آوا شیمی یک ابزار بسیار موثر برای مهندسی و عاملدار مواد نانو است. در متالورژی، تابش مافوق صوت ترویج تشکیل فلزات متخلخل. این گروه تحقیقاتی دکتر داریوش آندروا یک روش کمک اولتراسوند موثر و مقرون به صرفه برای تولید فلزات مزوپور توسعه یافته است.

فلزات متخلخل به علت ویژگی های برجسته خود مانند مقاومت خوردگی آنها، مقاومت مکانیکی و توانایی مقاومت در برابر درجه حرارت بسیار بالا، منافع بالایی از شاخه های فن آوری چند منظوره را به خود جلب می کنند. این خواص بر اساس سطوح نانوساختار با منافذ اندازه گیری تنها چند قطر نانومتر است. مواد Mesoporous با اندازه پوز ها بین 2 تا 50 نانومتر مشخص می شوند، در حالی که مواد میکروپور دارای اندازه منافذ کمتر از 2 نانومتر هستند. یک تیم تحقیق بین المللی از جمله دکتر داریا آندروئووا از دانشگاه بایرویت (گروه شیمی فیزیک II) با موفقیت یک روش سونوگرافی سنگین و مقرون به صرفه برای طراحی و ساخت چنین سازه های فلزی را توسعه داده است.

در این فرایند، فلزات در محلول آبی در چنین راهی است که حفره از چند نانومتر تکامل، در شکاف دقیقا تعریف شده درمان می شود. برای این سازه سفارشی ساخته شده است، در حال حاضر طیف گسترده ای از برنامه های ابتکاری، از جمله تمیز کردن هوا، ذخیره انرژی و یا فن آوری پزشکی وجود دارد. به خصوص وعده استفاده از فلزات متخلخل در نانوکامپوزیت است. این یک کلاس جدید از مواد کامپوزیت، که در آن ساختار ماتریسی بسیار خوب با ذرات در اندازه گرفته تا 20 نانومتر را پر می کند.

روش جدید با بهره گیری از فرآیند تشکیل حباب التراسونیک تولید شده است که کاویتاسیون در فیزیک نامیده (مشتق شده از عرض. “گود” = “توخالی”). در دریا نوردی، این فرایند می ترسید به دلیل آسیب بزرگ آن می تواند به پروانه های کشتی و توربین شود. برای در سرعت چرخش بسیار بالا، حباب بخار در زیر آب تشکیل می دهد. پس از یک دوره کوتاه تحت فشار بسیار بالا حباب سقوط از درون، در نتیجه تغییر شکل سطوح فلزی است. فرآیند کاویتاسیون همچنین می توانید با استفاده از سونوگرافی تولید می شود. سونوگرافی امواج طولی با فرکانس های بالاتر از محدوده قابل شنیدن (20 کیلو هرتز) تشکیل شده و تولید حباب خلاء در آب و محلول های آبی. دمای چند هزار درجه سانتی گراد و فشار بسیار بالا تا 1000 بار بوجود می آیند که این حباب ها از داخل منفجر شدن.

طرح بالا نشان می دهد که اثرات حفره آکوستیک در اصلاح ذرات فلزی. فلزات با نقطه ذوب پایین (MP) به عنوان روی (Zn) به طور کامل اکسیداسیون می شوند؛ فلزات با نقطه ذوب بالا مانند نیکل (نیکل) و تیتانیوم (Ti) تغییر شکل سطح را تحت واسنجی نشان می دهند. آلومینیوم (آل) و منیزیم (Mg) ساختارهای مزوپور را تشکیل می دهند. فلزات نوبل به علت ثبات آنها در مقابل اکسیداسیون مقاوم به اشعه ماوراء بنفش هستند. نقاط ذوب فلزات در درجه Kelvin (K) مشخص می شود.

کنترل دقیق این فرآیند ممکن است منجر به ساختار نانوساختاری هدفمند فلزات معلق در یک محلول آبی با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فلزات شود. دکتر Daria Andreeva با همکارانش در گلم، برلین و مینسک نشان داده است که فلزات در هنگام قرار گرفتن در معرض چنین عصبی، بسیار متفاوت هستند. در فلزات با واکنش بالا مانند روی، آلومینیوم و منیزیم، ساختار ماتریسی به تدریج تشکیل می شود و با پوشش اکسید تثبیت می شود. این امر منجر به فلزات متخلخل می شود که می توانند به عنوان مثال در مواد کامپوزیتی پردازش شوند. اما فلزات نجیب مانند طلا، پلاتین، نقره و پالادیوم رفتار متفاوت دارند. با توجه به گرایش کم اکسیژن، آنها به درمان سونوگرافی مقاومت می کنند و ساختار و خواص اولیه خود را حفظ می کنند.

تصویر بالا نشان می دهد که سونوگرافی همچنین می توانید برای حفاظت از آلیاژهای آلومینیوم در برابر خوردگی استفاده می شود. در سمت چپ: عکس های انواع آلیاژهای آلومینیومی در یک راه حل بسیار خورنده، در زیر یک تصویر electomicroscopic از سطح، که در آن - با توجه به فراصوت - پوشش polyelectolyte تشکیل شده است. این پوشش ارائه می دهد حفاظت در برابر خوردگی به مدت 21 روز. در سمت راست: همان آلیاژ آلومینیوم بدون نیاز به فراصوت آشکار شده است. سطح به طور کامل خورده.

این واقعیت که فلزات متفاوتی با روش های مختلفی برای آشنایی با دستگاه های تصویربرداری واکنش نشان می دهند می توانند برای نوآوری در علوم مواد مورد بهره برداری قرار گیرند. آلیاژها به نحوی می توانند به نانوکامپوزیت ها تبدیل شوند که در آن ذرات مواد با ثبات تر، در یک ماتریس متخلخل از فلز پایدار باقی می مانند. به طوری که در سطح بسیار محدودی در سطح بسیار زیاد قرار می گیرند، که این نانوکامپوزیت ها را به عنوان کاتالیزورها به کار می برند. آنها به ویژه واکنش های شیمیایی سریع و کارآمد عمل می کنند.

همراه با دکتر داریوش آندروا، محققان پروفسور دکتر آندریاس FERY، دکتر نیکلاس Pazos بهترین پرز و جانا Schäferhans، همچنین از بخش شیمی فیزیک دوم، به نتایج تحقیقات کمک کرده است. با همکاران خود در موسسه ماکس پلانک کلوئیدها و رابط در Golm، هلمهولتز-Zentrum برلین خز Materialien UND انرژی GmbH و دانشگاه ایالتی بلاروس در مینسک، آنها آخرین نتایج خود را در مجله منتشر کرده اند “نانو”.