Thermoelectrical Nano-փոշիների ուլտրաձայնային ֆրեզում

• Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնային ֆրեզումը կարող է հաջողությամբ օգտագործվել ջերմաէլեկտրական նանոմասնիկների արտադրության համար և ունի մասնիկների մակերեսները շահարկելու ներուժ:
• Ուլտրաձայնային աղացած մասնիկներ (օրինակ՝ Bi₂Թե₃համաձուլվածքի վրա հիմնված) ցույց տվեց չափի զգալի կրճատում և արտադրեց 10 մկմ-ից պակաս նանո-մասնիկներ:
• Ավելին, sonication-ը առաջացնում է մասնիկների մակերեսային մորֆոլոգիայի զգալի փոփոխություններ և դրանով իսկ հնարավորություն է տալիս ֆունկցիոնալացնել միկրո և նանո մասնիկների մակերեսը:

ջերմաէլեկտրական նանոմասնիկներ

Ջերմոէլեկտրական նյութերը ջերմային էներգիան վերածում են էլեկտրական էներգիայի՝ հիմնվելով Seebeck և Peltier էֆեկտի վրա: Դրանով հնարավոր է դառնում դժվար օգտագործելի կամ գրեթե կորցրած ջերմային էներգիան արդյունավետ կերպով վերածել արդյունավետ օգտագործման: Քանի որ ջերմաէլեկտրական նյութերը կարող են ներառվել նոր կիրառություններում, ինչպիսիք են կենսաջերմային մարտկոցները, պինդ վիճակում գտնվող ջերմաէլեկտրական հովացումը, օպտոէլեկտրոնային սարքերը, տիեզերքը և ավտոմոբիլային էներգիայի արտադրությունը, հետազոտություններն ու արդյունաբերությունը փնտրում են հեշտ և արագ տեխնիկա՝ շրջակա միջավայրին անվտանգ, տնտեսական և բարձր արտադրելու համար: ջերմաստիճանի կայուն ջերմաէլեկտրական նանոմասնիկներ: ուլտրաձայնային ֆրեզերային ինչպես նաև ներքևից վեր սինթեզ (սոնո-բյուրեղացում) դեպի ջերմաէլեկտրական նանոնյութերի արագ զանգվածային արտադրության խոստումնալից ուղիներ:

Ուլտրաձայնային ֆրեզերային սարքավորում

Բիսմութ թելուրիդի մասնիկների չափի կրճատման համար (Bi₂Թե₃), մագնեզիումի սիլիցիդ (Mg₂Si) և սիլիցիումի (Si) փոշի, բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային համակարգ UIP1000hdT (1կՎտ, 20կՀց) օգտագործվել է բաց բաժակի տեղադրման մեջ: Բոլոր փորձարկումների համար ամպլիտուտը սահմանվել է 140 մկմ: Նմուշի անոթը սառչում են ջրային բաղնիքում, ջերմաստիճանը վերահսկվում է ջերմային զույգով: Բաց անոթում ձայնային արտանետման շնորհիվ սառեցումն օգտագործվել է ֆրեզերային լուծույթների (օրինակ՝ էթանոլ, բութանոլ կամ ջուր) գոլորշիացումը կանխելու համար:

ա) Փորձարարական տեղադրման սխեմատիկ դիագրամ. բ) Ուլտրաձայնային ֆրեզերային ապարատ. Աղբյուր՝ Marquez-Garcia et al. 2015 թ.

Ուլտրաձայնային ֆրեզեր ընդամենը 4 ժամ Bi₂Թե₃- համաձուլվածքն արդեն ստացվել է զգալի քանակությամբ նանոմասնիկների մեջ, որոնց չափերը 150-ից 400 նմ են: Բացի նանո տիրույթի չափերի կրճատումից, սոնիկացիան նաև հանգեցրել է մակերեսի մորֆոլոգիայի փոփոխության: B, c և d ստորև բերված նկարի SEM պատկերները ցույց են տալիս, որ մասնիկների սուր եզրերը ուլտրաձայնային ֆրեզումից առաջ հարթ և կլոր են դարձել ուլտրաձայնային ֆրեզումից հետո:

Bi2Te3-ի վրա հիմնված խառնուրդի մասնիկների չափի բաշխումը և SEM պատկերները ուլտրաձայնային ֆրեզումից առաջ և հետո: ա – Մասնիկների չափի բաշխում; բ – SEM պատկերը ուլտրաձայնային ֆրեզումից առաջ; գ – SEM պատկերը ուլտրաձայնային ֆրեզումից հետո 4 ժամ; դ – SEM պատկեր 8 ժամ ուլտրաձայնային ֆրեզումից հետո:
Աղբյուր՝ Marquez-Garcia et al. 2015թ.

