روتنیوم اکسید نانوصفحات تک لایه می تواند موثر با استفاده از امواج فراصوت پروب نوع تولید شده است. مزایای عمده لایه برداری نانوصفحات اولتراسونیک عبارتند از کارایی فرایند، بازده بالا، درمان کوتاه و اسان، عملیات ایمن. با توجه به راندمان بالا و کیفیت برتر نانو صفحات تولید شده، امواج فراصوت برای تولید صنعتی نانوصفحات متعدد از جمله گرافن و borophene استفاده می شود.

لایه برداری التراسونیک از نانوصفحات اکسید روتنیوم

نانوصفحات اکسید روتنیوم (RuO2، همچنین به عنوان ruthenate شناخته می شود) خواص منحصر به فردی مانند هدایت بالا، مقاومت کم، پایداری بالا، عملکرد کار بالا و حساسیت خوب به اچ خشک را ارائه می دهند. این باعث می شود اکسید روتنیوم یک ماده خوب برای الکترودها در دستگاه های حافظه و ترانزیستورها باشد.

تصاویر SEM از نانوصفحات لایه بردار RuO2 با استفاده از الف) 1 دقیقه و ب) 7 دقیقه امواج فراصوت.
(مطالعه و تصاویر: ©کیم و همکاران، 2021)

مطالعه موردی: لایه برداری بسیار کارامد RuO2 با استفاده از یک پروب نوع Ultrasonicator

کیم و همکاران (2021) در مطالعه خود بهبود قابل توجهی در لایه برداری نانوصفحات تک لایه اکسید روتنیوم نشان دادند. محقق بازده بالا از ورق های اکسید فلزی RuO2 نازک با استفاده از امواج فراصوت ایجاد شده است. فرایند intercalation معمولی از طریق واکنش های تبادل یونی اهسته است و تنها مقادیر محدودی از نانوصفحات دو بعدی (2D) را به دلیل اندازه مولکول ها و انرژی شیمیایی مورد نیاز برای واکنش تولید می کند. به منظور ایجاد فرایند سریع تر و افزایش مقدار نانو ورق های اکسید روتنیوم تولید شده، انها فرایند لایه برداری را با استفاده از انرژی سونوگرافی به محلول اکسید RuO2 تشدید کردند. انها دریافتند که پس از تنها 15 دقیقه از امواج فراصوت، مقدار ورق بیش از 50٪ افزایش یافته است، به طور همزمان اندازه جانبی ورق کاهش یافته است. محاسبات نظریه تابعی چگالی نشان داد که انرژی فعال سازی لایه برداری به طور قابل توجهی با تقسیم لایه های RuO2 به اندازه جانبی کوچک کاهش می یابد. این کاهش اندازه اتفاق می افتد زیرا فراصوت کمک به شکستن لایه های اکسید فلز به راحتی. این تحقیق تاکید می کند که استفاده از سونوگرافی یک راه خوب و اسان برای ساخت نانوصفحات تک لایه اکسید روتنیوم است. این نشان می دهد که یک فرایند تبادل یون پشتیبانی مافوق صوت ارائه می دهد یک روش اسان و کارامد برای ساخت نانوصفحات اکسید فلز 2D. متناسب با لایه برداری ultarsonic توضیح می دهد که چرا لایه برداری اولتراسونیک و لایه برداری به طور گسترده ای به عنوان تکنیک تولید برای نانومواد 2D، همچنین به عنوان xenes شناخته شده، از جمله گرافن و borophene استفاده می شود.

لایه برداری التراسونیک ترویج تولید بسیار کارامد و شتاب از نانوصفحات اکسید روتنیوم 2D در مقیاس بزرگ
(مطالعه و تصاویر: ©کیم و همکاران، 2021).

پروتکل برای لایه برداری اکسید روتنیوم التراسونیک کمک

پروتکل زیر یک دستورالعمل گام به گام برای سنتز نانوصفحات RuO2 با استفاده از فرایند واکنش تبادل یونی مافوق صوت است که توسط کیم و همکاران (2021) توصیف می شود.
 

