F7/02 C01F7/42 B82B1/00 

Известны способы получения волокна из какого-либо вещества путем выдавливания его в расплавленном состоянии через фильеры, например, стекловолокна, см. пат. СССР 291438. Однако таким путем получить волокно наноразмера невозможно.

Получение трубчатого волокна

Любое волокно /как можно более тонкое/ покрывается слоем алюминия нанотолщины, а затем алюминий окисляется до корунда.

В качестве материала исходного волокна могут быть выбраны материалы, отвечающие одному из двух качеств: либо дешевизна, например капрон, вискоза, либо способность вытягиваться в как можно более тонкие нити, например фторопласты Ф-1, Ф-2, Ф-3.

Покрытие волокна алюминием можно осуществить путем осаждения паров алюминия в вакууме. Возможно, с применением электростатики.

Окисление алюминия можно проводить либо в атмосфере кислорода, озона или их смеси, либо в жидкой среде, например в растворе перекиси водорода.

После окончания окисления алюминия исходное волокно может быть удалено из образовавшейся корундовой нанотрубочки путем постепенного нагрева ограниченных отрезков волокна /до нескольких метров, уже в виде ткани/ в вакууме до температуры кипения материала исходного волокна. Этот материал постепенно испарится с торцов нанотрубочки. Диаметр получившейся нанотрубочки будет значительно больше наноразмеров, но наносвойства материала в данном случае определяются не диаметром трубочки, а толщиной ее стенок. А этот размер может быть сколь угодно малым, вплоть до мономолекулярного.

Полученное трубчатое корундовое нановолокно будет обладать превосходной прочностью /корунд по прочности уступает только алмазу, а в наносостоянии, возможно, и превосходит его/ и очень хорошими теплоизоляционными свойствами как в вакууме, так и в атмосфере.

Возможен также вариант удаления исходного волокна путем ускоренного нагрева. В этом случае трубочка будет лопаться вдоль, что незначительно скажется на ее прочности и теплопроводности.

Или же вещество исходного волокна, если оно не мешает назначению корундового нановолокна, может остаться в трубочке. Например, если корундовое нановолокно предназначено для работы на прочность в композитных материалах, то исходное высокомодульное высокопрочное волокно типов "Зайлон", "Вектран-2000", "Спектра", стекловолокно, углеволокно, кевлар только повысит прочность композита.

Следует отметить, что исходное волокно может быть в пластичном состоянии, пропущено через валки и иметь сплющенную форму. Нановолкно такой формы будет иметь повышенную прочность на сгибах.

Изобретение относится к нанотехнологиям. Нановолокно представляет собой трубку из корунда с нанотолщиной стенок или любое волокно, покрытое такой трубкой. Корундовое нановолокно получают металлизацией любого волокна нанослоем алюминия с последующим окислением алюминия до корунда и с последующим удалением вещества первоначального волокна или без его удаления. Полученное корундовое нановолокно обладает превосходной прочностью и очень хорошими теплоизоляционными свойствами. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.

1. Трубчатое или комбинированное корундовое нановолокно, представляющее собой трубку из корунда с нанотолщиной стенок или любое волокно, покрытое такой трубкой.

2. Способ получения волокна по п.1, состоящий в металлизации любого волокна нанослоем алюминия с последующим окислением алюминия до корунда и с последующим удалением вещества первоначального волокна или без его удаления.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходным волокном является капрон, или кевлар, или зайлон, или вектран, или спектра, или вискозное волокно, или углеволокно.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что металлизация происходит путем осаждения паров алюминия в вакууме.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что окисление алюминия производится в атмосфере кислорода, или озона, или их смеси, или в растворе перекиси водорода.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходное волокно удаляется путем нагрева в вакууме.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходное волокно предварительно пропускается через валки.