Ռութենիումի օքսիդի նանոթերթեր՝ ուլտրաձայնային շերտազատմամբ
Ռութենիումի օքսիդի միաշերտ նանոթերթերը կարելի է արդյունավետորեն ստանալ զոնդային ուլտրաձայնային մշակմամբ։ Նանոթերթերի ուլտրաձայնային շերտազատման հիմնական առավելություններն են գործընթացի արդյունավետությունը, բարձր ելքերը, մշակման կարճ տևողությունը և հեշտ ու անվտանգ շահագործումը։ Բարձր արդյունավետության և ստացվող նանոթերթերի գերազանց որակի շնորհիվ ուլտրաձայնային մշակումն օգտագործվում է բազմաթիվ նանոթերթերի, այդ թվում՝ գրաֆենի և բորոֆենի արդյունաբերական արտադրության համար։
Ռութենիումի օքսիդի նանոթերթերի ուլտրաձայնային շերտազատում
Ռութենիումի օքսիդի (RuO2, հայտնի է նաև որպես ռութենատ) նանոթերթերն ունեն եզակի հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր հաղորդականությունը, ցածր տեսակարար դիմադրությունը, բարձր կայունությունը, բարձր ելքի աշխատանքը և չոր խածատման նկատմամբ լավ ենթարկելիությունը։ Սա ռութենիումի օքսիդը դարձնում է լավ նյութ՝ հիշողության սարքերի և տրանզիստորների էլեկտրոդների համար։
ա) 1 րոպե և բ) 7 րոպե ուլտրաձայնային մշակմամբ շերտազատված RuO2 նանոթերթերի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM) ստացված պատկերները։
(հետազոտությունը և նկարները՝ ©Kim և համահեղինակներ, 2021)
Հզոր ուլտրաձայնի արդյունաբերական համակարգ՝ ռութենիումի օքսիդի նանոթերթերի արդյունաբերական հոսքային շերտազատման համար։
Դեպքի ուսումնասիրություն. RuO2-ի բարձր արդյունավետությամբ շերտազատում՝ զոնդային ուլտրաձայնային սարքի կիրառմամբ
Kim-ը և համահեղինակները (2021) իրենց հետազոտության մեջ ցույց են տվել ռութենիումի օքսիդի միաշերտ նանոթերթերի շերտազատման զգալի բարելավումը։ Հետազոտողը ուլտրաձայնային մշակմամբ բարձր ելքերով ստացել է RuO2 մետաղի օքսիդի բարակ թերթեր։ Իոնափոխանակային ռեակցիաներով ընթացող սովորական ինտերկալացման գործընթացը դանդաղ է և տալիս է երկչափ (2D) նանոթերթերի միայն սահմանափակ քանակություն՝ մոլեկուլների չափերի և ռեակցիայի համար անհրաժեշտ քիմիական էներգիայի պատճառով։ Գործընթացն արագացնելու և ստացվող ռութենիումի օքսիդի նանոթերթերի քանակը մեծացնելու համար նրանք ինտենսիվացրել են շերտազատման գործընթացը՝ RuO2 օքսիդի լուծույթին հաղորդելով ուլտրաձայնային էներգիա։ Նրանք պարզել են, որ ընդամենը 15 րոպե ուլտրաձայնային մշակումից հետո թերթերի քանակն աճել է ավելի քան 50%-ով, և միաժամանակ նվազել է թերթերի կողային չափը։ Խտության ֆունկցիոնալի տեսության հաշվարկները ցույց են տվել, որ շերտազատման ակտիվացման էներգիան զգալիորեն նվազում է, երբ RuO2 շերտերը բաժանվում են փոքր կողային չափերով հատվածների։ Չափերի այս նվազումը տեղի է ունենում, քանի որ ուլտրաձայնային մշակումն օգնել է ավելի հեշտությամբ բաժանել մետաղի օքսիդի շերտերը։ Այս հետազոտությունն ընդգծում է, որ ուլտրաձայնի կիրառումը ռութենիումի օքսիդի միաշերտ նանոթերթեր ստանալու լավ և հեշտ եղանակ է։ Սա ցույց է տալիս, որ ուլտրաձայնով օժանդակվող իոնափոխանակային գործընթացը հեշտ և արդյունավետ մոտեցում է 2D մետաղների օքսիդների նանոթերթերի պատրաստման համար։ Ուլտրաձայնային շերտազատման առավելությունները բացատրում են, թե ինչու են ուլտրաձայնային շերտազատումն ու շերտերի տարանջատումը լայնորեն օգտագործվում որպես 2D նանոնյութերի՝ նաև քսեններ անվամբ հայտնի նյութերի, այդ թվում՝ գրաֆենի և բորոֆենի արտադրության տեխնոլոգիա։
Ուլտրաձայնային շերտազատումը նպաստում է ռութենիումի օքսիդի 2D նանոթերթերի բարձր արդյունավետությամբ և արագացված լայնածավալ արտադրությանը
(հետազոտությունը և նկարները՝ ©Kim և համահեղինակներ, 2021)։
RuO2 նանոթերթերի ուլտրաձայնային շերտազատումը կարող է իրականացվել նաև լաբորատոր մասշտաբով։ Նկարում պատկերված է UP400St զոնդային ուլտրաձայնային սարքը բաժակի մեջ նանոթերթերի շերտազատման ընթացքում։
Ռութենիումի օքսիդի՝ ուլտրաձայնով օժանդակվող շերտազատման ընթացակարգ
Հետևյալ ընթացակարգը քայլ առ քայլ հրահանգ է՝ ուլտրաձայնով օժանդակվող իոնափոխանակային ռեակցիայի գործընթացով RuO2 նանոթերթերի սինթեզի համար, ինչպես նկարագրել են Kim-ը և համահեղինակները (2021)։
- Պատրաստեք RuO2 և ինտերկալացնող նյութ պարունակող լուծույթ՝ դրանք լուծելով լուծիչի մեջ (2-propanol) և խառնելով մինչև 3 օր։
- Զոնդային ուլտրաձայնային սարքով (օրինակ՝ BS4d22 սոնոտրոդով հագեցած UP1000hdT (1000W, 20kHz) զոնդային ուլտրաձայնային սարքով) լուծույթին հաղորդեք ուլտրաձայնային էներգիա 15 րոպե՝ RuO2 նանոթերթերի ելքն ավելի քան 50%-ով մեծացնելու և RuO2 շերտերը միատեսակ փոքր կողային չափերով հատվածների բաժանելու համար։
- Օգտագործեք խտության ֆունկցիոնալի տեսության հաշվարկները՝ հաստատելու համար, որ շերտազատման ակտիվացման էներգիան զգալիորեն նվազում է։
- Հավաքեք ստացված RuO2 նանոթերթերը, որոնք կարող են օգտագործվել տարբեր կիրառություններում։
RuO2 նանոթերթերի ուլտրաձայնային շերտազատման այս ընթացակարգի պարզությունն ընդգծում է նանոթերթերի ուլտրաձայնային արտադրության առավելությունները։ Ուլտրաձայնային մշակումը բարձր արդյունավետությամբ մեթոդ է՝ մոտավորապես 1 nm հաստությամբ բարձրորակ միաշերտ RuO2 նանոթերթեր ստանալու համար։ Պարզվել է նաև, որ ընթացակարգը վերարտադրելի է և ենթակա է մասշտաբի մեծացման, ինչի շնորհիվ այն հարմար է էլեկտրոնիկայում, կատալիզում և էներգիայի կուտակման մեջ տարբեր կիրառությունների համար նախատեսված RuO2 նանոթերթերի լայնածավալ արտադրության համար։
Կարդացեք ավելին SnOx նանոփաթիլների սոնոքիմիական սինթեզի մասին։
Ջրում գրաֆիտի փաթիլի սոնոմեխանիկական շերտազատումը պատկերող կադրերի արագընթաց հաջորդականություն (a-ից f) ՝ օգտագործելով UP200S սարքը՝ 3-mm սոնոտրոդով հագեցած 200W ուլտրաձայնային սարք։ Սլաքները ցույց են տալիս ճեղքման (շերտազատման) տեղը, որտեղ կավիտացիոն պղպջակները ներթափանցում են ճեղքի մեջ։
(հետազոտությունը և նկարները՝ © Tyurnina և համահեղինակներ, 2020
2D նանոթերթերի ուլտրաձայնային շերտազատման մեխանիզմը։
(հետազոտությունը և գծապատկերը՝ Tyurnina և համահեղինակներ, 2020)
Բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքեր՝ RuO2 շերտազատման համար
