УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФУЛЛЕРЕНОВ

Дюжев Г.А., СедовА.И. (ФИЗТЕХРАН) Ноздрин М.А., Брицкий В.Д., Носова А.В. (СПбГУИТМО)

Аллотропные формы углерода находят широкое применение в электронике, авиации, космонавтике, медицине и других отраслях народного хозяйства. Формы углерода отличаются друг от друга пространственным расположением атомов в твердом кристаллическом состоянии. Их можно условно разделить на две группы. Группа 1. Аркетиповые аллотропные формы углерода с целыми показателями степени гибридизации (алмаз, графит, карбин). Алмаз - пространственный полимер углерода с sp3гибридизацией валентных электронов. Графит - плоскостной полимер углерода с sp2гибридизацией. Карбин (получен в 1960 году) - линейная цепочная форма углерода с sp-гибридизацией. Группа 2 - переходные формы углерода, включающая две подгруппы: а) смешанные формы, содержащие структурные элементы всех аллотропных форм в различных комбинация; б) промежуточные формы с дробными показателями степени гибридизации (моноциклы, фуллерены, нанотрубки и др.)

Фуллерены были получены в 1985 году, а уже в 1996 году за это открытие Гарольд Крото, Ричард Смоли и Роберт Керл удостоены Нобелевской премии по химии. В 1991 году разработан дуговой способ получения фуллеренов. В России исследования фуллеронов ведутся с момента зарождения этой научной проблемы.

Фуллерен С60 представляют собой семейство сферообразных углеродных молекул, подобно футбольному мячу, который сшивается из шестиугольников и пятиугольников. В узлах этой пространственной фигуры расположено 60 молекул. Структура фуллеренов и нанотрубок совместима с углеродными структурами живой природы. Применение фуллеренов позволяет создавать новые классы материалов и новые технологии:

Настоящая работа посвящена разработке автоматизированного привода подачи графитовых стержней в плазменный реактор для получения фуллерена.

Плазменный реактор - вакуумная камера, в которой между графитовыми стержнями создается электрическая дуга. Для получения заданных параметров электрической дуги необходимо выдержать определенное расстояние между торцами графитовых стержней, по мере сгорания осуществляется их плавная подача в реактор через герметизирующую камеру.

Скорость перемещения графитового стержня при рабочем ходе от 2 до 40 мм/мин, при холостом ходе 10000 мм/мин; длина рабочего хода 410 мм; точность поддержания скорости не хуже 5%; активное усилие нагрузки 250Н.

В качестве привода были рассмотрены - электромеханического привода с фрикционной роликовой передачей, линейный шаговый привод, линейный синхронный привод, электромеханический привод с ременной передачей, электромеханический привод с шариковинтовой передачей . Рассматривались два варианта системы загрузки стержней - кассетная, с револьверной головкой,

Для практической реализации был выбран электромеханический привод с шариковинтовой передачей и кассетная схема автоматической загрузки графитовых стержней.