რუთენიუმის ოქსიდის ერთფენიანი ნანოფურცლები შეიძლება ეფექტურად წარმოიქმნას ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი გამოკვლევით. ულტრაბგერითი ნანოფურცლის აქერცვლის ძირითადი უპირატესობებია პროცესის ეფექტურობა, მაღალი მოსავლიანობა, ხანმოკლე მკურნალობა და მარტივი, უსაფრთხო ოპერაცია. მაღალი ეფექტურობისა და წარმოებული ნანოფურცლების უმაღლესი ხარისხის გამო, ულტრაბგერითი დამუშავება გამოიყენება მრავალი ნანოფურცლის სამრეწველო წარმოებისთვის, გრაფენისა და ბოროფენის ჩათვლით.

რუთენიუმის ოქსიდის ნანოფურცლების ულტრაბგერითი აქერცვლა

რუთენიუმის ოქსიდის (RuO2, ასევე ცნობილი როგორც რუთენატი) ნანოფურცლები გვთავაზობენ უნიკალურ თვისებებს, როგორიცაა მაღალი გამტარობა, დაბალი წინაღობა, მაღალი სტაბილურობა, მაღალი სამუშაო ფუნქცია და კარგი მგრძნობელობა მშრალი აკრავის მიმართ. ეს რუთენიუმის ოქსიდს ხდის კარგ მასალად ელექტროდებისთვის მეხსიერების მოწყობილობებსა და ტრანზისტორებში.

SEM გამოსახულებები აქერცლილი RuO2 ნანოფურცლების გამოყენებით ა) 1 წუთის და ბ) 7 წუთის ულტრაბგერითი გამოკვლევის გამოყენებით.
(შესწავლა და სურათები: ©Kim et al., 2021)

შემთხვევის შესწავლა: მაღალეფექტური RuO2 აქერცვლა ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი გამოყენებით

კიმ და სხვ. (2021) მათ კვლევაში აჩვენეს მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება რუთენიუმის ოქსიდის ერთფენიანი ნანოფურცლების აქერცვლაში. მკვლევარმა შექმნა თხელი RuO2 ლითონის ოქსიდის ფურცლების მაღალი მოსავლიანობა ულტრაბგერითი გამოყენებით. იონური გაცვლის რეაქციების მეშვეობით ჩვეულებრივი ინტერკალაციის პროცესი ნელია და წარმოქმნის მხოლოდ შეზღუდული რაოდენობით ორგანზომილებიან (2D) ნანოფურცლებს მოლეკულების ზომისა და რეაქციისთვის საჭირო ქიმიური ენერგიის გამო. პროცესის დაჩქარების და რუთენიუმის ოქსიდის ნანო-ფურცლების რაოდენობის გაზრდის მიზნით, მათ გააძლიერეს აქერცვლა RuO2 ოქსიდის ხსნარზე ულტრაბგერითი ენერგიის გამოყენებით. მათ აღმოაჩინეს, რომ ულტრაბგერითი გამოკვლევიდან სულ რაღაც 15 წუთის შემდეგ, ფურცლების რაოდენობა გაიზარდა 50%-ზე მეტით, ამავდროულად შემცირდა ფურცლების გვერდითი ზომა. სიმკვრივის ფუნქციური თეორიის გამოთვლებმა აჩვენა, რომ აქერცვლის აქტივაციის ენერგია მნიშვნელოვნად მცირდება RuO2 ფენების მცირე გვერდით ზომებად დაყოფით. ამ ზომის შემცირება ხდება იმის გამო, რომ გაჟღერება დაეხმარა ლითონის ოქსიდის ფენების უფრო ადვილად დაშლას. ეს კვლევა ხაზს უსვამს, რომ ულტრაბგერითი გამოყენება კარგი და მარტივი გზაა რუთენიუმის ოქსიდის მონოფენიანი ნანოფურცლების დასამზადებლად. ეს გვიჩვენებს, რომ ულტრაბგერითი მხარდაჭერილი იონური გაცვლის პროცესი გთავაზობთ მარტივ და ეფექტურ მიდგომას 2D ლითონის ოქსიდის ნანოფურცლების დასამზადებლად. ულტრაბგერითი ექსფოლიაციის უპირატესობა ხსნის, თუ რატომ გამოიყენება ულტრაბგერითი აქერცვლა და დელიმინაცია ფართოდ, როგორც 2D ნანომასალების წარმოების ტექნიკა, ასევე ცნობილი როგორც ქსენები, მათ შორის გრაფენი და ბოროფენი.

ულტრაბგერითი აქერცვლა ხელს უწყობს რუთენიუმის ოქსიდის 2D ნანოფურცლების უაღრესად ეფექტურ და დაჩქარებულ წარმოებას დიდი მასშტაბით
(შესწავლა და სურათები: ©Kim et al., 2021).

