Методами растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа исследованы морфология и состав поверхности карбонизированных сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением волокон хлопкового пуха и вторичных микро- и наноструктур, сформировавшихся на их поверхностях в процессе карбонизации. Показано, что примесные элементы, находящиеся в исходных хлопковых волокнах, в ходе СВЧ карбонизации перемещаются из центральной области образца в краевые зоны, где осаждаются как в виде сплошных фосфорсодержащих покрытий, так и в виде микро- и наноструктур различной морфологии и состава. Установлено, что наиболее трудноудаляемыми примесями являются P и Ca. Обнаружены области глубокого черного цвета, характерного для активированного угля, не содержащие примесных элементов. Выявлены четыре характерных типа структуры поверхности волокон: монолитные отложения углерода с бугристой и пластинчатой структурой, тонкие прозрачные пленки (предположительно, графеноподобные структуры), углеродные нановолокна и нанотрубки (прямолинейные и изогнутые, диаметром 70 - 150 нм и длиной несколько мкм). Полученные результаты могут быть применимы для оптимизации производства углеродных материалов за счет одновременной карбонизации хлопковых волокон с формированием вторичных наноструктур на их поверхности, что может быть полезным для новых применений углеродных материалов в таких областях, как хранение энергии, электроника и биомедицинская инженерия.

The method of scanning electron microscopy and X-ray microanalysis was used to study the morphology and surface composition of cotton lint fibers carbonized by microwave radiation and secondary micro- and nanostructures formed on the surface of the fibers in the process of carbonization. It was shown that impurity elements contained in the initial fibers move during microwave carbonization from the central region of the sample to the marginal zones, where they are deposited on the fibers both as continuous phosphorus-containing coatings and as microand nanostructures with different morphology and composition. It was found that the most difficult to remove impurities are P and Ca. On the surfaces of notches of microwave carbonized samples, mainly in the central part, there are areas of deep black color characteristic of activated carbon. It is shown that the carbonized fibers of these areas do not contain impurity elements. Significant differences in the morphology of the fiber surface in this area were found. Secondary carbon structures of various morphologies were found on the surfaces of the cuts: monolithic carbon deposits with a hummocky and platelet structure, thin transparent films (presumably, graphene-like structures), carbon nanofibers and nanotubes (straight and curved, diameter 70 - 150 nm and several microns long). A large variety of structures of carbon products and the absence of impurities in them is due to the high heterogeneity of the process conditions in the slit gap, within which microplasma spots, spark and arc discharges arise.

Физика и химия обработки материалов = Physics and chemistry of materials treatment: научно-технический журнал / Российская академия наук, Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова. — Москва: Интерконтакт Наука, 2022 -. — Электрон. журнал. — Периодичность: 6 раз в год. — Размещен на платформе "eLIBRARY.RU", ООО НЭБ: https://elibrary.ru/. — Доступ по паролю из сети Интернет (чтение). — <URL:https://www.elibrary.ru/title_about_new.asp?id=8248>.

Физика и химия обработки материалов = Physics and chemistry of materials treatment: научно-технический журнал / Российская академия наук, Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова. — Москва: Интерконтакт Наука, 2022 -. № 6, 2023. — (8 ст.). — Доступ по паролю из сети Интернет (чтение). — <URL:https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=64906842>.