Способ получения наноразмерных керамических материалов

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к наноразмерным керамическим материалам в форме множественных кристаллических структур, композитов или твердых растворов, способу их получения и их применению. Эти материалы преимущественно получают взрывом двух эмульсий "вода в масле" (В/М), одну из которых готовят с прекурсорами для обеспечения режима взрыва с температурой менее 2000C, и они проявляют высокую химическую и кристаллическую однородность фазы, индивидуально для каждой частицы, так же как и ряд дополнительных свойств,регулируемых с учетом конечных применений, таких как гомогенное распределение первичных частиц, очень высокий уровень химической чистоты, размер кристаллита менее 50 нм, площади поверхности на единицу массы между 25 и 500 м 2/г и истинные значения плотности частиц более 98 % от теоретической плотности. Этот набор характеристик делает эти материалы пригодными, в частности, для широкого диапазона применений в области нанотехнологий, таких как, например,нанопокрытия, магнитные наножидкости, нанокатализаторы, наносенсоры, нанопигменты,нанодобавки, ультралегкие нанокомпозиты, наночастицы для выделения лекарственных средств,наномаркеры, наноразмерные пленки и т.д. Каладо Да Силва Жоан Мануэл, Дош Сантош Антунеш Элса Мариза (PT) Котов И.О., Харин А.В. (RU) Область техники Данное изобретение относится к наноразмерным керамическим материалам в форме множественных кристаллических структур, композитов или твердых растворов, способу их получения и применению в области нанотехнологии, а именно в качестве нанопокрытий, магнитных наножидкостей, нанокатализаторов, биологических наносенсоров, нанопигментов для ряда отраслей промышленности, нанодобавок для горючих, для фотокаталитического действия при очистке воздуха и воды, ультралегких нанокомпозитов, наночастиц для контролируемого выделения лекарств в теле человека, наномаркеров, наноразмерных пленок. Предшествующий уровень техники Наноматериалы с размером менее 100 нм представляют собой базовые структурные элементы новой отрасли, возникшей в последние несколько лет, - нанотехнологии. В сущности, в настоящее время по всему миру существует огромный интерес к очень малому, от научных областей до непосредственно политики, и нанотехнология даже часто упоминается в речах главных мировых лидеров. Ее представляют как потенциальную для реализации технологического скачка с такими последствиями для жизни человека, которые случились в прошлом с открытиями парового двигателя, поезда, автомобиля, компьютера и биотехнологий. Интерес исходит из того факта, что наноразмерные частицы или структуры какого-либо материала демонстрируют ряд электрических, оптических, магнитных и механических свойств, отличающихся от таковых для того же материала большего размера, а именно высокую пластичность, супертвердость, более низкую температуру плавления, прозрачность, высокую площадь поверхности на единицу массы с улучшением, как следствие, каталитической активности, низкую теплопроводность, увеличенный магнитный эффект, высокую полупроводниковую люминесценцию, изменение цвета и даже подчинение законам квантовой механики, приводя некоторых ученых к предположению, что мы находимся на грани нового состояния вещества. Для использования возможностей, созданных этим набором новых свойств, и переведения их в практические применения в дополнение к наиболее распространенным двойным структурам (с двумя элементами), таким как Al2O3, ZnO, TiO2, ZrO2, керамические наноматериалы обычно требуют: оксиды, образованные комбинациями множественных элементов в нескольких тройных (ZnFe2O4) или более высоких (LaSrCuO) кристаллических структурах; не-оксиды с ковалентной/металлической связью, кристаллические структуры нитридного типа:AlON, AlN, SiAlON и т.д.; композиты, они образуются из совмещения двух или более материалов (окись алюминия/двуокись циркония) в одной частице, сохраняя индивидуальные кристаллические структуры как окиси алюминия,так и двуокиси циркония. Твердые растворы, в этом случае, в отличие от предыдущего, один из компонентов "растворен" в другом так, что обнаружению поддается только одна непрерывная кристаллическая структура (отличающаяся от исходных структур), двумя примерами этого типа являются MgO-NiO и окись алюминия/окись хрома (с бесчисленными применениями в оптоволоконной области). В сущности, керамические композиты образуются из комбинации двух или более наноразмерных материалов, и в этом случае они демонстрируют комбинацию механических, тепловых, электрических,магнитных и оптических свойств, которую не мог демонстрировать один продукт. Типичным примером является композит окись алюминия/двуокись циркония. Оксид алюминия является материалом с обширным диапазоном применений благодаря его высокому модулю упругости,высокой устойчивости к истиранию и травлению и стабильности при высоких температурах. Однако у него есть некоторые слабые стороны, а именно низкая изломостойкость и прочность на изгиб. При сочетании с двуокисью циркония с образованием нанокомпозита он приобретает уровень изломостойкости,делающий его пригодным для применения в биоматериалах, оптических устройствах и чрезвычайно жестких условиях эксплуатации. Аналогично, электрод из диоксида циркония, используемый в производстве водорода путем разложения воды, требует комбинации ионной и электронной проводимости, что делает необходимым получение нанокомпозита с оксидами церия и иттрия, ZrO2-CeO2-Y2O3. В свою очередь, одной из многочисленных технологических проблем в области объединения нескольких элементов в различных кристаллических структурах является проектирование и получение наноразмерной шпинели алюмината цинка (ZnAl2O4), которая обладает свойствами высокой прочности на разрыв при высоких температурах с применениями в авиакосмической промышленности. Группа различных наноразмерных кристаллических структур, а именно троичных структур типа АВ 2 Х 4, А 2 ВХ 4, АВХ 4 и АВХ 3, где А и В являются катионами и X является анионом, особенно важна для обширного набора специальных применений, от сверхпроводимости (LiTiO3) до хранения энергии(LiMn2O4) и парамагнитных свойств, демонстрируемых структурой шпинельного типа - возникающих благодаря наличию неспаренных электронов на некоторых электронных уровнях. Примером не-оксида с ковалентной/металлической связью является наноразмерный AlN, демонстрирующий высокую теплопроводность, что делает его превосходной альтернативой оксиду алюминия в усовершенствованных электронных схемах, где выделяется избыточная теплота из-за высокой концентрации контуров, повышая температуру и ограничивая скорость применений. Наноразмерный AlN способен рассеивать эту теплоту за счет чрезвычайно высокой теплопроводности, что поддерживает постоянство температуры. В четырех типах упомянутых выше примеров, в дополнение к их физическим свойствам, которые обычно важны для общей характеристики наноматериалов, а именно основной размер частиц, распределение частиц по размерам, морфология частиц, степень химической чистоты, площадь поверхности на единицу объема, характеристика поверхности и размеры кристаллита, оксиды с троичной и более высокой структурами, не-оксиды с ковалентной/металлической связью, композиты и твердые растворы дополнительно выдвигают, в противоположность простым и двоичным структурам, критические требования к