МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИОНАМИ ПЛАЗМЫ С ЭНЕРГИЯМИ ОТ СОТЕН эВ ДО ДЕСЯТКОВ кэВ
https://doi.org/10.56304/S2079562923030028
EDN: XTUWJD
Аннотация
Экспериментально изучено воздействие высокодозного, с флюенсом >1018 см–2, облучения ионами водорода, гелия и неона с энергией от нескольких сотен эВ до 30 кэВ на морфологию поверхности углеродного волокна из полиакрилонитрила (ПАН). Магнетронное распыление ионами низких, менее 1 кэВ энергий углеродных волокон приводит к формированию на поверхности вискероподобного рельефа. Такого типа рельеф при облучении ионами с энергией 30 кэВ образуется на начальной стадии высокодозного облучения при флюенсах ~ 1016 см–2. При больших флюенсах >1018 см–2 в зависимости от сорта ионов формируются субмикронные продольные или поперечные гофры. Полученные результаты обсуждаются в рамках существующих моделей образования ионно-индуцированных морфологических элементов на поверхности графитоподобных материалов.
Ключевые слова
углеродное волокно из полиакрилонитрила,
ионное облучение,
магнетронное распыление,
ионы 2 ,
Не+,
Ne+,
радиационные смещения,
морфология поверхности,
вискеры,
гофрирование
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-7930058). В работе использовано оборудование Центра коллективного пользования МГТУ “СТАНКИН” и “Ускорительного комплекса МГУ”.
Об авторах
Н. Н. Андрианова
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова;
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
А. М. Борисов
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова;
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет);
Московский государственный технологический университет “СТАНКИН”
Россия
Россия
Е. А. Воробьева
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
М. А. Овчинников
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
В. В. Слепцов
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
Р. А. Цырков
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
Список литературы
1. Roth J. // Suppl. J. Nucl. Mater. 1991. V. 1. P. 63.
2. Was G.S. Fundamentals of Radiation Materials Science. 2nd Ed. 2014. New York: Springer-Verlag.
3. Begrambekov L.B., Zakharov A.M., Telkovsky V.G. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., Sect. B. 1996. V. 115 (1-4). P. 456.
4. Virgil’ev Yu.S., Kalyagina I.P. // Inorg. Mater. 2004. V. 40. P. S33.
5. Burchell T.D. // MRS Bull. 1997. V. 22 (4). P. 29.
6. Liu D. et al. // Carbon. 2021. V. 173. P. 215.
7. Hinks J.A. et al. // Carbon. 2014. V. 68. P. 273.
8. Puntakov N.A., Begrambekov L.B., Grunin A.V. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1713. P. 012037.
9. Andrianova N.N. et al. //Horizons in World Physics. 2013. V. 280. P. 171.
10. Bacon D.J., Rao A.S. // J. Nucl. Mater. 1980. V. 91. P. 178.
11. Tanabe T. // Phys. Scr. 1996. V. T64. P. 7.
12. Annis B.K., Pedraza D.F., Withrow S.P. // J. Mater. Res. 1993. V. 8. P. 2587.
13. Floro J.A., Rossnagel S.M., Robinson R.S. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1983. V. 1 (3). P. 1398.
14. Van Vechten J. A. et al. // J. Crys. Growth. 1987. V. 82 (3). P. 289.
15. Habenicht S. // Phys. Rev. B. 2001. V. 63 (12). P. 125419.
16. Рогов А.В. и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. 2011. № 4. С. 65.
17. Andrianova N.N. et al. // J. Surf. Investig. X-Ray, Synch. Neutron Tech. 2008. V. 2 (3). P. 376.
18. Andrianova N.N. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84 (6). P. 707.
19. Andrianova N.N. et al. // Vacuum. 2021. V. 188. P. 110177.
20. Andrianova N.N. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1396. P. 012003.
21. Mashkova E.S., Molchanov V.A. Medium-Energy Ion Reflection from Solids. 1985. Amsterdam: North-Holland.
22. Ehrhart P., Schilling W., Ullmaier H. Radiation Damage in Crystals. Encycl. Appl. Phys. 2003. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
23. Ziegler J.F., Biersack J.P. http://www.srim.org. SRIM. 2013.
24. Carter G., Webb R., Collins R. // Rad. Eff. 1978. V. 37. P. 21.
25. Andrianova N.N. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2013. V. 315. P. 117.
26. Ferrari A.C., Robertson J. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61 (20). P. 14095.
27. Pimenta M.A. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2007. V. 9 (11). P. 1276.
28. Niwase K. // Int. J. Spectrosc. 2012. P. 197609.
29. Soshnikov I.P. et al. // Tech. Phys. 2001. V. 46. 892.
30. Dresselhaus M.S. et al. Graphite Fibers and Filaments. 1988. Springer-Verlag.
31. Gibson R.F. // Compos. Struct. 2010. VV. 92 (12). P. 2793.
32. Romanov V.S. et al. // Carbon. 2015. V. 82. P. 184.
33. Sager R.J. et al. // Compos. Sci. Technol. 2009. V. 69. P. 898.
34. Song Q. et al. // Carbon 2012. V. 50. P. 3949.
35. Andrianova N.N. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1313. P. 012001.
Рецензия
Для цитирования:
Андрианова Н.Н., Борисов А.М., Воробьева Е.А., Овчинников М.А., Слепцов В.В., Цырков Р.А. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИОНАМИ ПЛАЗМЫ С ЭНЕРГИЯМИ ОТ СОТЕН эВ ДО ДЕСЯТКОВ кэВ. Ядерная физика и инжиниринг. 2024;15(3):224-231. https://doi.org/10.56304/S2079562923030028. EDN: XTUWJD
For citation:
Andrianova N.N., Borisov A.M., Vorobyeva E.A., Ovchinnikov M.A., Sleptsov V.V., Tsyrkov R.A. Modification of Carbon Fiber Surface under Plasma Ion Irradiation with Energies from Hundreds of eV to Tens of keV. Nuclear Physics and Engineering. 2024;15(3):224-231. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S2079562923030028. EDN: XTUWJD
Просмотров:
11
Послать статью по эл. почте 