Ռութենիումի օքսիդի բարձրորակ նանոթերթերի և այլ քսենների արտադրության համար անհրաժեշտ է հուսալի, բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքավորում։ Ամպլիտուդը, ճնշումը և ջերմաստիճանը կարևոր պարամետրեր են, որոնք վճռորոշ են վերարտադրելիության և կայուն բնութագրերով արտադրանքի ստացման համար։ Hielscher Ultrasonics ընկերության պրոցեսորները հզոր և ճշգրիտ կառավարելի համակարգեր են, որոնք թույլ են տալիս ճշգրիտ սահմանել գործընթացի պարամետրերը և անընդհատ ապահովել բարձր հզորությամբ ուլտրաձայնի ելք։ Hielscher արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերը կարող են ապահովել շատ բարձր ամպլիտուդներ։ Մինչև 200µm ամպլիտուդները կարելի է հեշտությամբ անընդհատ պահպանել 24/7 աշխատանքի ռեժիմում։ Էլ ավելի բարձր ամպլիտուդների համար հասանելի են անհատական պատվերով պատրաստվող ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս աշխատել 24/7 ռեժիմով՝ մեծ ծանրաբեռնվածությամբ և բարդ միջավայրերում։
Մեր հաճախորդները գոհ են Hielscher Ultrasonics համակարգերի բացառիկ ամրությունից և հուսալիությունից։ Մեծ ծանրաբեռնվածությամբ կիրառությունների ոլորտներում (օրինակ՝ նանոնյութերի լայնածավալ մշակման մեջ) և բարդ միջավայրերում տեղադրումն ու 24/7 աշխատանքն ապահովում են արդյունավետ և տնտեսող մշակում։ Գործընթացի ուլտրաձայնային ինտենսիվացումը կրճատում է մշակման ժամանակը և ապահովում ավելի լավ արդյունքներ, այսինքն՝ ավելի բարձր որակ, ավելի բարձր ելքեր և նորարարական արտադրանք։
Նախագծում, արտադրություն և խորհրդատվություն – Գերմանիայում ստեղծված որակ
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են իրենց որակի և նախագծման ամենաբարձր չափանիշներով։ Ամրությունը և շահագործման հեշտությունը թույլ են տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերը սահուն ինտեգրել արդյունաբերական օբյեկտներում։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հեշտությամբ աշխատում են ծանր պայմաններում և բարդ միջավայրերում։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն ունի ISO հավաստագրում և հատուկ ուշադրություն է դարձնում բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքերին, որոնք առանձնանում են արդիական տեխնոլոգիայով և օգտագործման հարմարավետությամբ։ Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են CE պահանջներին և բավարարում են UL, CSA և RoHs պահանջները։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորության մասին։
| Խմբաքանակի ծավալը | Ծավալային հոսքի արագությունը | Առաջարկվող սարքերը |
|---|---|---|
| 0,5–1,5mL | Կիրառելի չէ | VialTweeter | 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| Կիրառելի չէ | 10–100L/min | UIP16000 |
| Կիրառելի չէ | Ավելի մեծ | Սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և արդյունահանման կիրառությունների համար։
Գրականություն / Հղումներ
- Kim, Se Yun; Kim, Sang-il; Kim, Mun Kyoung; Kim, Jinhong; Mizusaki, Soichiro; Ko, Dong-Su; Jung, Changhoon; Yun, Dong-Jin; Roh, Jong Wook; Kim, Hyun-Sik; Sohn, Hiesang; Lim, Jong-Hyeong; Oh, Jong-Min; Jeong, Hyung Mo; Shin, Weon Ho, (2021): Ultrasonic Assisted Exfoliation for Efficient Production of RuO2 Monolayer Nanosheets. Inorganic Chemistry Frontiers 2021.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ սկսած լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։