Практическое применение углеродных наноматериалов стимулирует искать новые методы эффективного синтеза. Одним из таких перспективных методов является способ получения графеноподобных материалов путем быстрого (флэш) джоулева (или омического) нагрева углеродсодержащего прекурсора. В работе представлены результаты исследования воздействия флэш-джоулева нагрева на аморфные углеродные пленки, сформированные осаждением в плазме метана на подложки Si/SiO2. Нагрев образцов производился путем пропускания тока разряда конденсаторного блока емкостью 180 мФ, заряженных до напряжения от 100 до 300 В. При исследованиях были привлечены методы спектроскопии комбинационного рассеяния, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии и вольт-амперных характеристик. Выявлено, что наиболее упорядоченной структурой является углеродная пленка после воздействия быстрого джоулева нагрева при напряжении разряда 160 В. Также установлено, что флэш-нагрев приводит к значительному росту электропроводности и повышению гидрофобности материала. Наиболее высокие показатели наблюдались для углеродных пленок после разряда конденсаторного блока, заряженного до напряжения 160 В. Полученные результаты могут быть объяснены переходом исходной аморфной углеродной пленки в кристаллическую структуру с преобладанием sp2-гибридизированных связей, имеющую малое электрическое сопротивление. Причиной возникновения водоотталкивающих свойств может являться Һэффект лотосаһ, вызванный формированием сферических частиц размерами до 1 мкм и их более крупных конгломератов на поверхности пленки. Полученные результаты могут быть использованы для синтеза из аморфного углерода графеноподобных наноматериалов с высокой гидрофобностью и электропроводностью. Материалы с такими характеристиками представляют интерес, в частности, при разработке конструкций всепогодных беспилотных летательных аппаратов.
The practical application of carbon nanomaterials drives the search for new methods of efficient synthesis. One promising approach is the production of graphene-like materials through fast (flash) Joule heating (or Ohmic heating) of a carbon-containing precursor. In this study, we investigated the effects of flash Joule heating on amorphous carbon films formed by deposition in methane plasma on Si/SiO2 substrates. Joule heating was conducted via electric discharge through samples from a capacitor block with a total capacitance of 180 mF, charged to voltages ranging from 100 to 300 V. We used various methods, including Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray energy dispersive spectroscopy, and current-voltage characteristics. The findings revealed that the most ordered structure is the carbon film subjected to fast Joule heating at a discharge voltage of 160 V. Furthermore, flash heating significantly enhances both the electrical conductivity and hydrophobicity of the material. The highest values were observed for carbon films after the discharge of a capacitor bank charged to 160 V. These results can be attributed to the transition of the initial amorphous carbon film to a crystalline structure characterized by a predominance of sp²-hybridizedbonds, which exhibit low electrical resistance. The emergence of water-repellent properties can be explained by the “lotus effect, the formation of spherical particles up to 1 μm in size and their larger conglomerates on the film surface. These findings can be used to synthesize graphene-like nanomaterials with high hydrophobicity and electrical conductivity from amorphous carbon. Such materials are particularly relevant for the development of designs for all-weather unmanned aerial vehicles