अल्ट्रासोनिक नैनो-स्ट्रक्चरिंग पोरस धातु का उत्पादन करने के लिए

sonochemistry इंजीनियरिंग और नैनो सामग्री के functionalization के लिए एक बहुत प्रभावी उपकरण है। धातु विज्ञान में, अल्ट्रासोनिक विकिरण झरझरा धातुओं के गठन को बढ़ावा देता है। डॉ दारिया एंड्रिवा के अनुसंधान समूह एक प्रभावी और लागत प्रभावी अल्ट्रासाउंड की मदद से प्रक्रिया mesoporous धातुओं के उत्पादन के लिए विकसित की है।

पोरस धातुएं कई उत्कृष्ट विशेषताओं जैसे कि उनके संक्षारण प्रतिरोध, यांत्रिक शक्ति और अत्यधिक उच्च तापमान का सामना करने की क्षमता के कारण कई गुना तकनीकी शाखाओं के उच्च हित को आकर्षित करती हैं। ये गुण नैनोस्ट्रक्चर सतहों पर आधारित होते हैं जिनमें छिद्रों में केवल कुछ नैनोमीटर मापने वाले छिद्र होते हैं। मेसोपोरस सामग्री को 2 से 50 एनएम के बीच आकार के आकार के रूप में चिह्नित किया जाता है, जबकि माइक्रोप्रोसस सामग्री में 2 एनएम से कम का पोर आकार होता है। बेयरेथ विश्वविद्यालय (भौतिक रसायन विज्ञान विभाग) के डॉ। डारिया एंड्रीवा समेत एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल ने इस तरह के धातु संरचनाओं के डिजाइन और उत्पादन के लिए सफलतापूर्वक एक भारी शुल्क और लागत प्रभावी अल्ट्रासाउंड प्रक्रिया विकसित की है।

इस प्रक्रिया में, धातुओं इस तरह से कि कुछ नैनोमीटर के गुहाओं विकसित, ठीक से परिभाषित अंतराल में में एक जलीय घोल में इलाज कर रहे हैं। इन दर्जी निर्मित संरचनाओं के लिए, वहाँ पहले से ही हवा सफाई, ऊर्जा भंडारण या चिकित्सा प्रौद्योगिकी सहित अभिनव अनुप्रयोगों, की एक व्यापक स्पेक्ट्रम है। विशेष रूप से होनहार nanocomposites में झरझरा धातुओं का उपयोग है। ये मिश्रित सामग्री का एक नया वर्ग है, जिसमें एक बहुत ठीक मैट्रिक्स संरचना 20 नैनोमीटर का आकार में लेकर कणों से भर जाता है कर रहे हैं।

UIP1000hd एक शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक डिवाइस है, जो सामग्री इंजीनियरिंग, नैनो संरचना और कण संशोधन के लिए प्रयोग किया जाता है। (बड़ा करने के लिए क्लिक करें!)

डॉ डी एंड्रिवा का उपयोग करके एक जलीय निलंबन में ठोस कणों के sonication की प्रक्रिया को दर्शाता है UIP1000hd ultrasonicator (20 kHz, 1000 वाट)। चौधरी द्वारा चित्र। Wißler

नई तकनीक ultrasonically उत्पन्न बुलबुला गठन, जो भौतिकी में गुहिकायन कहा जाता है की एक प्रक्रिया (अक्षां से प्राप्त इस्तेमाल करता है। “Cavus” = “खोखला”)। मल्लाह का काम में, इस प्रक्रिया को आशंका है की वजह से काफी नुकसान करने के लिए यह जहाज प्रोपेलर और टर्बाइन के लिए हो सकता है। बहुत ही उच्च रोटेशन की गति पर के लिए, भाप बुलबुले पानी के नीचे के रूप में। अत्यंत उच्च दबाव के तहत एक छोटी अवधि के बाद बुलबुले भीतर पतन, इस प्रकार विरूपण धातु सतहों। की प्रक्रिया गुहिकायन भी अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर उत्पन्न किया जा सकता। अल्ट्रासाउंड श्रव्य सीमा (20 किलो हर्ट्ज) ऊपर आवृत्तियों के साथ compressional तरंगों से बना है और पानी और जलीय घोलों में वैक्यूम बुलबुले उत्पन्न करता है। कई हजार डिग्री के तापमान 1000 बार की सेंटीग्रेड और अत्यंत उच्च दबाव पैदा होती है जब इन बुलबुले फटना।