1. یک محلول از RuO2 و یک intercalant را با حل کردن انها در حلال (2-پروپانول) و تکان دادن تا 3 روز اماده کنید.
2. درخواست انرژی سونوگرافی با استفاده از یک ultrasonicator پروب نوع (به عنوان مثال، پروب نوع ultrasonicator UP1000hdT (1000W، 20kHz) با sonotrode BS4d22) به راه حل برای 15 دقیقه به منظور افزایش عملکرد نانوصفحات RuO2 توسط بیش از 50٪ و برای تقسیم لایه های RuO2 به یک اندازه جانبی یکنواخت کوچک است.
3. استفاده از محاسبات تئوری تابعی چگالی برای تایید انرژی فعال سازی لایه برداری به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
4. جمع اوری نانوصفحات RuO2 حاصل، که می تواند برای برنامه های مختلف استفاده می شود.

 
سادگی از این پروتکل برای لایه برداری مافوق صوت از RuO2 نانوصفحات تاکید مزایای تولید نانوصفحات مافوق صوت. روش فراصوت یک روش بسیار کارامد برای تولید با کیفیت بالا تک لایه RuO2 نانوصفحات با ضخامت حدود 1 نانومتر است. این پروتکل همچنین مقیاس پذیر و تجدید پذیر است و برای تولید نانوصفحات RuO2 در مقیاس بزرگ برای کاربردهای مختلف در الکترونیک، کاتالیز و ذخیره انرژی مناسب است.

دنباله ای با سرعت بالا (از a تا f) از فریم هایی که لایه برداری سونو-مکانیکی یک پوسته گرافیت را در اب نشان می دهد با استفاده از UP200S، یک ultrasonicator 200W با sonotrode 3 میلی متر. فلش نشان می دهد محل تقسیم (لایه برداری) با حباب کاویتاسیون نفوذ تقسیم.
(مطالعه و تصاویر: © Tyurnina و همکاران. 2020

Ultrasonicators عملکرد بالا برای لایه برداری RuO2

برای تولید نانو ورق های اکسید روتنیوم با کیفیت بالا و دیگر xenes، تجهیزات اولتراسونیک با کارایی بالا قابل اعتماد مورد نیاز است. پارامترهای ضروری دامنه، فشار و دما، که برای تکرارپذیری و محصول سازگار بسیار مهم هستند. پردازنده های Hielscher Ultrasonics سیستم های قدرتمند و دقیق قابل کنترل هستند که امکان تنظیم دقیق پارامترهای فرایند و خروجی سونوگرافی با قدرت بالا را دارند. Ultrasonicators صنعتی Hielscher می تواند دامنه بسیار بالا ارائه. دامنه تا 200μm می تواند به راحتی به طور مداوم در عملیات 24/7 اجرا شود. برای دامنه حتی بالاتر، sonotrodes اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند. استحکام تجهیزات اولتراسونیک Hielscher اجازه می دهد تا برای 24/7 عملیات در وظیفه سنگین و در محیط های خواستار.
مشتریان ما توسط استحکام برجسته و قابلیت اطمینان از سیستم های Hielscher فرا صوت راضی هستند. نصب و راه اندازی در زمینه های کاربرد سنگین (به عنوان مثال، پردازش نانومواد در مقیاس بزرگ)، محیط های خواستار و عملیات 24/7، پردازش کارامد و اقتصادی را تضمین می کند. تشدید فرایند التراسونیک زمان پردازش را کاهش می دهد و نتایج بهتری را به دست می اورد، یعنی کیفیت بالاتر، بازده بالاتر، محصولات نواورانه.

طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخته شده در آلمان

Ultrasonicators Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود شناخته شده است. استحکام و عملیات آسان اجازه می دهد ادغام صاف از مافوق صوت ما را به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط Ultrasonicators Hielscher رسیدگی می شود.

Hielscher Ultrasonics یک شرکت گواهی ایزو و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با عملکرد بالا شامل دولت از هنر فن آوری و کاربر دوستی است. البته، سونوگرافی Hielscher سازگار CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما: