Hielscher Ultrasonics
Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.
Hubungi kami: +49 3328 437-420
Kirimkan email kepada kami: info@hielscher.com

Ultrasonik Nano-Penataan untuk Menghasilkan Logam Berpori

Sonochemistry adalah alat yang sangat efektif untuk rekayasa dan fungsionalisasi bahan nano. Dalam metalurgi, iradiasi ultrasonik mendorong pembentukan logam berpori. Kelompok penelitian Dr. Daria Andreeva mengembangkan prosedur dengan bantuan ultrasound yang efektif dan hemat biaya untuk menghasilkan logam mesoporus.

Logam berpori menarik minat tinggi dari cabang teknologi manifold karena karakteristiknya yang luar biasa seperti ketahanan korosi, kekuatan mekanik, dan kemampuan untuk menahan suhu yang sangat tinggi. Sifat-sifat ini didasarkan pada permukaan berstruktur nano dengan pori-pori berukuran hanya beberapa nanometer diameternya. Bahan mesopor dicirikan oleh ukuran pose antara 2 hingga 50 nm, sedangkan bahan mikropori memiliki ukuran pori kurang dari 2nm. Sebuah tim peneliti internasional termasuk Dr. Daria Andreeva dari Universitas Bayreuth (Departemen Kimia Fisika II) telah berhasil mengembangkan prosedur ultrasound tugas berat dan hemat biaya untuk desain dan produksi struktur logam tersebut.

Dalam proses ini, logam diperlakukan dalam larutan berair sedemikian rupa sehingga rongga beberapa nanometer berkembang, dalam celah yang ditentukan dengan tepat. Untuk struktur yang dibuat khusus ini, sudah ada spektrum luas aplikasi inovatif, termasuk pembersihan udara, penyimpanan energi, atau teknologi medis. Yang sangat menjanjikan adalah penggunaan logam berpori dalam nanokomposit. Ini adalah kelas baru bahan komposit, di mana struktur matriks yang sangat halus diisi dengan partikel dengan ukuran hingga 20 nanometer.

UIP1000hd adalah perangkat ultrasonik yang kuat, yang digunakan untuk rekayasa material, penataan nano dan modifikasi partikel. (Klik untuk memperbesar!)

Dr. D. Andreeva mendemonstrasikan prosedur sonikasi partikel padat dalam suspensi berair dengan menggunakan UIP1000hd ultrasonicator (20 kHz, 1000W). Gambar oleh Ch. Wißler

Teknik baru ini menggunakan proses pembentukan gelembung yang dihasilkan secara ultrasonik, yang disebut kavitasi dalam fisika (berasal dari lat. “Cavus” = “berongga”). Dalam pelayaran, proses ini ditakuti karena kerusakan besar yang dapat ditimbulkannya pada baling-baling dan turbin kapal. Untuk pada kecepatan putaran yang sangat tinggi, gelembung uap terbentuk di bawah air. Setelah waktu yang singkat di bawah tekanan yang sangat tinggi, gelembung runtuh ke dalam, sehingga mengubah bentuk permukaan logam. Proses Kavitasi juga dapat dihasilkan menggunakan USG. Ultrasonografi terdiri dari gelombang kompresi dengan frekuensi di atas rentang yang dapat didengar (20 kHz) dan menghasilkan gelembung vakum dalam air dan larutan berair. Suhu beberapa ribu derajat celcius dan tekanan yang sangat tinggi hingga 1000 bar muncul ketika gelembung ini meledak.

Perangkat ultrasonik UIP1000hd telah digunakan untuk penataan nano logam yang sangat berpori. (Klik untuk memperbesar!)

Presentasi skema efek kavitasi akustik pada modifikasi partikel logam.
Gambar oleh Dr. D. Andreeva

Skema di atas menunjukkan efek kavitasi akustik pada modifikasi partikel logam. Logam dengan titik leleh rendah (MP) sebagai seng (Zn) benar-benar teroksidasi; logam dengan titik leleh tinggi seperti nikel (Ni) dan titanium (Ti) menunjukkan modifikasi permukaan di bawah sonikasi. Aluminium (Al) dan magnesium (Mg) membentuk struktur mesopora. Logam Nobel tahan terhadap iradiasi ultrasound karena stabilitasnya terhadap oksidasi. Titik leleh logam ditentukan dalam derajat Kelvin (K).

Kekuatan ultrasonik yang kuat adalah teknik yang terkenal dan handal untuk ekstraksi (klik untuk memperbesar!)

