Ksenlərin ultrasəs peelingi

Ksenlər çox yüksək səth sahəsi, üstün elektrik keçiriciliyi və ya dartılma gücü daxil olmaqla anizotrop fiziki/kimyəvi xassələri olan 2D monoelementli nanomateriallardır. Ultrasonik aşındırma və ya delaminasiya qatlı prekursor materiallarından tək qatlı 2D nano vərəqlər istehsal etmək üçün səmərəli və etibarlı bir texnikadır. Ultrasonik aşındırma sənaye miqyasında yüksək keyfiyyətli ksen nano təbəqələrinin istehsalı üçün artıq qurulmuşdur.

xenes – Bir qatlı nanostrukturlar

Ksenlər monolayer (2D), monoelemental nanomateriallardır, hansılar ki, qrafene bənzər struktur, qatdaxili kovalent bağ və təbəqələr arasında zəif van der Waals qüvvələridir. Ksenlər sinfinə aid olan materiallara misal olaraq borofen, silisen, germanen, stanen, fosforen (qara fosfor), arsen, vismuten, telluren və antimonen daxildir. Tək qatlı 2D quruluşu sayəsində ksen nanomaterialları çox böyük səthlə, eləcə də təkmilləşdirilmiş kimyəvi və fiziki reaktivliklərlə xarakterizə olunur. Bu struktur xüsusiyyətlər xenes nanomateriallarına təsirli fotonik, katalitik, maqnit və elektron xüsusiyyətlər verir və bu nanostrukturları çoxsaylı sənaye tətbiqləri üçün çox maraqlı edir. Solda olan şəkil ultrasəslə aşındırılmış borofenin SEM şəkillərini göstərir.

Ultrasonik Delaminasiyadan istifadə edərək Xenes Nanomateriallarının istehsalı

Laylı Nanomaterialların Maye Aşınması: Tək qatlı 2D nano vərəqlər, müəyyən ionların və/yaxud həlledicilərin interkalasiyası zamanı təbəqədən-qat qalereya genişlənməsini və ya şişkinliyini nümayiş etdirən, boş yığılmış əsas təbəqələrdən ibarət olan laylı strukturlara (məsələn, qrafit) malik qeyri-üzvi materiallardan hazırlanır. Laylı fazanın nano vərəqlərə bölündüyü aşınma adətən ayrı-ayrı 2D təbəqələrin və ya təbəqələrin kolloid dispersiyalarını yaradan təbəqələr arasında sürətlə zəifləmiş elektrostatik cazibə səbəbiylə şişkinliyi müşayiət edir. (müq. Geng et al, 2013) Ümumiyyətlə məlumdur ki, şişkinlik ultrasəs vasitəsilə aşınmağı asanlaşdırır və mənfi yüklü nanosheets ilə nəticələnir. Kimyəvi ilkin müalicə də həlledicilərdə sonikasiya vasitəsi ilə aşındırmanı asanlaşdırır. Məsələn, funksionallaşdırma spirtlərdə laylı ikiqat hidroksidlərin (LDH) aşındırılmasına imkan verir. (müq. Nicolosi və başqaları, 2013)
Ultrasonik aşındırma / delaminasiya üçün laylı material bir həlledicidə güclü ultrasəs dalğalarına məruz qalır. Enerji sıxlığı olan ultrasəs dalğaları maye və ya çamura birləşdirildikdə, akustik aka ultrasəs kavitasiyası meydana gəlir. Ultrasonik kavitasiya vakuum baloncuklarının dağılması ilə xarakterizə olunur. Ultrasəs dalğaları maye vasitəsilə hərəkət edir və alternativ aşağı təzyiq / yüksək təzyiq dövrləri yaradır. Dəqiqə vakuum qabarcıqları aşağı təzyiq (nadir olma) dövrü zamanı yaranır və müxtəlif aşağı təzyiq/yüksək təzyiq dövrlərində böyüyür. Bir kavitasiya qabarcığı daha çox enerji qəbul edə bilməyəcəyi yerə çatdıqda, qabarcıq şiddətlə partlayır və yerli olaraq çox enerji sıx şərait yaradır. Kavitasiya qaynar nöqtəsi çox yüksək təzyiqlər və temperatur, müvafiq təzyiqlər və temperatur fərqləri, yüksək sürətli maye reaktivləri və kəsmə qüvvələri ilə müəyyən edilir. Bu sonomexaniki və sonokimyəvi qüvvələr həlledicini yığılmış təbəqələr və parçalanmış laylı hissəciklər və kristal strukturlar arasında itələyir və bununla da aşınmış nano təbəqələr əmələ gətirir. Aşağıdakı şəkil ardıcıllığı ultrasəs kavitasiyası ilə aşındırma prosesini nümayiş etdirir.

