Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Электровзрывной синтез дисперсных порошков оксида алюминия для экструзионной 3D печати пористых изделий

А.В. Первиков, К.В. Сулиз, А.И. Сагун, С.О. Казанцев, М.И. Лернер

ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.125

Краткое сообщение

Аннотация: Работа посвящена изучению влияния параметров электровзрывного синтеза частиц Al2O3 на их средний размер и фазовый состав. Варьируемыми параметрами синтеза являлись эквивалентный диаметр проволок и давление буферного газа при постоянной величине энергии, вводимой в проволоки. Установлено, что увеличение эквивалентного диаметра проволок с 0,25 до 0,50 мм приводит к увеличению среднего размера частиц с 81 до 92 нм. Увеличение давления буферного газа с 0,1 до 0,4 МПа при эквивалентном диаметре проволок порядка 0,50 мм приводит к увеличению среднего размера частиц с 76 до 106 нм. Увеличение давления буферного газа приводит к формированию дополнительной моды на кривой распределения частиц по размерам с максимумом в области 30-40 нм. Кристаллическая структура образцов, полученных при различном давлении буферного газа, соответствует θ- и γ- фазам Al2O3. Результаты проведенных исследований показывают, что порошки Al2O3, полученные ЭВП, могут быть использованы для изготовления пористых изделий методом экструзионной 3D печати.

Ключевые слова: оксид алюминия, наночастицы, экструзия, 3D-печать, электрический взрыв проволок, просвечивающая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ

  • Первиков Александр Васильевич – к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
  • Сулиз Константин Владимирович – инженер- исследователь лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
  • Сагун Антон Игоревич – инженер-исследователь лаборатории нанотехнологий металлургии физико- технического факультета, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
  • Казанцев Сергей Олегович – к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
  • Лернер Марат Израилевич – д.т.н., главный научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Ссылка для цитирования:

Первиков, А.В. Электровзрывной синтез дисперсных порошков оксида алюминия для экструзионной 3D печати пористых изделий / А.В. Первиков, К.В. Сулиз, А.И. Сагун, С.О. Казанцев, М.И. Лернер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 125-134. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.125. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Gao, Y. An Overview on 3D printing of structured porous materials and their applications / Y. Gao,J. Lalevée, A. Simon- Masseron // Advanced Materials Technologies. – 2023. – V. 8. – I. 17. – Art. № 2300377. – 28 р. DOI: 10.1002/admt.202300377.
2. Mastroianni, L. DLP 3D printing of alumina catalyst architectures: Design, kinetics and modeling of structure effects on catalyst performance / L. Mastroianni, A. D. J. Medina Ferrer, A. M. De Domenico et al. // Chemical Engineering Journal. – 2004. – V. 501. – Art. № 157691. – 14 р. DOI: 10.1016/j.cej.2024.157691.
3. Hossain, Sk.S. Development of tunable porous alumina monolith using hollow microspheres via extrusion-based 3D printing / Sk S. Hossain, F. Akhtar // Journal of the European Ceramic Society. – 2024. – V. 44. – I. 11. – P. 6620-6628. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2024.04.020.
4. Bui, H.M. Comparison of direct ink writing and binder jetting for additive manufacturing of Pt/Al2O3 catalysts for the dehydrogenation of perhydro-dibenzyltoluene / H.M. Bui, P.F. Großmann, A. Berger et al. // Chemical Engineering Journal. – 2023. – V. 458. – Art. № 141361. – 12 р. DOI: 10.1016/j.cej.2023.141361.
5. Nagata, E.Y. Strontium-enriched phosphate coating on fused filament fabrication 3D printed alumina scaffolds / E.Y. Nagata, F.C. Nunes, L. Santana et al. // Materials Letters. – 2025. – V. 399. – Art. № 139033. – 5 р. DOI: 10.1016/j.matlet.2025.139033.
6. Mastroianni, L. Digital light processing (DLP) 3D-printed Pd/Al₂O₃ catalysts for H₂O₂ decomposition: towards efficient green thrusters / L. Mastroianni, G. Agovino, F. Sandri et al. // Applied Catalysis A, General. – 2025. – V. 706. – Art.№ 120466. – 14 р. DOI: 10.1016/j.apcata.2025.120466.
7. Razavi, S.A. 3D-printed Ni/γ-Al2O3 catalysts for CO2 methanation: Effect of Ni loading and sintering temperature / S. A. Razavi, G. Fargas, I. Serrano et al. // Chemical Engineering Journal. – 2025. –V. 523. – Art. № 168665. – 19 р. DOI: 10.1016/j.cej.2025.168665.
8. Lozhkomoev, A.S. New approach to production of antimicrobial Al2O3-Ag nanocomposites by electrical explosion of two wires / A.S. Lozhkomoev, S.O. Kazantsev, A.V. Pervikov et al. // Materials Research Bulletin. – 2019. – V. 119. – Art.№ 110545. – 7 р. DOI: 10.1016/j.materresbull.2019.110545.
9. Chandan, P.B. Tailoring the proportion of particle size to evaluate extrusion-based 3D printed alumina ceramics / P. B. Chandan, M. R. Sankar // Materials Science and Engineering B. – 2025. – V.314. – Art. № 117984. – 15 р. DOI: 10.1016/j.mseb.2025.117984.
10. Lozhkomoev, A.S. Synthesis of Fe/Fe3O4 core-shell nanoparticles by electrical explosion of the iron wire in an oxygen-containing atmosphere / A.S. Lozhkomoev, A.V. Pervikov, S.O. Kazantsev, et al // Journal of Nanoparticle Research. – 2021. – V. 23. – I. 2. – Art. № 73. – 12 p. DOI: 10.1007/s11051-021-05180-x.
11. Kotov, Yu.A. The electrical explosion of wire: A method for the synthesis of weakly aggregated nanopowders / Yu.A. Kotov // Nanotechnologies in Russia. – 2009. – V. 4. – I. 7-8. – P. 415-424. DOI: 10.1134/S1995078009070039.
12. Lerner, M.I. Production technology, characteristics, and some applications of electric-explosion nanopowders of metals / M.I. Lerner, N.V. Svarovskaya, S.G. Psakhie et al // Nanotechnologies in Russia. – 2009. – V.4. – I. 11-12. – P.741-757. DOI: 10.1134/S1995078009110019.
13. Haynes,W.M. CRC handbook of chemistry and physics / W.M. Haynes. – 95th ed. – Boca Raton: CRC Press, 2014. – 2704 p. DOI: 10.1201/b17118.
14. Kwon, Y.-S. Ultra-fine powder by wire explosion method / Y.-S. Kwon, Y.-H. Jung, N.A. Yavorovsky et al. // Scripta Materialia. – 2001. – V.44. – I. 8-9. – P. 2247-2251. DOI: 10.1016/S1359-6462(01)00757-6.
15. Kvartskhava, I.F. Oscillographic determination of energy of electric explosion of wires / I.F. Kvartskhava, V.V. Bondarenko, A.A. Pliutto, A.A. Chernov // Journal of Experimental and Theoretical Physics. – 1957. – V. 4. – I. 5. – P. 623-629.
16. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2 (Set 1-47). (Release, 2016). – Режим доступа: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2. – 15.06.2025.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