химической и кристаллической однородности фазы на уровне индивидуальной частицы, которые чрезвычайно трудно достичь, поскольку в процессе синтеза необходимо объединить несколько различных элементов, в дополнение к трудности достижения и поддержания нанометровых размеров первичных частиц. Эти требования достигаются только в том случае, если во время синтеза наночастиц протекает быстрая и необратимая реакция без концентрационных или температурных градиентов, независимо от того,имеем ли мы дело с материалами с множественными кристаллическими структурами, композитами или твердыми растворами. В дополнение к этим двум аспектам следующим препятствием является разработка воспроизводимых и непрерывных методов не только в лабораторных масштабах, позволяющих получение больших количеств керамических материалов всех типов упомянутых ранее наноразмерных структур. Существующие способы получения композитов, твердых растворов или различных троичных (в том числе типа шпинели) и более высоких наноразмерных кристаллических структур схожи. Фактически, получение композита или кристаллической структуры зависит только от соотношения элементов,температуры и давления синтеза и его диаграммы фазового равновесия. Таким образом, например, оксиды циркония и титана в соотношении 1:2 между 700 и 1200C образуют структуру ZrTi2O6. Однако в соотношении 5:7 между 1100 и 1800C образуется соединение с троичной структурой ZrTiO4. Известные и упомянутые способы разделяют на три категории: твердо-, жидко- и газофазные, в соответствии с фазой, в которой проходит реакция синтеза. 1. Твердофазные способы. В этом способе конечное соединение/композит обычно получают по твердофазной реакции между различными элементами с последующим интенсивным процессом измельчения до достижения размера около 200 нм. Главные ограничения этого дешевого способа, помимо трудности в достижении размеров ниже 0,2 мкм, связаны с наличием примесей, неоднородным распределением частиц по размеру и существенно дефектным уровнем однородности композитов и соединений, что является результатом неполных диффузионных реакций между реагентами. 2. Жидкофазные способы. Существует ряд недавних способов в жидкой фазе, которые объединяет факт начала процесса в растворе, в котором прекурсоры стехиометрически растворены на молекулярном уровне. Посредством различных методик, таких, например, как соосаждение, разбрызгивание, или золь-гель, образуется осадок в форме гидроксида. Для всех этих способов слабыми местами являются различная растворимость разных гидроксидов в зависимости от pH, подразумевая, что соотношение катионов в конечном гидроксиде не соответствует соотношению в исходном растворе, низкие выходы и необходимость последующих стадий, таких, например, как прокаливание для преобразования в оксид и размельчение. В синтезе посредством сжигания стехиометрическое количество нитратов растворяют в минимально требуемом количестве воды и затем добавляют порцию горючего материала. Эту смесь подвергают нагреванию до температуры в интервале от 200 до 500C и получают соединение через несколько минут после воспламенения. Самым слабым пунктом метода, в дополнение к прерывности процесса, является высокая внутренняя пористость частиц, что очень неблагоприятно при проведении последующей стадии спекания. 3. Газофазные способы. 3.1. Низкое давление. На данный момент разработан ряд альтернативных газофазных методов низкого давления, таких как, например, аэрозольный или пиролизный синтезы, основанных на получении газовой суспензии, которая дает чрезвычайно мелкие частицы при конденсации. Главным слабым местом этого метода является очень низкая производительность и трудность в получении сложных (троичных) структур и композитов. В свою очередь, способ, предложенный в данном изобретении, а именно взрыв эмульсии вода/масло (В/М), может быть включен в новую категорию газофазных реакций (высокого давления). У газофазной реакции высокого давления есть несколько преимуществ по сравнению с методом низкого давления, а именно тот факт, что она позволяет комбинировать и получать большой набор материалов с различными кристаллическими структурами и наноразмерных композитов в одну стадию, в большом количестве и с высокой фазовой однородностью, по реакции различных элементов в газовой фазе при высоком давлении. Производство наноматериалов этим способом включает четыре стадии: а) приготовление базовой (В/М) эмульсии: гибкость приготовления эмульсии позволяет включать в ее состав широкий круг прекурсоров, от металлов, сплавов металлов до различных солей металлов, составляющих прекурсоры, которые преобразуются в весь диапазон кристаллических структур и композитов; б) реакция взрыва (В/М) эмульсии с образованием газообразной плазмы: чрезвычайно быстрые скорости реакции взрыва (в интервале микросекунд) производят высокие давления, что обеспечивает полную степень преобразования прекурсоров в газовую плазму, которая уже содержит необходимые материалы/композиты; в) конденсация с образованием наночастиц: чтобы процесс конденсации материалов и композитов прошел и привел к появлению большого количества наноразмерных частиц, газообразная плазма должна достигнуть высокого давления в состоянии сильного пересыщения. Размер первичных конденсатов будет уменьшаться с увеличением степени пересыщения, по измерениям из отношения между давлением реакции и атмосферным давлением (Р/РО). Уровни давления, создаваемые взрывом эмульсии, обеспечивают максимизацию отношения (Р/РО), и, как следствие, получение наноразмерных частиц; г) контроль и сохранение нанометровых размеров частиц: после формирования первичных частиц наноразмерное состояние будет быстро разрушено с началом процесса коагуляции/коалесценции частиц,поэтому для управления процессом обязательным является быстрое охлаждение частиц, как только они сформированы, или их диспергирование в быстром токе газа. Способ синтеза наноразмерных керамических материалов, предложенный данным изобретением,обеспечивает быстрый уровень охлаждения и диспергирование в быстром токе газа посредством возможности регулирования температуры взрыва и времени пребывания частиц в более высоких температурных зонах реактора. Таким образом, способ, предложенный в данном изобретении, сочетает ряд требований, позволяющих получать наноразмерные керамические материалы с множественными кристаллическими структурами, такими как: оксиды с двоичными, троичными или более высокими кристаллическими структурами; не-оксиды с кристаллическими структурами нитридного типа; композиты; твердые растворы,которые в дополнение к высокому уровню химической и фазовой однородности демонстрируют ряд дополнительных свойств, приспосабливаемых под конечные применения, такие как однородное распределение первичных частиц между 15 и 100 нм, степень химической чистоты более 99,99%, площади поверхности на единицу массы между 5 и 500 м 2/г, размер кристаллита менее 50 нм и истинные удельные веса частиц выше 98% от теоретической плотности. Использование принципа (В/М) эмульсии для производства наночастиц упомянуто в документе Takoa Tami, Kazumasa Takatari, Naoysashi Watanabe и Nabuo Kaniya, Порошковый синтез оксидов металлов методом сжигания эмульсии, Journal of Materials Research (1997). Этот документ представляет новый способ получения наноразмерных порошков оксида алюминия, "метод сжигания эмульсии" (МСЭ), посредством сжигания (В/М) эмульсии с атмосферным воздухом, с получением полых частиц оксида алюминия. Однако способ данного изобретения использует другой режим, то есть он использует взрыв вместо сжигания и не использует внешний воздух. С другой стороны, использование процесса детонации для взрывчатых веществ в синтезе материалов со специальными свойствами началось приблизительно тридцать лет назад и с тех пор было сосредоточено на производстве наноалмазов (особой структуры углерода) в качестве примера упомянутых в документе Fenglei H., Yi Т., Shouurong Y., Механизм синтеза и технология ультрамелкого алмаза, полученного взрывом, который описывает использование богатых углеродом боевых взрывчатых веществ для производства наноалмазов посредством взрыва. Данное изобретение отличается от предмета, описываемого в этом документе, тем, что использует две (В/М) эмульсии, причем одна из них содержит множество прекурсоров, реализуя режим взрыва при температуре ниже 2000C для получения керамических композитов и множественности кристаллических структур, тогда как в этом документе используют боевые взрывчатые вещества, отличные от (В/М) эмульсий с температурой взрыва выше 3500C. Позже, метод взрыва упомянут в ряде других документов и публикаций, см. следуещее.US5855827 описывает циклический процесс взрыва для производства керамических покрытий на различных субстратах или производства микроразмерных и наноразмерных порошков. Взрыв происходит в газообразной смеси, содержащей суспензию металла сверхтонкого гранулирования. Способ данного изобретения различается от последнего тем, это использует две (В/М) эмульсии в жидкой или твердой фазе, обеспечивая таким образом лучший контроль условий синтеза наноматериалов и позволяя получать керамические соединения и различные (троичные или выше) кристаллические структуры. ЕР 1577265 описывает производственный процесс производства мелкодисперсного (микроразмерного) порошка оксида алюминия (Al2O3) по циклическому процессу взрыва гранулированного алюминия,смешанного с окислителем. Данное изобретение отличается от последнего тем, что включает несколько типов металлических прекурсоров, таких как, например, нитраты, сульфаты, ацетаты, в (В/М) эмульсии,которая демонстрирует режим взрыва при температуре ниже 2000C, позволяя получать наноразмерные частицы вместо микроразмерных, что позволяет получение композитов и множественные (двоичные,троичные и нитридного типа) кристаллические структуры. Документ Чигановой, Г.А. Взрывной синтез высокодисперсного оксида алюминия// Неорганические материалы, МАИК Наука/Интерпериодика, ISSN 0020-1685 (печатный), 1608-3172 (онлайн), т. 41, 5, май 2005, с. 468-475 описывает использование энергии взрыва для ускорения и окисления алюминия в очень тонкой фольге в камере с кислородом, с получением наноразмерного оксида алюминия. В данном изобретении используется реакция взрыва других прекурсоров, таких как металлы, сплавы, нитраты, сульфаты или подобные, в составе одной из (В/М) эмульсий, тогда как в этом документе реакция алюминия протекает позже в газовой камере с получением оксида алюминия с переходными (неустойчивыми) кристаллическими фазами и некоторого количества непрореагировавшего алюминия. Документ R.Y Li, X.J. Li и Х.Н. Xie, Взрывной синтез ультрамелкого Al2O3 и эффект температуры вспышки// Explosion, Combustion and Shock Waves, т. 42,5, с. 607-610, 2006 рассказывает о производстве наноразмерного Al2O3 в нескольких метастабильных фазах при разложении Al(NO3)3, смешанного с боевым взрывчатым веществом, гексогеном, во время взрыва. Конечный продукт, оксид алюминия, демонстрирует несколько примесей. Способ, представленный в данном изобретении, отличается тем, что использует две (В/М) эмульсии, одна из которых содержит множество прекурсоров, которые являются неотъемлемой частью ее состава (на молекулярном уровне), что позволяет получать группу не-двоичных,таких как троичные, и выше, и не-оксидных структур с высоким уровнем чистоты. РТ 103838, Нанокристаллические сферические керамические оксиды, способ их получения и применения ("Oxidos ceramicos esfericos nanocristalinos, processo para a sintese e respectivas utilizaces") описывает способ получения поликристаллических, сферических, микроразмерных частиц (менее 40 мкм), состоящих из наноразмерных кристаллов для применений в керамической промышленности. Процесс приготовления и взрыва (В/М) эмульсии данного изобретения отличается от последнего в том, что а) он использует две В/М эмульсии, одна из которых демонстрирует температуры взрыва менее 2000C, что позволяет получать наноразмерные частицы, в отличие от процесса цитируемого документа, который позволяет получать только микроразмерные частицы, поскольку его проводят при температурах выше 2000C; б) он использует одновременно несколько прекурсоров металлов, что позволяет получать оксиды с троичными и более высокими структурами, композиты и твердые растворы, тогда как метод, описанный в РТ 103838, позволяет получение только оксидов с двоичными структурами (два элемента), поскольку использует один прекурсор на композицию; в) он использует горючие материалы, растворимые в водном растворе (внутренняя фаза), позволяя получение не-оксидных соединений, таких как нитриды,карбиды и гидриды, которые не были доступны по процессам, описанным в указанном документе. Таким образом, способ по данному изобретению позволяет получать наноразмерные керамические материалы с различными кристаллическими структурами с ковалентными/металлическими связями, гомогенным распределением первичных частиц, высоким уровнем химический чистоты, размером кристаллита менее 50 нм и истинными удельными весами частиц более 98% от теоретической плотности. Документ X.J. Li, X. OUYANG, H.H YAN, G.L SUN и F. МО, Взрывной синтез наночастиц TiO2 в газовой фазе, Advanced Materials Research, т. 32 (2008), с. 13-16 (онлайн) описывает синтез нанопорошковTiO2 при взрыве газовой смеси водорода, кислорода и хлорида титана. Однако в отличие от данного изобретения этот метод ограничен прекурсорами, газообразными при комнатной температуре, тогда как метод данного изобретения использует жидкую (В/М) эмульсию и позволяет использовать разнообразие жидких и твердых прекурсоров как часть этой эмульсии. Краткое описание изобретения Настоящее изобретение относится к наноразмерным керамическим материалам с множественными кристаллическими структурами и в форме композитов или твердых растворов, способу их получения, их характеристикам, свойствам и применениям в нанотехнологии. 1. Способ получения наноразмерных керамических материалов. Способ получения наноразмерных керамических материалов с различными кристаллическими структурами в форме композитов и твердых растворов согласно данному изобретению состоит главным образом в отборе исходной композиции прекурсоров согласно эмпирической формуле, и температуры по диаграмме фазового равновесия для желаемого конечного керамического продукта, приготовлении вышеупомянутой композиции в форме (В/М) эмульсии, взрывании вышеупомянутой (В/М) эмульсии вместе с другой инициаторной (В/М) эмульсией в устойчивом режиме взрыва при достаточно низкой температуре (ниже 2000C), с последующим чрезвычайно быстрым охлаждением, получая таким образом частицы с размером менее 100 нм. Основная или инициаторная эмульсия, упомянутая в данном изобретении, имеет (В/М) тип, широко используемый, например, в изготовлении взрывчатых эмульсий, состоящая из двух фаз, тесно связанных под действием поверхностно-активного вещества: внутренней (водной) фазы и внешней (нерастворимой) фазы. Вторая (В/М) эмульсия обладает способностью (в отличие от других взрывчатых веществ в целом) превращать в эмульсию композиции с чрезвычайно низкими значениями pH (ниже 5) за счет выбора поверхностно-активных веществ, подходящих для этих уровней кислотности, которые являются результатом растворения ряда прекурсоров, таких как нитраты, сульфаты, хлориды, растворимые в водной фазе этой (В/М) эмульсии, и оказалась очень важной за счет обеспечения стартовой молекулярной однородности прекурсоров для получения высокой фазовой однородности конечных керамических продуктов,предмета данного изобретения, что требуется для применений этих наноматериалов. Согласно данному изобретению в качестве поверхностно-активных веществ можно использовать неионогенные соединения для низких значений pH ниже 3,5 и производные полиизобутилена для значений pH выше 3,5. Типы прекурсоров, рассматриваемые в пределах данного изобретения: окислители, растворимые во внутренней водной фазе, такие как нитраты, сульфаты, хлориды; горючие материалы, растворимые во внутренней водной фазе, такие как гидразин, мочевина; горючие материалы, смешивающиеся с внешней фазой, такие как углеводороды, органические материалы. В дополнение к этим компонентам вторая В/М эмульсия еще включает твердые прекурсоры, такие как металлы и сплавы металлов, которые образуют гомогенную газообразную плазму посредством газификации во время стадии реакции взрыва. Этот ряд прекурсоров, который составляют компоненты второй (В/М) эмульсии, преобразуется в ряд желаемых кристаллических структур и наноразмерных соединений во время реакции взрыва. В процессе комбинации различных прекурсоров критической точкой является поддержание эмульсией режима взрыва при достаточно низких температурах (ниже 2000C), таким образом поддерживая первичные частицы в наноразмерном состоянии. У возможности использования металлов или сплавов вместе с прочими уже упомянутыми прекурсорами есть два чрезвычайно важных следствия: а) производительность - высокая степень превращения в конечный продукт на единицу исходной композиции; б) степень чистоты - необходимое требование для множества применений в нанотехнологии, а именно в областях биоматериалов и медицины. Металлы в целом легче чистить, чем другие прекурсоры ввиду их низких точек плавления. Поэтому способ получения наноразмерных керамических материалов с множественными кристаллическими структурами в форме композитов или твердых растворов заключается в следующих шагах. 1.1. Определение стехиометрии реактивов во второй В/М эмульсии. Компоненты второй (В/М) эмульсии отобраны из уже упомянутого ряда прекурсоров (растворимые окислители, растворимые горючие материалы, несмешивающиеся горючие материалы, металлы и сплавы металлов), и их соотношение зависит от эмпирической формулы и типа структуры желаемого керамического материала. 1.1.1. Эмпирическая формула. Если хотят синтезировать шпинель эмпирической формулы NiFe2O4, начальный состав должен включать Ni и Fe в том же молярном соотношении (1:2), как и конечный состав (NiFe2O4), в дополнение содержать достаточное количество кислорода для завершения реакции окисления. 1.1.2. Тип структуры. Выбор прекурсоров зависит от типа структуры, главным образом от типа семейства, к которому принадлежит керамическое соединение, следовательно: а) оксиды с двоичной, троичной или более высокой структурой: прекурсоры - растворимые, богатые кислородом окислители с или без металлов или сплавов металлов; б) не-оксиды кристаллической структуры с ковалентными/металлическими связями, нитридного типа (AlON, AlN, SiAlON и т.д.): прекурсоры - композиция внутренней фазы на 100% или преимущественно состоит из бескислородных растворимых горючих материалов, например гидразина; в) для композитов и твердых растворов правило схожее, независимо от того, являются ли они оксидами или не-оксидами. 1.2. Регулировка температуры взрыва смеси. Температура взрыва играет ключевую роль во всем этом процессе по двум причинам. а) Для получения первичных частиц в наноразмерном состоянии необходимо, чтобы температура взрыва эмульсии 2 в точке С, J (Чепмен/Жуге) была ниже температуры плавления желаемого керамического материала для уменьшения времени коалесценции, таким образом поддерживая первичные частицы в наноразмерном состоянии. На практике это означает, что необходимо оперировать при температурах ниже 2000C, что является пределом для большинства температур плавления керамических материалов (оксидов, карбидов, нитридов и гидридов). б) Достижение с большой точностью необходимой точки на диаграмме фазового равновесия, соот-5 022564 ветствующей образованию заданного керамического соединения. Точно регулируя температуру взрывных газов посредством регулирования параметров, таких как количество эндотермических элементов в исходном растворе, тип горючих материалов и соотношение внутренняя фаза/внешняя фаза эмульсии,возможно получить необходимую кристаллическую структуру без необходимости какой-либо последующей тепловой обработки и без изменения стехиометрического соотношения, установленного для реагентов в пункте 1.1. Принимая во внимание экспериментальные трудности измерения, температуру взрыва в точке (С, J) определяют из состава и начальной плотности эмульсии, используя вычислительные программы (BKW,Tiger, THOR), которые используют уравнения состояния и численные методы. Когда эта стадия закончена, конечный состав второй (В/М) эмульсии установлен. 1.3. Приготовление второй (В/М) эмульсии. После установления конечного состава на предыдущих стадиях 1.1 и 1.2 переходят к стадии получения второй (В/М) эмульсии, главным образом состоящей из двух тесно связанных под действием поверхностно-активного вещества фаз: внутренней (водной) фазы и внешней (нерастворимой) фазы, причем внешняя фаза обычно составляет от 2 до 20% от общего состава для обеспечения баланса кислорода около нуля. 1.3.1. Приготовление внутренней фазы. Растворение прекурсоров в воде в соответствии с ранее отобранным составом эмульсии 2. Эту фазу нагревают до температуры (35-105C) выше температуры кристаллизации различных реагентов для обеспечения их полного растворения. Растворение нитратов, хлоридов и сульфатов обычно приводит к очень низким (0-4) значениям pH, таким образом делая необходимым использование контейнеров из нержавеющей стали. Количество воды должно составлять между 5 и 60% от общего состава. Согласно желаемой температуре взрыва вода - высоко эндотермический элемент и сильно уменьшает температуру взрыва. 1.3.2. Приготовление внешней фазы путем смешения углеводородов или органических материалов данной фазы с поверхностно-активным веществом (ранее упомянутого типа) подходящим и предназначенным для низких значений pH, мягкое нагревание между 35-85C для обеспечения соответствующей вязкости смеси и температуры, близкой к температуре внутренней фазы. Поверхностно-активное вещество должно составлять от 1 до 2 мас.% относительно общего состава для обеспечения стабильности (В/М) эмульсии. 1.3.3. Эмульгирование обеих фаз в эмульгированную матрицу с последующей очисткой при приблизительно 60-150 пси (414-1034 КПа), для получения устойчивой эмульсии с размерами мицелл от 1 до 10 мкм, поскольку выше этого предела эмульсия распадается по нарастающей, теряя чувствительность и стабильность. 1.3.4. Добавление органического сенсибилизатора (от 0,2 до 2%), такого как вспененный полистирол или пластиковые сферы без примесей, который расходуется в реакции взрыва и чья функция состоит в регулировке плотности ниже 1,25 г/см 3 для того, чтобы обеспечить уровень чувствительности, который позволяет достигать скорости взрыва более 4000 м/с. 1.3.5. Добавление или не добавление металлов в твердом состоянии или сплавов металлов с последующей гомогенизацией в соответствии с составом, определенным ранее в п.1.1. Металлы или сплавы металлов представляют собой два возможных примера прекурсоров, добавленных извне, но с высокой степенью гомогенности. 1.4. Создание формы/геометрии (В/М) эмульсии 2. Согласно ее реологии (В/М) эмульсия позволяет относительно легкое создание различных геометрических форм: сферической, цилиндрической, кольцевой или с плоскими гранями, которые контролируют скорость охлаждения частиц, способствуя не только получению наноразмерных керамических материалов, но также позволяя управлять уровнем их кристалличности или аморфным состоянием. Чем выше скорость охлаждения, тем больше площадь поверхности на единицу массы. В случае газа, охлаждаемого в воде (вместо воздуха), возможно достигнуть площадей поверхности более 300 м 2/г. Этот параметр особенно важен для применений в нанотехнологии, использующих каталитический эффект. Из-за огромной области контакта между внутренней и внешней фазами и возможности легко регулировать количество точек инициирования в единице объема через количество используемого сенсибилизатора, у (В/М) эмульсии очень низкие критические диаметры взрыва (минимальный диаметр, в котором взрыв все еще устойчив), приблизительно 15-20 мм для цилиндрической геометрии или 5-10 мм для плоской, типа "сэндвич" или кольцевой геометрии. Эта особенность позволяет использовать маленькую толщину, что означает низкие градиенты температуры и концентрации частиц, как в фазе взрыва реакционной смеси, так и в фазе радиального расширения газа и формирования наночастиц, и является главной причиной однородности первичных частиц керамических материалов как на уровне морфологии, так и на уровне распределения частиц по размерам. 1.5. Взрыв (В/М) эмульсии 2. Независимо от формы, принятой в 1.4, необходимо обеспечить одинаковый режим взрыва для всей композиции эмульсии 2, приготовленной на стадиях 1.1-1.5. С этой целью стадии инициации взрыва детонатором или другой системой с подобными эффектами, такими как объемный разряд, лазер и т.д., и стабилизации фронта взрывной волны должны сначала возникнуть в другой В/М эмульсии (основной или инициаторной эмульсии), основанной исключительно на нитрате аммония и воде во внутренней фазе и минеральном масле и эмульгаторе во внешней фазе для того, чтобы не продуцировать никаких твердых примесей, а только газообразные продукты реакции, такие как СО 2, Н 2 О и N2. У этой инициаторной эмульсии (эмульсия 1) следующий состав: нитрат аммония (80-90%),вода (10-15%),минеральное масло (3-10%),эмульгатор (0,5-1,5%) и плотность между 1,15 и 1,39 г/см 3, доведенная до этого значения количеством сенсибилизатора. Эту эмульсию (1) объединяют с эмульсией, содержащей прекурсоры, (эмульсия 2), таким образом позволяя последней достигнуть устойчивой скорости более 4000 м/с, регулируя плотность между 0,7 и 1,4 г/см 3. Количества инициаторной эмульсии (эмульсия 1) должно быть достаточно для обеспечения стабильности взрывной волны. Ее длина должна быть в 5 раз больше диаметра, например в цилиндре 30 мм в диаметре, длина инициаторной эмульсии должна быть минимум 150 мм. Идентичный режим (скорость взрыва) во всей композиции эмульсии 2 тесно связан с обеспечением воспроизводимой формы конечного нанокерамического продукта с высокой однородностью его конечных свойств, например, типа кристаллических фаз, размеров первичных частиц, размеров кристаллита,морфологии частиц. 1.6. Сбор и обработка продуктов реакции. Порошки втягиваются газами, возникающими в реакции взрыва, в расширительную камеру, где их собирают влажными, чтобы избежать накапливания пыли в воздухе. После этого их просеивают влажными, высушивают при температуре всегда ниже 70C и, наконец, размельчают и упаковывают. Небольшой образец, приблизительно 100 г, собирают и проводят несколько химических и физических анализов для того, чтобы охарактеризовать синтезированный продукт. 2. Характеристика наноразмерных керамических материалов. Наноразмерные керамические материалы, полученные по данному изобретению, обладают рядом значительных особенностей. 2.1. Многообразие кристаллических структур, таких как: оксиды с комбинациями различных элементов в несколько двоичных, таких как, например, Al2O3,ZrO2, TiO2, ZnO, троичных, таких как, например, ZnFe2O4, или более высоких, таких как, например,LaSrCuO, кристаллических структур; не-оксиды с кристаллическими структурами с ковалентными/металлическими связями, нитридного типа, например, такие как, но не ограниченные, AlON, AlN, SiAlON; композиты, получающиеся из комбинации двух или больше материалов, например оксид алюминия/диоксид циркония, в одной частице, содержащей индивидуальные кристаллические структуры оксида алюминия и диоксида циркония. твердые растворы, в этом случае, в отличие от предыдущего, один из компонентов "растворен" в другом таким образом, что обнаруживают только единственную непрерывную кристаллическую структуру, отличающуюся от начальных, например MgO-NiO и Al2O3/CR2O3. 2.2. Они обладают высокой химической однородностью и однородностью кристаллической фазы на уровне каждой частицы, индивидуально. 2.3. Размер первичных частиц между 15 и 100 нм. 2.4. Гомогенное распределение первичных частиц. 2.5. Химическая степень чистоты более 99,99%. 2.6. Размер кристаллита менее 50 нм. 2.7. Площадь поверхности на единицу массы между 5 и 500 м 2/г, регулируемая в соответствии с применением. 2.8. Истинная плотность частицы больше 98% от характеристической теоретической плотности соединения. Для определения вышеупомянутых свойств используются ряд физических/химических методов. Дифракция рентгеновских лучей. Дифракция рентгеновских лучей позволяет идентификацию материала, оценку его аморфного или кристаллического состояния, его кристаллических фаз и размера кристаллита. После построения калибровочных кривых для каждого материала разделением перекрывающихся пиков можно определить долю каждого соединения в данном материале. Размер кристаллита определяют с помощью уравнения Шеррера и полной ширины на половине максимального значения наиболее интенсивного пика на рентгеновской дифрактограмме. Следует отметить, что эта величина должна всегда подтверждаться значениями,полученными с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Просвечивающая электронная микроскопия - ТЕМ (transmission electron microscopy). Определение размера кристаллита с помощью просвечивающей электронной микроскопии подразумевает подготовку образца в соответствии со следующим стадиями: а) в ультразвуковой ванне диспергируют материал в химически совместимом растворителе; б) в предыдущий раствор погружают специальную сетку для ТЕМ на несколько секунд для того,чтобы зафиксировать достаточно репрезетантивное количество частиц образца; в) дают материалу высохнуть достаточно в течение приблизительно 12 ч для того, чтобы избежать помех во время наблюдения образца. При исследовании образца в обычном режиме можно оценить морфологию частиц, наличие агрегатов и их размеры. Следует отметить, однако, что это только качественный анализ. Для определения величины размера кристаллита необходимо использовать режим "Темного Поля"; у изображения будет черный фон, и кристаллы будут подсвечены белым. С помощью подходящего программного обеспечения возможно очень точно определить размер кристаллита. Сканирующая электронная микроскопия - SEM (scanning electron microscopy). Приготовление образца для исследований в сканирующем электронном микроскопе состоит из следующих стадий: а) небольшое количество порошка помещают на адгезионную углеродную ленту, которая уже установлена в подставку, подходящую для микроскопа; б) порошок покрывают наноразмерным слоем углерода или золота в зависимости от продукта, который планируется наблюдать, и от намеченных целей. Исследование образцов позволяет сделать выводы о морфологии частиц, текстуре так же, как о состоянии агломерации порошка. Подавляющее большинство SEM обладает средством под названием EDX (Элементный Анализ),который очень важен для характеристики и оценки однородности композитов. EDX выполняет элементную дифракцию рентгеновских лучей, то есть он определяет химические элементы только в выбранной части образца, которая может быть частью частицы, частицей или рядом частиц. Таким образом, возможно установить химический состав каждой частицы и выяснить, одинаков ли этот состав для всех частиц, то есть этот метод позволяет оценивать уровень однородности наблюдаемого образца. Объединяя результаты, полученные с помощью методики EDX и дифракции рентгеновских лучей, можно сделать надежные выводы относительно соединений, присутствующих в композите, и о его уровне однородности. Распределение частиц по размерам. Распределение частиц по размерам определяют в гранулометрическом измерительном приборе, начиная с суспензии, приготовленной согласно следующим стадиям: а) диспергируют небольшое количество порошка в химически совместимом растворителе, который обеспечивает более высокую степень деагломерации образца; б) к предыдущей суспензии добавляют 1 мл диспергирующего агента, химически совместимого с суспензией. Полученная диаграмма позволяет определять тип распределения (мономодальный, бимодальный и т.д.) указанного порошка. Отметим, что если диспергирование образца не проведено должным образом,существует риск определения размера агломератов вместо размера частиц. Удельная площадь поверхности - БЭТ (метод Брунауэра, Эммета и Тейлора). Удельная площадь поверхности - это площадь, занимаемая каждой частицей или агрегатом, на единицу массы. Данный анализ очень важен для характеристики наночастиц, потому что он позволяет в сочетании с другими исследованиями устанавливать соотношение размера частиц с агрегатным состоянием и также обнаружить наличие внутренней пористости в частицах. Данный анализ очень часто применяют для определения размеров частиц, так как установление размера частиц с помощью гранулометрического измерительного прибора требует суспензий, устойчивых во время измерения, которые все труднее и труднее получить с уменьшением размера частиц. Истинная плотность частиц. Истинная плотность частиц определятся с помощью гелиевого пикнометра. В сравнении с теоретическим значением полученное значение плотности позволяет количественно определять внутреннюю пористость анализируемого образца. Химический анализ - степень чистоты. Количественное определение степени чистоты/примесей данного материала должно всегда выполняться с помощью ИСП-АЭС (индуктивно связанная плазма - атомно-эмиссионная спектрометрия), поскольку этот метод обладает очень низкими пределами обнаружения и высокой точностью. Образцы должны находиться в водной фазе; в случае порошкового образца он должен быть растворен или переработан химическими или другими методами в зависимости от материала, который будет проанализирован. С помощью этого анализа можно с высокой точностью количественно определить химические элементы,присутствующие в образце, но нельзя определить соединения, поэтому всегда требуется проводить дифракцию рентгеновских лучей как дополняющую процедуру. Следует заметить, что для характеристики образца должны быть проведены несколько типов исследований, и для того, чтобы сделать более точные выводы, результаты должны быть оценены как единое целое. Тип применения этих материалов в области нанотехнологии зависит главным образом от их свойств, упомянутых в предыдущем пункте, см. следующее. Тип структур. Тот факт, что процесс взрыва (В/М) эмульсии, описанный в данном изобретении, настолько гибок,что это позволяет получать наноразмерные керамические материалы с различными множественными кристаллическими структурами, такими как оксиды бинарной структуры, оксиды, состоящие из комбинации множества элементов в нескольких троичных или более высоких кристаллических структурах, неоксиды кристаллической структуры с ковалентными/металлическими связями, нитридного типа, композиты, твердые растворы, чрезвычайно важен, поскольку позволяет рассмотреть множество нанотехнологических применений, где требуется этот разнообразный набор структур, например полупрозрачные композиты для области стоматологии, сверхпроводимость, аккумулирование энергии, магнитные наножидкости, рассеивание энергии во время вычислений, биоматериалы высокой прочности для протезов и т.д. Однородность кристаллической фазы. Когда керамический наноматериал проектируется в форме композита или твердого раствора, желательно, чтобы он представлял за счет сочетания дополняющих друг друга свойств различных материалов комбинацию механических, тепловых, электрических, магнитных или оптических свойств на уровне каждой отдельной частицы, которой не обладал отдельный продукт. Фазовая однородность, проявляемая наноматериалами данного изобретения на уровне каждой отдельной частицы, с помощью условий, обеспеченных процессом взрыва (В/М) эмульсии (стартовая композиция, смешанная на молекулярном уровне, и условия реакции), делает их особенно подходящими для обширного диапазона применений, где требуется комбинация свойств нескольких керамических материалов. Одним из многих примеров, где эта однородность важна, является получение наноразмерных пленок для промышленности полупроводниковой электроники. Порошковые нанокомпозиты спекают в чрезвычайно плотную керамическую таблетку (целевую таблетку), которая при бомбардировке пучком электронов начинает вносить атомы в данный субстрат. Если композит не будет сформирован и смешан на молекулярном уровне в первоначальных порошках, то характеристики получаемой пленки не будут однородными. Размер и распределение первичных частиц. Размер и распределение первичных наноразмерных частиц, помимо влияния на площадь поверхности, приходящуюся на единицу объема, ответственны за ряд свойств наноматериалов, таких как: а) оптические свойства - изменение цвета, прозрачности, когда размер частиц становится меньше,чем некоторые из длин волн света, с применениями в прозрачных пленках TiO2, например; б) физические свойства - уменьшение температуры плавления, позволяющее их использование в качестве интенсификаторов спекаемости в керамической промышленности, значительное улучшение теплопроводности; в) магнитные свойства - увеличение коэрцитивной силы наножидкостей; г) механические свойства - более гладкая отделка поверхности. Степень химической чистоты. Степень чистоты наноразмерных керамических материалов, в частности, важна в биомедицинских областях, таких как наномедицина (новая ветвь, связанная с обнаружением и лечением таких болезней,как рак), где функционализированные наночастицы используются для обнаружения определенных антител и прикрепления к целевым больным клеткам, так что последние могут быть затем селективно разрушены с помощью излучения или магнитных полей, и также в биоматериалах, используемых при производстве протезов. В дополнение к этой области существует ряд электрических, магнитных и оптических применений,где наличие небольшого количества примесей изменяет ожидаемые свойства. Наноматериалы, полученные здесь, можно использовать в этом очень требовательном типе применений, поскольку они могут достигать степень более 99,99% (посредством контроля степени чистоты прекурсоров). Площадь поверхности на единицу массы. Это свойство, несомненно, является одним из самых важных в мире наноматериалов и отвечает за многие из их новых свойств. Чем больше площадь поверхности, тем выше отношение количества атомов на поверхности к общему количеству атомов в частице, и поскольку твердофазные химические реакции протекают на поверхности, то если это свойство увеличивается, это означает, что химическая реакционная способность будет выше, и реакции будут более эффективными. Способность данного изобретения предоставить кристаллические или аморфные структуры путем регулирования скорости охлаждения частицы позволяет варьировать площадь поверхности в пределах 5-500 м 2/г, делая эти наноматериалы особенно подходящими для применений, где важен каталитический эффект, например: а) химический синтез - метанола, водорода (фотокаталитическое окисление), каталитическая кон-9 022564 версия выхлопных газов транспортных средств, очистка нефти и т.д.; б) косметика - улучшенное подавление запахов; в) окружающая среда - улучшенная абсорбционная способность ядовитых химических элементов в воздухе и воде, улучшенные свойства в качестве биоцидов; г) фотоэлементы - улучшенная эффективность превращения свет/электроэнергия; д) поверхности - эффект самоочистки при удалении органического вещества. Истинная плотность частицы. Отношение между экспериментальной плотностью и теоретической плотностью является показателем степени внутренней пористости частицы. Это свойство особенно важно в применениях, требующих изготовления плотных керамических предметов из нанопорошков, потому что внутренняя пористость не может быть устранена во время стадии спекания. Подробное описание изобретения 1. Способ получения наноразмерных материалов. Способ получения наноразмерных материалов начинают с выбора реагентов реакционной смеси(эмульсия, прекурсоры, поверхностно-активные вещества и т.д.) в соответствии с желаемым керамическим соединением. После этого переходят к регулированию конечного состава, вычисляя температуру реакции взрыва. 1.1. Определение температуры взрыва эмульсии - вычисление температуры взрыва в точке С, J выполняется исходя из состава и начальной плотности эмульсии с помощью вычислительных программ с использованием уравнения состояния и численных методов. 1.2. Приготовление инициаторной эмульсии (1). Приготовление эмульсии 1 начинается с растворения NH4NO3 в деминерализованной воде при перемешивании в нагреваемом резервуаре, получая таким образом раствор нитрата аммония - внутреннюю фазу. После этого внутреннюю фазу эмульгируют с маслом (внешней фазой) в эмульгаторе, подходящем для данного диапазона вязкости, получая таким образом эмульгированную матрицу. Наконец, в резервуар добавляют приблизительно 0,5% пластиковых микросфер при относительно низкой скорости перемешивания для придания эмульсии чувствительности к детонации или другому типу активации. 1.3. Приготовление эмульсии 2 (эмульсия с различными прекурсорами). Эта эмульсия состоит из внутренней водной фазы и нерастворимой внешней фазы. Внешняя фаза эмульсии обычно составляет 220% от общего состава. 1.3.1. Чтобы приготовить внутреннюю фазу, прекурсоры растворяют в воде в соответствии с ранее подобранным составом. Раствор нагревают при температуре (35-105C) выше температуры кристаллизации некоторых реагентов. Количество воды в растворе должно быть между 5 и 60% от общего состава. 1.3.2. Приготовление внешней фазы эмульсии проводят, смешивая углеводороды или органические материалы с поверхностно-активным веществом, подходящим для pH смеси. Смесь греют при температуре между 35 и 85C. Поверхностно-активное вещество должно составлять от 1 до 2 мас.% от полученной эмульсии. 1.3.3. Эмульгирование обеих фаз в эмульгированную матрицу происходит в эмульгаторе, подходящем для данного диапазона вязкости, таким образом получая эмульгированную матрицу. Затем проводят стадию очистки при приблизительно 60-150 пси (414-1034 КПа), пропуская эмульсию через статические миксеры. 1.3.4. Затем добавляют органический сенсибилизатор (от 0,2 до 2%), такой как вспененный полистирол или пластиковые сферы без примесей. 1.3.5. Наконец, могут быть добавлены металлические соединения в твердом состоянии или сплавы металлов, будучи внешне, но гомогенно перемешаны с эмульсией, приготовленной по пп.1.3-1.3.4. 1.4. Условия взрыва. Для взрыва В/М эмульсии эмульсию (2) помещают в 35-мм цилиндрический картридж, в который пред этим добавлена инициаторная эмульсия (1). Затем взрыв инициируют с помощью электрического детонатора, помещенного в эмульсию 1. 1.5. Сбор материала. Порошки вытягиваются газами, возникающими в ходе реакции взрыва, в расширительную камеру,где их собирают влажными, чтобы избежать накапливания пыли в воздухе. Затем их просеивают влажными, высушивают при температуре всегда ниже 70C, наконец, измельчают и упаковывают. Примеры Во всех примерах, представленных здесь, используют первую эмульсию, называемую эмульсией 1 или инициаторной эмульсией, функция которой заключается в стабилизации реакции взрыва и которая предшествует эмульсии 2, содержащей композицию с различными прекурсорами. Во всех испытаниях,которые проводились, 50 г эмульсии 1 помещали в каждый картридж, и они были впоследствии заполнены примерно 200 г эмульсии 2. Приготовление эмульсии 1 или инициаторной эмульсии: масло (минеральное масло (80%) + эмульгатор (20%: 4,975%; Н 2 О: 9,95%. Пластиковый сенсибилизатор: 0,5%. Приготовление эмульсии 1 начинают с растворения NH4NO3 в деминерализованной воде при перемешивании в нагреваемом резервуаре, таким образом получая раствор нитрата аммония - внутреннюю фазу. После этого переходят к эмульгированию внутренней фазы с маслом (внешней фазой) в эмульгаторе, подходящем для данного диапазона вязкости, таким образом получая эмульгированную матрицу. Наконец, в резервуар добавляют приблизительно 0,5% пластиковых микросфер при относительно низкой скорости перемешивания для придания эмульсии чувствительности к детонации или другому типу активации. Пример 1. Получение магнетита (Fe3O4) структуры обращенной шпинели 1. 200 г эмульсии (2) были приготовлены следующим образом и со следующими компонентами/количествами: масло (минеральное масло (80%) + эмульгатор (20%: 4,5%;Fe(NO3) 3,6H2O: 47,5%; пластиковый сенсибилизатор: 0,5%. Приготовление эмульсии 2. Нитрат железа нагревают при температуре немного выше температуры кристаллизации до его полного растворения. Добавляют нитрат аммония и перемешивают систему, получая абсолютно прозрачный раствор (раствор без кристаллов). Минеральное масло смешивают с эмульгатором в смесителе, получая таким образом композицию, называемую маслом - внешней фазой. В эмульгаторе, подходящем для данного диапазона вязкости, масло эмульгируют с раствором нитрата для получения устойчивой эмульсии. В заключение, к эмульсии, полученной таким образом, в перемешиваемом резервуаре добавляют приблизительно 0,5% пластиковых микросфер. 2. Характеристики данной эмульсии (2) в точке (C, J) следующие: скорость взрыва эмульсии: 5440 м/с; давление взрыва (в точке C, J): 87,3 кбар; температура взрыва (в точке C, J): 1406C. 3. Эмульсию 2 помещали в 35-мм цилиндрический картридж вслед за инициаторной эмульсией (1) и активировали с помощью электрического детонатора. 4. Как можно видеть из характеристик взрыва, представленных в п.2, температура реакции относительно низкая, что приводит к очень маленьким первичным частицам около 25 нм, и очень большая скорость охлаждения приводит к очень быстрому отверждению частиц, предотвращая их рост. Обзор основных характеристик магнетита, полученного таким образом, представлен в табл. 1. Пример 2. Получение нитрида алюминия (AlN). 1. 200 г эмульсии (2) готовили следующим образом и со следующими компонентами/количествами: масло (минеральное масло (80%) + эмульгатор (20%: 3,5%; гидразин: 70%; гранулированный алюминий ( 100 и 600 мкм): 20%; пластиковый сенсибилизатор: 0,5%; Приготовление эмульсии 2. Гидразин разбавляют в воде с получением гомогенного раствора. Минеральное масло смешивают с эмульгатором в смесителе. В эмульгаторе, подходящем для данного диапазона вязкости, масло эмульгируют с раствором гидразина, получая таким образом устойчивую эмульсию. Затем в перемешиваемом резервуаре к эмульсии, полученной таким образом, добавляют приблизительно 0,5% пластиковых микросфер и в заключение смешивают с гранулированным алюминием при очень медленном перемешивании, чтобы предотвратить трение металла. 2. Характеристики данной эмульсии (2) в точке (С, J) следующие: скорость взрыва эмульсии: 8108 м/с; давление взрыва (в точке C, J): 163,6 кбар; температура взрыва (в точке C, J): 1924C. 3. Эмульсию 2 помещали в 35-мм цилиндрический картридж вслед за инициаторной эмульсией (1) и активировали с помощью электрического детонатора. 4. Из компонентов, представленных в п.1, видно, что вода является единственным компонентом,содержащим кислород, но так как она присутствует в общем составе только в количестве 6%, то создаются условия для естественного образования нитрида алюминия вместо оксида алюминия. Как размер кристаллитов, так и размер первичных частиц очень маленькие, несколько дюжин нанометров, поскольку очень большая скорость охлаждения частиц значительно уменьшает их способность к росту и останавливает рост кристаллитов. Высокое давление в пункте С, J объясняет быстрое отверждение первичных частиц, предотвращая формирование шеек между ними во время стадии столкновений. Обзор основных характеристик нитрида алюминия, полученного таким образом, представлен в табл. 1. Пример 3. Получение шпинели алюмината магния (MgAl2O4). 1. 200 г эмульсии (2) готовили следующим образом и со следующими компонентами/количествами: масло (минеральное масло (80%) + эмульгатор (20%: 4,9%; нитрат алюминия: 46,6%; нитрат аммония (NH4NO3): 46,6%; гранулированный магний ( 100 и 600 мкм): 1,5%; пластиковый сенсибилизатор: 0,4%; Приготовление эмульсии 2. Нитрат алюминия нагревают при температуре немного выше температуры кристаллизации до его полного растворения. Добавляют нитрат алюминия и систему перемешивают, получая полностью прозрачный раствор. Минеральное масло смешивают с эмульгатором в смесителе, получая композицию,называемую маслом - внешней фазой. В эмульгаторе, подходящем для данного диапазона вязкости, масло эмульгируют с раствором нитрата, получая таким образом устойчивую эмульсию. Затем в медленно перемешиваемом резервуаре к эмульсии, полученной таким образом, добавляют приблизительно 0,5% пластиковых микросфер и в заключение смешивают с гранулированным магнием при очень медленном перемешивании для предотвращения трения металла. 2. Характеристики данной эмульсии (2) в точке (С, J) следующие: скорость взрыва эмульсии: 5514 м/с; давление взрыва (в точке C, J): 97,8 кбар; температура взрыва (в точке C, J): 1321C. 3. Эмульсию 2 помещали в 35-мм цилиндрический картридж вслед за инициаторной эмульсией (1) и активировали с помощью электрического детонатора. 4. Как видно из данных, полученных при помощи дифракции рентгеновского излучения, проведенной на собранном образце, главной кристаллической фазой является шпинель алюмината магния. Образец имеет кристаллическую структуру и обладает размерами кристаллитов приблизительно 18 нм. Средний размер первичных частиц составляет приблизительно 50 нм по данным SEM. Очень высокая скорость охлаждения и тот факт, что температура реакции ниже 2000C, объясняют размеры первичных частиц и кристаллитов, температура недостаточно благоприятна для роста кристаллитов, и быстрое отверждение препятствует тому, чтобы частицы склеились во время столкновений, предотвращая таким образом формирование частиц большего размера. Как упоминалось ранее, основная кристаллическая фаза представляет собой алюминат магния, и этот результат объясняется высокой степенью гомогенности смеси прекурсоров в эмульсии, обеспечивая таким образом лучшую комбинацию и более устойчивое формирование кристаллической фазы во время взрыва. Обзор основных характеристик шпинели алюмината магния, полученной, как описано выше, представлен в таблице. Характеристики порошков, полученных в соответствии с условиями примеров 1-3 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения наноразмерных керамических материалов, отличающийся тем, что его проводят посредством взрыва двух эмульсий типа "вода в масле", помещенных в картридж так, чтобы они не смешивались, причем: а) первая эмульсия имеет следующий состав: нитрат аммония 70-90%; вода 5-20%; масло 3-10%; эмульгирующий агент 0,5-2,5%; органический сенсибилизатор 0,2-1%; б) вторая эмульсия содержит ряд металлических прекурсоров керамических материалов и детонирует при температурах в точке Чепмена-Жуге ниже температуры плавления керамического наноматериала. 2. Способ по п.1, где прекурсоры второй эмульсии включают: а) окислители, растворимые во внутренней водной фазе; б) горючие материалы, растворимые во внутренней водной фазе; в) горючие материалы, смешивающиеся с внешней фазой, а также твердые прекурсоры, такие как металлы и сплавы металлов. 3. Способ по любому из пп.1, 2, где pH второй эмульсии имеет величину менее 5. 4. Способ по любому из пп.1-3, где картридж имеет длину в 5 раз большую диаметра. 5. Эмульсия для использования в качестве второй эмульсии в способе по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она включает в качестве прекурсоров окислители, растворимые во внутренней водной фазе, горючие материалы, растворимые во внутренней водной фазе, горючие материалы, смешивающиеся с внешней фазой, а также твердые прекурсоры, такие как металлы и сплавы металлов, при этом pH внутренней фазы эмульсии составляет менее 3, плотность эмульсии находится между 0,7 и 1,7 г/см 3 и эмульсия детонирует со скоростью реакции более 4000 м/с для температуры взрыва ниже температуры плавления керамического наноматериала.