Որոշելու համար, թե արդյոք մասնիկների չափի կրճատումը և մակերեսի փոփոխությունը եզակի են ձեռք բերվում ուլտրաձայնային ֆրեզման միջոցով, նմանատիպ փորձեր են իրականացվել՝ օգտագործելով բարձր էներգիայի գնդիկավոր աղաց: Արդյունքները ցույց են տրված Նկար 3-ում: Ակնհայտ է, որ 200–800 նմ մասնիկներ են արտադրվել 48 ժամ գնդային ֆրեզումով (12 անգամ ավելի երկար, քան ուլտրաձայնային ֆրեզը): SEM-ը ցույց է տալիս, որ Bi-ի սուր եզրերը₂Թե₃- համաձուլվածքի մասնիկները, ըստ էության, մնում են անփոփոխ աղալուց հետո: Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ հարթ եզրերը ուլտրաձայնային ֆրեզերային եզակի հատկանիշներն են: Ուլտրաձայնային ֆրեզման միջոցով ժամանակի խնայողությունը (4 ժ ընդդեմ 48 ժ գնդիկավոր ֆրեզեր) նույնպես ուշագրավ է:

Մասնիկների չափի բաշխումը և Mg2Si-ի SEM պատկերները ուլտրաձայնային ֆրեզումից առաջ և հետո: ա) մասնիկների չափի բաշխում. բ) SEM պատկերը ուլտրաձայնային ֆրեզումից առաջ; (գ) SEM պատկեր 50% PVP–50% EtOH ուլտրաձայնային ֆրեզումից հետո 2 ժամ:
Աղբյուր՝ Marquez-Garcia et al. 2015թ.

Մարկես-Գարսիան և այլք: (2015) եզրակացնում են, որ ուլտրաձայնային ֆրեզումը կարող է քայքայել Bi₂Թե₃ և Մգ₂Si փոշին վերածվում է փոքր մասնիկների, որոնց չափերը տատանվում են 40-ից 400 նմ, ինչը ենթադրում է նանոմասնիկների արդյունաբերական արտադրության հնարավոր տեխնիկա: Համեմատած բարձր էներգիայի գնդիկավոր ֆրեզերքի հետ, ուլտրաձայնային ֆրեզումն ունի երկու յուրահատուկ հատկանիշ.

1. 1. մասնիկների չափի բացվածքի առաջացումը, որը բաժանում է սկզբնական մասնիկները ուլտրաձայնային ֆրեզման արդյունքում առաջացած մասնիկներից. և
2. 2. Մակերեւույթի մորֆոլոգիայի էական փոփոխությունները ակնհայտ են ուլտրաձայնային ֆրեզումից հետո, ինչը ցույց է տալիս մասնիկների մակերեսների մանիպուլյացիայի հնարավորությունը:

Եզրակացություն

Ավելի կոշտ մասնիկների ուլտրաձայնային ֆրեզավորումը պահանջում է ձայնային ախտահանում ճնշման տակ՝ ինտենսիվ կավիտացիա առաջացնելու համար: Բարձր ճնշման տակ արձակումը (այսպես կոչված՝ մանոսոնիկացիա) կտրուկ մեծացնում է մասնիկների կտրող ուժերը և սթրեսը:
Անընդհատ ներծծվող ձայնային տեղադրումը թույլ է տալիս ավելի մեծ մասնիկների բեռնվածություն (մածուկի նման լուծույթ), որը բարելավում է ֆրեզերային արդյունքները, քանի որ ուլտրաձայնային ֆրեզումը հիմնված է միջմասնիկների բախման վրա:
Sonication-ը դիսկրետ վերաշրջանառության կարգավորմամբ թույլ է տալիս ապահովել բոլոր մասնիկների միատարր մշակումը և, հետևաբար, մասնիկների չափի շատ նեղ բաշխումը:

Ուլտրաձայնային ֆրեզերային ֆրեզերի հիմնական առավելությունն այն է, որ տեխնոլոգիան կարող է հեշտությամբ ընդլայնվել մեծ քանակությամբ արտադրության համար.³/ժ.

Ուլտրաձայնային ֆրեզերային տեխնիկայի առավելությունները

• Արագ, ժամանակի խնայողություն
• Էներգախնայողություն
• վերարտադրելի արդյունքներ
• Առանց ֆրեզերային կրիչների (առանց ուլունքների կամ մարգարիտների)
• Ցածր ներդրումային արժեքը

Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքեր

Ուլտրաձայնային ֆրեզերը պահանջում է բարձր հզորության ուլտրաձայնային սարքավորում: Կավիտացիոն կտրվածքի ինտենսիվ ուժեր առաջացնելու համար կարևոր են բարձր ամպլիտուդները և ճնշումը: Hielscher ուլտրաձայնային’ Արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են ապահովել շատ բարձր ամպլիտուդներ: Մինչև 200 մկմ ամպլիտուդները հեշտությամբ կարող են շարունակաբար աշխատել 24/7 աշխատանքի ընթացքում: Նույնիսկ ավելի բարձր ամպլիտուդների համար մատչելի են հարմարեցված ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ: Hielscher-ի ճնշվող հոսքի ռեակտորների հետ միասին ստեղծվում է շատ ինտենսիվ կավիտացիա, որպեսզի հնարավոր լինի հաղթահարել միջմոլեկուլային կապերը և հասնել արդյունավետ ֆրեզերային էֆեկտների:
Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս 24/7 աշխատել ծանր պարտականությունների ժամանակ և պահանջկոտ միջավայրերում: Թվային և հեռակառավարումը, ինչպես նաև տվյալների ավտոմատ գրանցումը ներկառուցված SD քարտի վրա ապահովում են ճշգրիտ մշակում, վերարտադրելի որակ և թույլ են տալիս գործընթացի ստանդարտացում:

Hielscher High Performance Ultrasonicators-ի առավելությունները

• շատ բարձր ամպլիտուդներ
• բարձր ճնշումներ
• Շարունակական ներդիր գործընթաց
• ամուր սարքավորումներ
• Գծային մասշտաբը
• խնայել և հեշտ գործել
• Հեշտ է մաքրել