Suda qrafit ləpəsinin sono-mexaniki aşınmasını təsvir edən kadrların yüksək sürətli ardıcıllığı (a-dan f-ə qədər) UP200S, 200W ultrasəs cihazı 3 mm sonotrod ilə. Oxlar parçalanma yerini (eksfoliasiya) göstərir, boşluğa nüfuz edən kavitasiya qabarcıqları ilə.
© Tyurnina və başqaları. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Modelləşdirmə göstərdi ki, əgər həlledicinin səth enerjisi laylı materialın enerjisinə bənzəyirsə, aşınmış və reaqreqasiya edilmiş hallar arasında enerji fərqi çox kiçik olacaq və yenidən birləşmə üçün hərəkətverici qüvvə aradan qaldırılacaq. Alternativ qarışdırma və kəsmə üsulları ilə müqayisə edildikdə, ultrasəs qarışdırıcılar aşındırma üçün daha effektiv enerji mənbəyi təmin edərək, TaS-in ion interkalasiyasının köməyi ilə aşındırılmasını nümayiş etdirdi.₂, NbS₂, və MoS₂, həmçinin laylı oksidlər. (müq. Nicolosi və başqaları, 2013)

Ultrasonik maye aşındırılmış nano təbəqələrin TEM şəkilləri: (A) Solvent N-metil-pirolidonda sonikasiya yolu ilə aşınmış qrafen nanosheet. (B) H-BN nanosheet həlledici izopropanolda sonikasiya yolu ilə aşındırılır. (C) Sulu səthi aktiv maddə məhlulunda sonikasiya yolu ilə aşındırılmış MoS2 nanosheet.
(Tədqiqat və şəkillər: ©Nicolosi et al., 2013)

Ultrasonik Maye-Aşınma Protokolları

Ksenlərin və digər monolaylı nanomaterialların ultrasəs ilə aşındırılması və delaminasiyası tədqiqatlarda geniş şəkildə tədqiq edilmiş və uğurla sənaye istehsalı mərhələsinə köçürülmüşdür. Aşağıda sonikasiyadan istifadə edərək seçilmiş aşındırma protokollarını təqdim edirik.

Fosfor nanoflakes ultrasəs aşındırma

Fosforen (həmçinin qara fosfor, BP kimi tanınır) fosfor atomlarından əmələ gələn 2D laylı, monoelemental materialdır.
Passaglia və başqalarının tədqiqatında. (2018), MMA-nın mövcudluğunda bP-nin sonikasiya ilə köməkli maye fazalı aşındırılması (LPE) ilə fosforen - metil metakrilatdan sabit süspansiyonların hazırlanması və ardından radikal polimerləşmə nümayiş etdirilir. Metil metakrilat (MMA) maye monomerdir.

Fosforun ultrasəs maye aşındırılması üçün protokol

MMA_bPn, NVP_bPn və Sty_bPn süspansiyonları tək monomerin iştirakı ilə LPE ilə əldə edilmişdir. Tipik bir prosedurda, məhlulda diqqətlə əzilmiş ~5 mq bP, sınaq borusuna qoyuldu və sonra çəkili miqdarda MMA, Sty və ya NVP əlavə edildi. Monomer bP suspenziyası sonotrode S26d2 (ucu diametri: 2 mm) ilə təchiz edilmiş Hielscher Ultrasonics homogenizatoru UP200St (200W, 26kHz) istifadə edərək 90 dəqiqə ərzində sonikasiya edilmişdir. Ultrasəs amplitudası P = 7 W ilə 50% sabit saxlanıldı. Bütün hallarda, istilik yayılmasının yaxşılaşdırılması üçün buz vannası istifadə edildi. Son MMA_bPn, NVP_bPn və Sty_bPn asqıları daha sonra 15 dəqiqə ərzində N2 ilə havalandırıldı. Bütün süspansiyonlar DLS tərəfindən təhlil edildi və DMSO_bPn-ə həqiqətən yaxın olan rH dəyərlərini göstərdi. Məsələn, MMA_bPn suspenziyası (təxminən 1% bP tərkibinə malikdir) rH = 512 ± 58 nm ilə xarakterizə olunurdu.
Fosforla bağlı digər elmi tədqiqatlar ultrasəs təmizləyicisi, yüksək qaynama nöqtəsi həlledicilər və aşağı effektivlikdən istifadə edərək bir neçə saatlıq sonikasiya müddətini bildirsə də, Passaglia-nın tədqiqat qrupu zond tipli ultrasəs cihazından (yəni Hielscher ultrasəs cihazı modeli UP200St).