პროტოკოლი ულტრაბგერითი დახმარებით რუთენიუმის ოქსიდის ექსფოლიაციისთვის

შემდეგი პროტოკოლი არის ნაბიჯ-ნაბიჯ ინსტრუქცია RuO2 ნანოფურცლების სინთეზისთვის ულტრაბგერითი მხარდაჭერილი იონური გაცვლის რეაქციის პროცესის გამოყენებით, როგორც აღწერს კიმ და სხვებს. (2021).
 

1. მოამზადეთ RuO2-ისა და ინტერკალანტის ხსნარი გამხსნელში (2-პროპანოლში) გახსნით და 3 დღის განმავლობაში მორევით.
2. გამოიყენეთ ულტრაბგერითი ენერგია ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი აპარატის გამოყენებით (მაგ. ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი UP1000hdT (1000W, 20kHz) sonotrode BS4d22) ხსნარზე 15 წუთის განმავლობაში, რათა გაიზარდოს RuO2 ნანოფურცლების გამოსავლიანობა 50%-ზე მეტით და სპ. ფენები ერთნაირად მცირე გვერდითი ზომით.
3. გამოიყენეთ სიმკვრივის ფუნქციური თეორიის გამოთვლები, რათა დაადასტუროთ, რომ აქერცვლის აქტივაციის ენერგია მნიშვნელოვნად შემცირებულია.
4. შეაგროვეთ მიღებული RuO2 ნანოფურცლები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის.

 
ამ პროტოკოლის სიმარტივე RuO2 ნანოფურცლების ულტრაბგერითი აქერცლისთვის ხაზს უსვამს ულტრაბგერითი ნანოფურცლების წარმოების სარგებელს. Sonication არის უაღრესად ეფექტური ტექნიკა მაღალი ხარისხის მონოფენიანი RuO2 ნანოფურცლების წარმოებისთვის, დაახლოებით 1 ნმ სისქით. ასევე აღმოჩნდა, რომ პროტოკოლი იყო მასშტაბირებადი და რეპროდუცირებადი, რაც შესაფერისს გახდის RuO2 ნანოფურცლების ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის ელექტრონიკაში, კატალიზსა და ენერგიის შესანახად სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის.

ჩარჩოების მაღალსიჩქარიანი თანმიმდევრობა (a-დან f-მდე), რომელიც ასახავს წყალში გრაფიტის ფანტელის სონო-მექანიკურ აქერცვლას. გამოყენებით UP200S, 200W ულტრაბგერითი 3 მმ sonotrode. ისრებით ნაჩვენებია გაყოფის (აქერცლის) ადგილი კავიტაციის ბუშტებით, რომლებიც შეაღწევენ გაყოფას.
(შესწავლა და სურათები: © Tyurnina et al. 2020

მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი RuO2 აქერცლისთვის

მაღალი ხარისხის რუთენიუმის ოქსიდის ნანო-ფურცლების და სხვა ქსენების წარმოებისთვის საჭიროა საიმედო მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი მოწყობილობა. ამპლიტუდის, წნევის და ტემპერატურის არსებითი პარამეტრები, რომლებიც გადამწყვეტია განმეორებადობისა და თანმიმდევრული პროდუქტისთვის. Hielscher Ultrasonics პროცესორები არის მძლავრი და ზუსტად კონტროლირებადი სისტემები, რომლებიც იძლევა პროცესის პარამეტრების ზუსტი დაყენების და უწყვეტი მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი გამომუშავების საშუალებას. Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. Hielscher ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობებში და მომთხოვნ გარემოში.
ჩვენი მომხმარებლები კმაყოფილნი არიან Hielscher Ultrasonics სისტემების გამორჩეული გამძლეობითა და საიმედოობით. ინსტალაცია მძიმე გამოყენების სფეროებში (მაგ., ნანომასალების ფართომასშტაბიანი დამუშავება), მომთხოვნი გარემო და 24/7 მუშაობა უზრუნველყოფს ეფექტურ და ეკონომიურ დამუშავებას. ულტრაბგერითი პროცესის ინტენსიფიკაცია ამცირებს დამუშავების დროს და აღწევს უკეთეს შედეგებს, ანუ მაღალ ხარისხს, მაღალ მოსავლიანობას, ინოვაციურ პროდუქტებს.

დიზაინი, წარმოება და კონსულტაცია – ხარისხი დამზადებულია გერმანიაში

Hielscher ულტრაბგერითები ცნობილია მათი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი ოპერაცია საშუალებას იძლევა ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების გლუვი ინტეგრაცია სამრეწველო ობიექტებში. უხეში პირობები და მომთხოვნი გარემო ადვილად უმკლავდება Hielscher ულტრაბგერითებს.

Hielscher Ultrasonics არის ISO სერთიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებული აქცენტი კეთდება მაღალი ხარისხის ულტრაბგერაზე, რომელიც აღჭურვილია უახლესი ტექნოლოგიით და მომხმარებლის კეთილგანწყობით. რა თქმა უნდა, Hielscher ულტრაბგერითები შეესაბამება CE და აკმაყოფილებს UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.

ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს: