Ուլտրաձայնային նանո-կառուցվածք՝ ծակոտկեն մետաղներ արտադրելու համար
Սոնոքիմիա շատ արդյունավետ գործիք է նանո նյութերի ինժեներական և ֆունկցիոնալացման համար: Մետալուրգիայում ուլտրաձայնային ճառագայթումը նպաստում է ծակոտկեն մետաղների առաջացմանը: Բ.
Ծակոտկեն մետաղները գրավում են բազմազան տեխնոլոգիական ճյուղերի մեծ հետաքրքրությունը՝ շնորհիվ իրենց ակնառու բնութագրերի, ինչպիսիք են կոռոզիոն դիմադրությունը, մեխանիկական ուժը և չափազանց բարձր ջերմաստիճաններին դիմակայելու կարողությունը: Այս հատկությունները հիմնված են միայն մի քանի նանոմետր տրամագծով ծակոտիներով նանոկառուցվածքային մակերեսների վրա: Միջծակոտկեն նյութերը բնութագրվում են 2-ից 50 նմ պոզային չափերով, մինչդեռ միկրոծակոտկեն նյութը ծակոտիների չափը 2 նմ-ից պակաս է: Միջազգային հետազոտական թիմը, ներառյալ Բայրոյթի համալսարանի դոկտոր Դարիա Անդրեևան (Ֆիզիկական քիմիայի 2-րդ ամբիոն), հաջողությամբ մշակել է ծանր և ծախսարդյունավետ ուլտրաձայնային ընթացակարգ նման մետաղական կառույցների նախագծման և արտադրության համար:
Այս գործընթացում մետաղները մշակվում են ջրային լուծույթում այնպես, որ մի քանի նանոմետրանոց խոռոչները զարգանում են՝ ճշգրիտ սահմանված բացերով: Այս հարմարեցված կառույցների համար արդեն կա նորարարական կիրառությունների լայն սպեկտր, ներառյալ օդի մաքրումը, էներգիայի պահեստավորումը կամ բժշկական տեխնոլոգիաները: Հատկապես խոստումնալից է ծակոտկեն մետաղների օգտագործումը նանոկոմպոզիտներում: Սրանք կոմպոզիտային նյութերի նոր դաս են, որոնցում շատ նուրբ մատրիցային կառուցվածքը լցված է մինչև 20 նանոմետր չափերի մասնիկներով:

Բժ. UIP1000hd Ուլտրաձայնային սարք (20 կՀց, 1000 Վտ): Նկարը՝ Չ. Վիսլեր

Մետաղական մասնիկների փոփոխության վրա ակուստիկ կավիտացիայի ազդեցության սխեմատիկ ներկայացում:
Դոկտոր Դ. Անդրեևայի նկարը
Վերոնշյալ սխեման ցույց է տալիս ակուստիկ կավիտացիայի ազդեցությունը մետաղական մասնիկների փոփոխության վրա: Ցինկի (Zn) նման ցածր հալման կետ ունեցող մետաղները ամբողջությամբ օքսիդացված են. Հալման բարձր ջերմաստիճան ունեցող մետաղները, ինչպիսիք են նիկելը (Ni) և տիտանը (Ti), մակերևույթի ձևափոխություն են ցուցաբերում արտահոսքի ազդեցության տակ: Ալյումինը (Al) և մագնեզիումը (Mg) կազմում են մեզոպորոզ կառուցվածքներ։ Նոբելյան մետաղները դիմացկուն են ուլտրաձայնային ճառագայթման՝ օքսիդացման դեմ իրենց կայունության շնորհիվ։ Մետաղների հալման կետերը նշված են Քելվին (K) աստիճաններով։

