ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОАЛМАЗОВ ДЕТОНАЦИОННОГО СИНТЕЗА
Authors: Петров Е.А. , Колесова А.А. , Балахнина А.В. , Кузнецова Н.В. , Аверьянова Н.В. , Прибавкин А.Б. 
Published: October 2024

Детонационные наноалмазы (НА) являются уникальным представителем наноматериалов, которые уже в течении 37 лет находят все большее применение в науке и технике. Во многом области применения НА определяются дисперсностью микрокристаллитов, реакционной способностью и агрегативным состоянием порошков НА в различных средах. В работе исследовались свойства промышленных детонационных НА производства ООО НПП СИДАЛ . Сравнивались наноалмазы, полученные при детонации сплавов тротила с гексогеном (ДНА) и прессованных зарядов гексогена с графитом (ДАЛАН) в равных условиях синтеза. Оценивались: размеры микрокристаллитов рентгеноструктурным анализом элементный состав (C,H,N,O,зольность) термическая стойкость на воздухе по кривым TGA и DTA удельная площадь поверхности адсорбционным методом БЭТ распределение частиц по размерам агрегатов в водной среде методом лазерной дифракции. Показано, что размеры микрокристаллитов для ДНА и ДАЛАН составляют 4,04,9 и 6,17,5 нм соответственно. По элементному анализу, содержание углерода в образцах ДНА заметно ниже, чем для ДАЛАН, выше содержание водорода и кислорода, и это связано с более развитой поверхностью ДНА. В образцах ДАЛАН отсутствует азот, что может быть связано с разными кинетическими условиями зарождения и роста микрокристаллитов НА. Реакционная способность и склонность к агрегации для ДНА выше, чем для ДАЛАН. Замечено, что при сгорании образцов как для ДАЛАН, так и для ДНА в интервале температур 200400С на кривой DTA наблюдается экзотермический эффект, без потери массы на кривой TGA. Это можно объяснить наличием избыточной поверхностной энергии для НА, полученных в сильно неравновесных условиях детонационного синтеза. В целом, проведенные исследования показали, что ДНА и ДАЛАН, полученные в равных производственных условиях, имеют существенные отличия по содержанию углерода и азота, по размеру микрокристаллитов, реакционной способностью и склонностью к образованию агломератов.

Detonation nanodiamonds (ND) are a unique representative of nanomaterials, which have been increasingly used in science and technology for 37 years. In many ways, the field of application of ND is determined by the dispersion of microcrystallites, the reactivity and aggregative state of powders of ND in various media. The research is based on the properties of industrial detonation products produced by CLL SPE SIDAL. Nanodiamonds obtained by the detonation of alloys of trotyl with hexogen (DNA) and pressed charges of hexogen with graphite (DALAN) in equal conditions of synthesis were compared. Evaluated characteristics are: the size of microcrystallites was investigated by Xray analysis elemental composition (C, H, N, O, ash content) thermal stability in air according to the TGA and DTA curves specific surface area was evaluated by the BET adsorption method particle size distribution of aggregates in an aqueous medium was done by laser diffraction. It is shown that the sizes of microcrystallites for DNA and DALAN are respectively 4.04.9 and 6.17.5 nm. According to elemental analysis, the carbon content in DNA samples is significantly lower than DALAN ones, the content of hydrogen and oxygen is higher, because of a more developed DND surface. Nitrogen is absent in the DALAN samples, which may be connected with different kinetic conditions for the nucleation and growth of ND microcrystallites. Reactivity and propensity for aggregation for DNA is higher than for DALAN. It was observed that there has been an exothermic effect during the combustion of samples for both DALAN and DNA in the temperature range 200400 C,on the DTA curve, without loss of mass on the TGA curve. These peculiarities can be explained by the presence of excess surface energy for ND obtained in strongly disbalanced conditions of detonation synthesis. In general, the current studies have shown that DNA and DALAN, obtained under equal industrial conditions, have significant differences in carbon and nitrogen content, microcrystallite size, reactivity and a tendency to form agglomerates.