अल्ट्रासोनिक डिवाइस UIP1000hd अत्यधिक झरझरा धातुओं के nanostructuring के लिए इस्तेमाल किया गया है। (बड़ा करने के लिए क्लिक करें!)

धातु के कणों के संशोधन पर ध्वनिक गुहिकायन के प्रभाव के योजनाबद्ध प्रस्तुति।
डॉ डी एंड्रिवा द्वारा चित्र

ऊपर की योजना धातु कणों के संशोधन पर ध्वनिक पोकेशन के प्रभाव दिखाती है। जस्ता (जेएन) के रूप में कम पिघलने बिंदु (एमपी) के साथ धातु पूरी तरह से ऑक्सीकरण कर रहे हैं; निकल (नी) और टाइटेनियम (टीआई) जैसे उच्च पिघलने वाले बिंदु वाले धातुएं sonication के तहत सतह संशोधन प्रदर्शित करती हैं। एल्यूमिनियम (अल) और मैग्नीशियम (मिलीग्राम) मेसोपोरस संरचनाएं बनाते हैं। ऑक्सीकरण के खिलाफ उनकी स्थिरता के कारण नोबेल धातु अल्ट्रासाउंड विकिरण प्रतिरोधी हैं। धातुओं के पिघलने बिंदु डिग्री केल्विन (के) में निर्दिष्ट हैं।

इस प्रक्रिया का एक सटीक नियंत्रण धातुओं की कुछ भौतिक और रासायनिक विशेषताओं को देखते हुए एक जलीय घोल में निलंबित धातुओं के लक्षित नैनोस्ट्रक्चरिंग का कारण बन सकता है। धातुओं के लिए इस तरह के sonication के संपर्क में बहुत अलग प्रतिक्रिया करते हैं, क्योंकि डॉ। डारिया एंड्रीवा गोल्म, बर्लिन और मिन्स्क में उनके सहयोगियों के साथ मिलकर दिखाया गया है। जस्ता, एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम जैसी उच्च प्रतिक्रियाशीलता वाली धातुओं में, एक मैट्रिक्स संरचना धीरे-धीरे बनाई जाती है, जो ऑक्साइड कोटिंग द्वारा स्थिर होती है। इसके परिणामस्वरूप छिद्रित धातुएं होती हैं जो उदाहरण के लिए संयुक्त सामग्रियों में आगे संसाधित की जा सकती हैं। सोने, प्लैटिनम, चांदी और पैलेडियम जैसी नोबल धातुएं अलग-अलग व्यवहार करती हैं। उनके कम ऑक्सीकरण प्रवृत्ति के कारण, वे अल्ट्रासाउंड उपचार का प्रतिरोध करते हैं और अपनी प्रारंभिक संरचनाओं और गुणों को बनाए रखते हैं।

sonication के अनुसार, एक polyelectrolyte कोटिंग गठन किया जा सकता है कि जंग के खिलाफ सुरक्षा करता है। (बड़ा करने के लिए क्लिक करें!)

जंग के खिलाफ एल्यूमीनियम मिश्र धातु की अल्ट्रासोनिक संरक्षण। [© Skorb एट अल। 2011]

ऊपर चित्र से पता चलता है कि अल्ट्रासाउंड भी जंग के खिलाफ एल्यूमीनियम मिश्र धातु के संरक्षण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता। - sonication के कारण - एक polyelectolyte कोटिंग गठन किया गया है एक उच्च संक्षारक समाधान में एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तस्वीर, सतह, जिस पर की एक electomicroscopic छवि के नीचे: बाईं तरफ। इस कोटिंग 21 दिन के लिए जंग के खिलाफ एक सुरक्षा प्रदान करता है। सही पर: sonication से अवगत कराया गया बिना ही एल्यूमीनियम मिश्र धातु। सतह पूरी तरह से जीर्णशीर्ण है।

तथ्य यह है कि विभिन्न धातुओं ने sonication के नाटकीय रूप से विभिन्न तरीकों से प्रतिक्रिया विज्ञान सामग्री में नवाचारों के लिए शोषण किया जा सकता है। मिश्र धातु को इस तरह से नैनोकोमोसाइट्स में परिवर्तित किया जा सकता है जिसमें अधिक स्थिर सामग्री के कण कम स्थिर धातु के छिद्रित मैट्रिक्स में लगाए जाते हैं। इस तरह बहुत सीमित सतह क्षेत्रों में बहुत सीमित सतह उत्पन्न होती है, जो इन नैनोकोमोसाइट्स को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करने की अनुमति देती है। वे विशेष रूप से तेज़ और कुशल रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करते हैं।

डॉ दारिया एंड्रिवा के साथ मिलकर, शोधकर्ताओं प्रो डॉ एंड्रियास Fery, डॉ निकोलस Pazos-पेरेस और जना Schäferhans, भौतिक रसायन द्वितीय विभाग के भी शोध के परिणाम के लिए योगदान दिया। Golm में Colloids और इंटरफेस के मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट में अपने सहयोगियों के साथ, हेल्महोल्त्ज़-Zentrum बर्लिन फर Materialien und एनर्जी जीएमबीएच और मिन्स्क में बेलारूसी राज्य विश्वविद्यालय, वे अपने नवीनतम परिणाम ऑनलाइन पत्रिका में प्रकाशित किया है “नेनो पैमाने”।

Hielscher's ultrasonicator UIP1000hd was successfully used for the formation of mesoporous metals. (Click to enlarge!)

अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UIP1000hd धातु की नैनो-स्ट्रक्चरिंग के लिए

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संदर्भ:

  • Skorb, एकातेरिना वी। फिक्स, दिमित्री; Shchukin, दिमित्री जी। Möhwald, हेल्मुथ; Sviridov, दिमित्री वी। मौसा, रामी; Wanderka, Nelia; Schäferhans, जना; Pazos-पेरेस, निकोलस; Fery, एंड्रियास; एंड्रिवा, दरिया वी (2011): धातु स्पंज के Sonochemical गठन। नेनो पैमाने – अग्रिम पहले 3/3, 2011 को 985-993।
  • Wißler, ईसाई (2011): अत्यधिक सटीक nanostructuring अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर: नई प्रक्रिया झरझरा धातुओं का उत्पादन करने के लिए। अनुसंधान को देखो। Bayreuth 05, 2011 के विश्वविद्यालय से संचार

आगे वैज्ञानिक जानकारी के लिए, कृपया संपर्क करें: डॉ दारिया एंड्रिवा, भौतिक रसायन द्वितीय Bayreuth विश्वविद्यालय विभाग, 95,440 Bayreuth, जर्मनी – फोन: +49 (0) 921 / 55-2750
ईमेल: daria.andreeva@uni-bayreuth.de



जानने के योग्य तथ्य

अल्ट्रासोनिक ऊतक homogenizers अक्सर जांच sonicator, ध्वनि lyser, अल्ट्रासाउंड disruptor, अल्ट्रासोनिक ग्राइंडर, सोनो-ruptor, sonifier, ध्वनि dismembrator, सेल बाधक, अल्ट्रासोनिक disperser या dissolver के रूप में भेजा जाता है। अलग-अलग शब्दों विभिन्न अनुप्रयोगों है कि sonication द्वारा पूरा किया जा सकता से परिणाम।