Ultraschall-gestützte Sprühpyrolyse

  • Die Ultraschall-Spray-Pyrolyse (USP) ist eine wichtige Technik, um Nanomaterialien zu synthetisieren und Substrate sehr dünn zu beschichten.
  • Das Ultraschall-Sprühen und -Vernebeln ermöglicht eine volle Prozesskontrolle, wodurch ein homogenes, qualitativ hochwertiges Produkt erzielt wird.
  • Die Ultraschall-Spray-Pyrolyse übertrifft herkömmliche Techniken, wie z.B. das CVD, durch seine außerordentlich homogene Verteilung und seine Effizienz.

Ultraschall-gestützte Sprühpyrolyse

Die Ultraschall-Spray-Pyrolyse (USP) ist eine weit verbreitete, einfache Aerosol-Synthese-Technik, mit der Nanomaterialien wie z.B. Dünnschichten oder Nanopartikelhergestellt werden. Die Ultraschall-Spray-Pyrolyse zeichnet sich durch ihre leichte Durchführbarkeit, Flexibilität und Kosteneffizienzaus, so dass die USP eine wichtige Alternativmethode zur chemischen Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition CVD) ist. Die Vorläuferchemikalien für die Ultraschall-Spray-Pyrolyse werden oft über eine Sol-Gel-Synthesegewonnen. Die Zusammensetzung der synthetisierten Nano-Partikel bzw. Filme kann leicht über Veränderungen der Prozessparameter beeinflusst werden. Mit der Ultraschall-Spray-Pyrolyse haben Sie volle Kontrolle über die wichtigsten Prozessparameter. Dazu gehören:

  • Ultraschallamplitude
  • Vorläuferlösung
  • Vorläuferzusammensetzung/ Viskosität
  • Durchfluss
  • Abscheidungstemperatur
  • Substrattemperatur

Die präzise Kontrolle dieser Prozessparameter macht die Ultraschall-Sprühpyrolyse zu einer interessanten Technologie für die Herstellung von dichten und porösen Partikeln und Dünnschicht-Coatings.

Ultraschall-Sprühpyrolyse für die Synthese von Nanopartikeln

Werden Nanopartikel mittels Ultraschall-Spray-Pyrolyse synthetisiert, können sowohl organische als auch anorganische Salze als Vorläufer für die Ausfällung der metallischen, oxidischen bzw. Verbund-Nanopulver verwendet werden. Die Vorläufer-Lösung wird mittels Ultraschall atomisiert, bevor die fein-vernebelten Tropfen in den Ofen geleitet werden, wo die thermische Dekomposition des Materials stattfindet.
Mittels Ultraschall-Sprühpyrolyse synthetisierte Pulver können in drei Gruppen unterteilt werden:

  1. Metalle, z.B. Au, Ag, Co, Cu, Zn, Ni, Fe
  2. Oxide, z.B. TiO2, ZnO, Al2O3, RuO2
  3. Verbundmaterialien, teilweise mit Core-Shell-Strukturen, z.B. CuNi FeCo, NiCo, RuO2/ TiO2, La0.6Sr0.4CoO3, C/LiFePO4, Au/TiO2, Ag/TiO2
Die vom Hielscher-Ultraschallgerät UP200St mit der Sprühsonotrode S26d18S erzeugten Ultraschallschwingungen werden zum Versprühen und Vernebeln feiner Tröpfchen verwendet.

Hielscher Ultraschall-Verneblung / Sprühen mit dem UP200St

Ultraschall-Spray-Pyrolyse für Dünnschichten und Filme

Über die Ultraschall-Sprühpyrolyse können mehrlagige Beschichtung hergestellt werden. Das ist von besonderem Interesse für die Herstellung funktional abgestufter Filme. Durch Modifikationen der Vorläufer-Lösung können die Zusammensetzung und Funktionalität der Dünnfilm-Beschichtung einfach und präzise beeinflusst werden.

Die Ultraschallsprühpyrolyse ist eine effiziente Technik, um Nanopartikel zu synthetisieren und als Dünnfilmbeschichtungen abzuscheiden. (Zum Vergrößern anklicken!)

Ultraschallsonotrode für das Vernebeln

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Ultraschall-gestützte Sprühpyrolyse

  • dichte oder poröse Partikel
  • hohe Homogenität
  • volle Prozesskontrolle
  • Reproduzierbarkeit
  • veränderbare Vorläufer
  • komplexe Substrate
  • Skalierbarkeit
  • einfache Handhabung
  • verstopfungsfrei
  • sicherer Betrieb
  • sehr kosteneffizient

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Literatur / Literaturhinweise


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Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.