Kavitasi ultrasonik dalam cairan

Kontrol yang tepat dari proses ini dapat mengarah pada penataan nano logam yang ditargetkan tersuspensi dalam larutan berair – mengingat karakteristik fisik dan kimia tertentu dari logam. Untuk logam bereaksi sangat berbeda ketika terkena sonikasi seperti itu, seperti yang ditunjukkan oleh Dr. Daria Andreeva bersama dengan rekan-rekannya di Golm, Berlin dan Minsk. Pada logam dengan reaktivitas tinggi seperti seng, aluminium dan magnesium, struktur matriks secara bertahap terbentuk, distabilkan oleh lapisan oksida. Hal ini menghasilkan logam berpori yang misalnya dapat diproses lebih lanjut dalam bahan komposit. Namun logam mulia seperti emas, platinum, perak dan paladium berperilaku berbeda. Karena kecenderungan oksidasi yang rendah, mereka menolak perawatan ultrasound dan mempertahankan struktur dan sifat awalnya.

Dengan sonikasi, lapisan polielektrolit dapat dibentuk yang melindungi dari korosi. (Klik untuk memperbesar!)

Perlindungan ultrasonik paduan aluminium terhadap korosi. [© Skorb dkk. 2011]

Gambar di atas menunjukkan bahwa ultrasound juga dapat digunakan untuk perlindungan paduan aluminium terhadap korosi. Di sebelah kiri: Foto paduan aluminium dalam larutan yang sangat korosif, di bawah gambar elektomikroskopik permukaan, di mana - karena sonikasi - lapisan polielektolit telah terbentuk. Lapisan ini menawarkan perlindungan terhadap korosi selama 21 hari. Di sebelah kanan: Paduan aluminium yang sama tanpa terkena sonikasi. Permukaannya benar-benar berkarat.

Fakta bahwa logam yang berbeda bereaksi dengan cara yang sangat berbeda terhadap sonikasi dapat dieksploitasi untuk inovasi dalam ilmu material. Paduan dapat diubah sedemikian rupa menjadi nanokomposit di mana partikel dari bahan yang lebih stabil terbungkus dalam matriks berpori dari logam yang kurang stabil. Dengan demikian, area permukaan yang sangat besar muncul dalam ruang yang sangat terbatas, yang memungkinkan nanokomposit ini digunakan sebagai katalis. Mereka mempengaruhi reaksi kimia yang sangat cepat dan efisien.

Bersama dengan Dr. Daria Andreeva, para peneliti Prof. Dr. Andreas Fery, Dr. Nicolas Pazos-Perez dan Jana Schäferhans, juga dari departemen Kimia Fisika II, berkontribusi pada hasil penelitian. Bersama rekan-rekan mereka di Max Planck Institute of Colloids and Interfaces di Golm, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH dan Belarusian State University di Minsk, mereka telah menerbitkan hasil terbaru mereka secara online di jurnal tersebut “Skala nano”.

Ultrasonicator Hielscher UIP1000hd berhasil digunakan untuk pembentukan logam mesopora. (Klik untuk memperbesar!)

prosesor ultrasonik UIP1000hd untuk Penataan Nano Logam

Hubungi kami / informasi lebih lanjut

Hubungi kami mengenai kebutuhan pengolahan Anda. Kami akan merekomendasikan parameter setup dan pengolahan yang paling cocok untuk proyek Anda.





Harap perhatikan kami Kebijakan Privasi.


Referensi:

  • Skorb, Ekaterina V.; Perbaiki, Dimitri; Shchukin, Dmitry G.; Möhwald, Helmuth; Sviridov, Dmitry V.; Mousa, Rami; Pengembaraka, Nelia; Schäferhans, Jana; Pazos-Perez, Nicolas ; Fery, Andreas; Andreeva, Daria V. (2011): Pembentukan sonokimia spons logam. Skala nano – Maju pertama 3/3, 2011. 985-993.
  • Wißler, Christian (2011): Penstrukturan nano yang sangat presisi menggunakan ultrasound: prosedur baru untuk menghasilkan logam berpori. Blick in die Forschung. Mitteilungen der Universität Bayreuth 05, 2011.

Untuk informasi ilmiah lebih lanjut, silakan hubungi: Dr. Daria Andreeva, Departemen Kimia Fisika II Universitas Bayreuth, 95440 Bayreuth, Jerman – Telepon: +49 (0) 921 / 55-2750
Email: daria.andreeva@uni-bayreuth.de



Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Perangkat ultrasonik sering dirujuk sebagai alat penguji sonikasi untuk, ultrasound homogenizer, sonic lyser, ultrasound disruptor, ultrasonic grinder, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, cell disrupter, ultrasonic disperser atau dissolver. Dimana istilah yang berbeda ini muncul dari berbagai hasil aplikasi yang dapat dipenuhi oleh sonikator.

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Let's get in contact.