ուլտրաձայնային կավիտացիա հեղուկի մեջ
Վերևի նկարը ցույց է տալիս, որ ուլտրաձայնը կարող է օգտագործվել նաև ալյումինե համաձուլվածքները կոռոզիայից պաշտպանելու համար: Ձախ կողմում. Ալյումինի համաձուլվածքի լուսանկարը բարձր քայքայիչ լուծույթում, մակերեսի էլեկտոմիկրոսկոպիկ պատկերից ներքև, որի վրա, ձայնային ազդեցության շնորհիվ, ձևավորվել է պոլիէլեկտրոլիտային ծածկույթ: Այս ծածկույթը պաշտպանում է կոռոզիայից 21 օր: Աջ կողմում. Նույն ալյումինե համաձուլվածքն առանց ձայնային ազդեցության ենթարկվելու: Մակերեսն ամբողջությամբ կոռոզիայից է։
Այն փաստը, որ տարբեր մետաղներ կտրուկ տարբեր կերպ են արձագանքում ձայնային արտանետմանը, կարող է օգտագործվել նյութագիտության մեջ նորարարությունների համար: Համաձուլվածքները կարող են վերածվել նանոկոմպոզիտների, որոնցում ավելի կայուն նյութի մասնիկները պարուրված են պակաս կայուն մետաղի ծակոտկեն մատրիցով: Այսպիսով, շատ մեծ մակերեսներ են առաջանում շատ սահմանափակ տարածության մեջ, ինչը թույլ է տալիս այս նանոկոմպոզիտներին օգտագործել որպես կատալիզատորներ: Դրանք ազդում են հատկապես արագ և արդյունավետ քիմիական ռեակցիաների վրա:
Դոկտոր Դարիա Անդրեևայի հետ հետազոտողներ պրոֆեսոր Անդրեաս Ֆերին, դոկտոր Նիկոլաս Պազոս-Պերեսը և Յանա Շեֆերհանսը, ինչպես նաև Ֆիզիկական քիմիայի II բաժնից, նպաստեցին հետազոտության արդյունքներին: Գոլմի Մաքս Պլանկի կոլոիդների և ինտերֆեյսների ինստիտուտի, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH-ի և Բելառուսի պետական համալսարանի իրենց գործընկերների հետ Մինսկում իրենց վերջին արդյունքները հրապարակել են առցանց ամսագրում: “Նանոմաշտաբ”.

ուլտրաձայնային պրոցեսոր UIP1000hd մետաղների նանոկառուցվածքի համար
Հղում:
- Սկորբ, Եկատերինա Վ. Ֆիքս, Դիմիտրի; Շչուկին, Դմիտրի Գ. Մոհվալդ, Հելմուտ; Սվիրիդով, Դմիտրի Վ. Մուսա, Ռամի; Վանդերկա, Նելիա; Շեֆերհանս, Յանա; Պազոս-Պերես, Նիկոլաս ; Ֆերի, Անդրեաս; Անդրեևա, Դարիա Վ. (2011): Մետաղական սպունգների սոնոքիմիական ձևավորում. Նանոմաշտաբ – Advance առաջին 3/3, 2011. 985-993.
- Wißler, Christian (2011). Ուլտրաձայնի օգտագործմամբ բարձր ճշգրիտ նանոկառուցվածք. ծակոտկեն մետաղներ արտադրելու նոր ընթացակարգ: Blick in die Forschung. Mitteilungen der Universität Bayreuth 05, 2011 թ.
Լրացուցիչ գիտական տեղեկությունների համար խնդրում ենք դիմել՝ դոկտոր Դարիա Անդրեևա, Ֆիզիկական քիմիայի ամբիոն II Բայրոյթի համալսարան, 95440 Բայրոյթ, Գերմանիա – հեռախոս՝ +49 (0) 921 / 55-2750
փոստ՝ daria.andreeva@uni-bayreuth.de
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Հյուսվածքների ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորները հաճախ կոչվում են զոնդավորող, ձայնային լիզեր, ուլտրաձայնային խանգարող, ուլտրաձայնային սրող, սոնո-ռոտիչ, ձայնավորող, ձայնային դիսպերսատոր, բջջային խանգարող, ուլտրաձայնային դիսպերսեր կամ տարրալուծող: Տարբեր տերմինները բխում են տարբեր կիրառություններից, որոնք կարող են իրականացվել sonication-ի միջոցով:
- խառնելով
- Էմուլգացնող
- Ցրում
- դեագգլոմերացիա
- թաց ֆրեզերային
- Գազազերծում
- լուծարվող
- Արդյունահանում
- հյուսվածքների համասեռացում
- sono-fragmentation
- խմորում
- մաքրում
- սոնո-սինթեզ
- սոնո-կատալիզ
- տեղումներ
- sono-leaching
- անկում