Bir qatlı nano təbəqələrin ultrasəs aşındırılması

Borofen və rutenium oksid nano vərəqləri üçün daha spesifik təfərrüatları və aşındırma protokollarını oxumaq üçün aşağıdakı linkləri izləyin:
Borofen: Sonikasiya protokolları və ultrasəs borofen aşındırmasının nəticələri üçün bura klikləyin!
RuO2: Sonikasiya protokolları və ultrasəs rutenium oksid nanosheet peelinginin nəticələri üçün bura klikləyin!

Az qatlı silisium nano təbəqələrinin ultrasəs aşındırılması

Ultrasonik aşındırma yolu ilə təbii vermikulitdən (Verm) bir neçə qatlı aşınmış silisium nano təbəqələr hazırlanmışdır. Qabıqlanmış silisium nano təbəqələrinin sintezi üçün aşağıdakı maye-fazalı aşındırma üsulu tətbiq edilmişdir: 40 mq silisium nano təbəqələri 40 mL mütləq etanolda dispersiya edilmişdir. Sonradan, qarışıq 7 mm sonotrode ilə təchiz edilmiş Hielscher ultrasəs prosessoru UP200St istifadə edərək 2 saat ultrasəs edildi. Ultrasəs dalğasının amplitudası 70% səviyyəsində sabit saxlanıldı. Həddindən artıq istiləşməmək üçün buz banyosu tətbiq olundu. Təmizlənməmiş SN 10 dəqiqə ərzində 1000 rpm-də sentrifuqa ilə çıxarıldı. Nəhayət, məhsul süzülür və otaq temperaturunda bir gecədə vakuum altında qurudulur. (müq. Guo və başqaları, 2022)

Yüksək Güclü Ultrasəs Zondları və Xenes Nano vərəqlərinin aşındırılması üçün reaktorlar

Hielscher Ultrasonics istənilən ölçüdə möhkəm və etibarlı ultrasonikatorları dizayn edir, istehsal edir və paylayır. Kompakt laboratoriya ultrasəs cihazlarından sənaye ultrasəs zondlarına və reaktorlarına qədər, Hielscher prosesiniz üçün ideal ultrasəs sisteminə malikdir. Nanomateryal sintezi və dispersiya kimi tətbiqlərdə uzunmüddətli təcrübəyə malik olan yaxşı təlim keçmiş işçilərimiz sizə tələbləriniz üçün ən uyğun quraşdırmanı tövsiyə edəcəklər. Hielscher sənaye ultrasəs prosessorları sənaye obyektlərində etibarlı iş atları kimi tanınır. Çox yüksək amplitüdləri çatdıra bilən Hielscher ultrasəs cihazları ksenlərin və borofen, fosforen və ya qrafen kimi digər 2D monolaylı nanomaterialların sintezi, eləcə də bu nanostrukturların etibarlı dispersiyası kimi yüksək performanslı tətbiqlər üçün idealdır.
Qeyri-adi güclü ultrasəs: Hielscher Ultrasonics’ sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitüdlər verə bilər. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur.
Ən yüksək keyfiyyət – Almaniyada dizayn edilmiş və istehsal edilmişdir: Bütün avadanlıqlar Almaniyadakı baş ofisimizdə dizayn və istehsal olunur. Müştəriyə çatdırılmazdan əvvəl hər bir ultrasəs cihazı tam yük altında diqqətlə sınaqdan keçirilir. Biz müştəri məmnuniyyəti üçün çalışırıq və istehsalımız ən yüksək keyfiyyət təminatını (məsələn, ISO sertifikatı) yerinə yetirmək üçün qurulmuşdur.

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir: