zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2018-84-4-41-46zldm-717Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СТЕКЛОУГЛЕРОДЕ МЕТОДОМ ИК-ФУРЬЕ СПЕКТРОСКОПИИSTUDY OF THE STRUCTURE AND STRUCTURAL TRANSFORMATIONS IN GLASSY CARBON USING IR-FOURIER SPECTROSCOPY (FTIR)БехтеревА. Н.BekhterevA. M.

Александр Николаевич Бехтерев 

г. Магнитогорск

Alexander N. Bekhterev

Magnitogorsk

alexbehterev@yandex.ruРыскужинаИ. В.RyuskuginaI. V.

Ирина Владимировна Рыскужина 

г. Магнитогорск

Irina V. Ryuskugina 

Magnitogorsk

iraxxx.ru@mail.ruБарышниковМ. П.BaryshnikovM. P.

Михаил Павлович Барышников 

г. Магнитогорск

Mikhail P. Baryshnikov 

Magnitogorsk

ЕфимоваЮ. Ю.EfimovaJ. Yu.

Юлия Юрьевна Ефимова 

г. Магнитогорск

Julia Yu. Efimova 

Magnitogorsk

РыжовА. М.RyzhovA. M.

Антон Михайлович Рыжов 

г. Магнитогорск

Anton M. Ryzhov 

Magnitogorsk

МГТУ имени Г. И. НосоваРоссияG. I. Nosov Magnitogorsk State Technical UniversityRussian Federation2018140520188444146Copyright © Бехтерев А.Н., Рыскужина И.В., Барышников М.П., Ефимова Ю.Ю., Рыжов А.М., 20182018Бехтерев А.Н., Рыскужина И.В., Барышников М.П., Ефимова Ю.Ю., Рыжов А.М.Bekhterev A.M., Ryuskugina I.V., Baryshnikov M.P., Efimova J.Y., Ryzhov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/717

Представлены результаты исследования структуры и структурных превращений в поверхностном слое образцов стеклоуглерода (СУ), подвергнутых термической обработке (интервал температур 1500 – 3000 °C) в инертной среде. Термическая обработка приводит к структурным превращениям, меняющим соотношение углерода, содержание примесей, пористость СУ. Образцы исследовали методом ИК-Фурье спектроскопии с использованием IR-Infinity SHIMADZU со стандартной приставкой диффузного отражения. Выявили наличие атомов углерода в состояниях с sp-, sp2- и sp3-гибридизацией, присутствие адсорбированных гидроксильных, карбонильных групп и атомов водорода в ароматических и алифатических углеродных структурах. Проведен анализ динамики изменения содержания этих структур с увеличением температуры термообработки. Электронно-микроскопические исследования, проведенные на приборе JEOL JSM-6490LV, показали наличие микропористости, слоистых структурных фрагментов, отличающихся от строения СУ внутри пор. Полученные данные, сопоставленные с результатами исследований образцов методом рентгеноструктурного анализа, хорошо согласуются с существующими представлениями о строении и структурных превращениях в СУ.

We present the results of studying the structure and structural transformations in the surface layer of glassy carbon (GC) samples after thermal treatment in a temperature range of 1500 – 3000°Cin an inert atmosphere. Heat treatment leads to structural transformations that change the ratio of hybridization of carbon atoms, impurity content, and porosity. IR-Fourier spectroscopy study of the samples using IR-Infinity SHIMADZU with a standard diffuse reflection attachment revealed sp-, sp2-, and sp3-hybridized carbon atoms present in GC samples, and adsorbed hydroxyl, carbonyl groups and hydrogen atoms in aromatic and aliphatic carbon structures. Change in the content of those structures with an increase in the temperature of heat treatment of the samples is analyzed. Electron microscopy carried out on the JEOL JSM-6490LV device revealed the presence of microporosity, layered structural fragments that differ from the GC structure inside the pores. The obtained results compared with the results of X-ray diffraction analysis of the samples match the available data regarding the structure and structural transformations in GC.

стеклоуглеродИК-Фурье спектроскопиядиффузное отражениеэлектронная растровая микроскопиягибридизация атомов углеродаструктура поверхностиglassy carbonFTIR spectroscopydiffusion reflectionscanning electron microscopyhybridization of carbon atomssurface structureReferencesБехтерев А. Н. Фононная структура конденсированного углерода и наноуглерода. — Магнитогорск: Магнитогорский гос. техн. университет им. Г. И. Носова, 2016. — 221 с.Bekhterev A. N. Phonon structure of condensed carbon and nanocarbon. — Magnitogorsk: G. I. Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2016. — 221 p. [in Russian].Setton R., Bernier P., Lefrant S. Carbon Molecules and Materials. — London – New York: Taylor & Francis, 2002. — 489 p.Setton R., Bernier P., Lefrant S. Carbon Molecules and Materials. — London – New York: Taylor & Francis, 2002. — 489 p.Barnard A. S. Theory and modeling of nanocarbon phase stability / Diamond and Related Materials. 2006. Vol. 15. Issue 2 – 3. P. 285 – 291.Barnard A. S. Theory and modeling of nanocarbon phase stability / Diamond and Related Materials. 2006. Vol. 15. Issue 2 – 3. P. 285 – 291.Беленков Е. А., Грешняков В. А. Классификация структурных разновидностей углерода / ФТТ. 2013. Т. 55. Вып. 8. С. 1640 – 1650.Belenkov E. A., Greshnyakov V. A. Classification of structural varieties of carbon / FTT. 2013. Vol. 55. Issue 8. P. 1640 – 1650 [in Russian].Ferrari A., Robertson J. Raman spectroscopy of amorphous, nanostructured, diamond-like carbon, and nanodiamond / Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2004. Vol. 362. P. 2477 – 2512.Ferrari A., Robertson J. Raman spectroscopy of amorphous, nanostructured, diamond-like carbon, and nanodiamond / Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2004. Vol. 362. P. 2477 – 2512.Бехтерев А. Н., Золотарев В. М. Исследование колебательных состояний в низкоразмерном нанокристаллическом углероде с изменяющейся структурой / Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2006. Вып. 34. С. 91 – 96.Bekhterev A. N., Zolotarev V. M. Investigation of vibrational states in a low-dimensional nanocrystalline carbon with a variable structure / Nauch.-Tekh. Vestnik SPbGU ITMO. 2006. Issue 34. P. 91 – 96 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.