Прямая решётка титана в двух модификации[1] показана на рис. 1.
Рис. 1а. прямая решётка β - титана (ОЦК параметр а=3,28Å)
Рис. 1б прямая решётка α-титана (ГПУ параметры а=2,951Å с=4.691 Å)
Поверхность Ферми и зона Бриллюэна[2] показаны на рис. 2.
Рис. 2. Поверхность Ферми и зона Бриллюэна титана
Топология поверхности Ферми титана имеют сложную форму по сравнению ,например, с топологией поверхности Ферми меди, которая не намного отличается от проверхности сферы. Это отличие свойств металлов (Ti и Cu) в микроструктуре объясняется различием топологий поверхностей Ферми.
Таблица 1. Сравнения характеристик титана в микро[1] и нано стркутуры[3, 4]
|
Ti |
микроскопическое свойства |
Нано свойства |
|
Плотность |
4,54 г/см3 |
4.506 г/см3 |
|
Температура плавления |
1941К |
1933К |
|
Температура кипения |
3560К |
3560К |
|
Цвет |
серебристо-белый |
от темно-серого до черного цвета |
Температура плавления нанопорошка титана немного умешалася.
Цвет титана в микро и нано структуре отличается.
Методы получения нанопорошков титана
Одно из важнейших направлений нанотехнологии - это получение наноразмерных порошков (нанопорошков).
Химические методы[5] получения нанопорошков, включают, как правило, различные процессы: осаждение, термическое разложение, пиролиз, газофазные химические реакции (восстановление, гидролиз), электроосаждение.
Физические методы[5] синтеза нанопорошков основаны на испарении металлов, сплавов или оксидов с последующей их конденсацией при контролируемых температуре и атмосфере.
Механические методы[5] основаны на измельчении материалов в мельницах (шаровых, планетарных, центробежных, вибрационных), гироскопических устройствах, аттриторах и симолойерах.
Существует четыре различных метода получения порошков плазмохимическим способом: переработка газообразных соединений; переработка жидких диспергированных соединений; переработка твердых частиц, взвешенных в потоке плазмы; переработка твердых частиц в стационарном слое.[6]
Рис. 3. Схема установки для получения нанопорошков титана[7]
Применение[8]
Порошки металлического титана широко применяются в медицине, пищевой промышленности для изготовления регенерируемых фильтров, используемых в системах очистки питьевой и минеральной воды, соков и напитков, пористых не распыляемых геттеров (газопоглотителей) с высокой сорбционной емкостью, а также для изготовления деталей часовых механизмов и кислотостойкого оборудования.
Восстановленные порошки титана и сплавов имеет неправильную (иррегулярную) форму и развитую поверхность частиц, благодаря чему отлично формуются при сравнительно низких давлениях прессования в жестких матрицах, а также методом гидростатического прессования в эластичных оболочках. Порошки хорошо прокатываются в ленту и спекаются в вакууме или нейтральной атмосфере.
Порошки титана и сплавов на основе титана применяются в производстве коррозионностойких фильтров тонкой очистки технических жидкостей в виде пористого проката, в медицине для изготовления имплантат, в пищевой промышленности для изготовления регенерируемых фильтров в системах очистки питьевой и минеральной воды, соков и напитков, в производстве пиротехнических средств высокой надежности, пористых не распыляемых геттеров (газопоглотителей) с высокой сорбционной емкостью и скоростью сорбции, а также для изготовления композитов с алюминием и другими металлами, деталей часовых механизмов и кислотостойкого оборудования. Порошки применяются также для плазменного и микроплазменного напыления покрытий.