Розмір шрифту: 

Одним із видів механічної дії, який одночасно створює умови як для синтезу кінцевого продукту, так і для його диспергування, є ударна хвиля. Детонація вибухових речовин, тобто енергія вибуху, досить широко використовується для здійснення синтезу і фазових переходів у речовинах.
Детонаційний синтез – метод механічної ударно-хвильової дії, що являє собою швидкоплинний процес, який створює динамічні умови для синтезу кінцевого продукту і його диспергування до порошку з нанометровим розміром частинок. Детонаційний синтез використовується для отримання різних морфологічних форм вуглецю, переважно нанокристалічного порошку алмазу (наноалмазів), і нанопорошків оксидів різних металів: Al, Mg, Ti, Zr, Zn і ін. Схема детонаційного синтезу представлена на рис. 1.
При отриманні алмазних нанопорошків із сумішей графіту з металами тривалість ударної хвилі варіюється в межах від 10 до 20 мкс, тиск що створюється, досягає 40 ГПа. Отриманий в цих умовах алмазний порошок містить поодинокі кристали розміром не більше 50 нм, а також скупчення і щільно спаяні агломерати розміром до 5 мкм і більше, що складаються з окремих кристалів розмірами близько 2 і 100 нм.


Рис. 1. Схема детонаційного синтезу алмазів
Технологічне отримання алмазних порошків шляхом вибуху органічних речовин із високим умістом вуглецю і відносно низьким вмістом кисню, тобто детонація конденсованих вибухових речовин з негативним кисневим балансом (кількість кисню менше кількості окислюваних компонентів). У цьому випадку під час вибуху виділяється вільний вуглець, з якого утворюється алмазна фаза. Утворення наночастинок алмазу відбувається за час від 0,2 до 0,5 мкс. В детонаційному синтезі при досить малому часі утворення алмазних частинок швидкість їхнього зростання на кілька порядків вище за таку для статичних умов, температура продуктів вибуху досягає 4000 ºС, а графітизація алмазу починається вже при 1000 ºС. Тому камери заповнюють інертним або вуглекислим газом, який запобігає окисленню алмазних частинок, які утворилися, і їх перетворенню на графіт. Щоб знизити залишкові температури, підрив здійснюють у водному середовищі або в броньованому заряді, який охолоджується до низьких температур: продукти детонації здійснюють роботу зі стиснення і розгону навколишнього середовища.
Механізм синтезу в детонаційній хвилі можна представити в такий спосіб. У розповсюджуваній за твердим зарядом детонаційній хвилі відбувається руйнування бензольних кілець, що містяться в складі молекул вибухової речовини, на окремі зв'язки з атомів вуглецю. В результаті подальших багаторазових взаємодій з них утворюються вуглецеві сполуки, зокрема циклогексан. Ці молекули мають елементи структури кристалічної решітки алмазу, тому їх можна розглядати як зародки алмазної фази вуглецю. Об'єднання в рухомому середовищі продуктів вибуху призводить до утворення малих часток – алмазних кластерів. У результаті подальших зіткнень і коливальних взаємодій частинок, що призводять до зчеплення їх кристалічних решіток, за фронтом середовища виростають більші частки (до 90 нм), що підтверджено експериментом.
Наноалмази знаходять широке використання в машинобудуванні як функціональна добавка в оливи для зменшення зношення поверхонь тертя, конструкційні матеріали, амортизатори тощо.