Nanoestructuración ultrasónica pa producir metales porosos

Sonoquímica ge 'nar herramienta xi na hño pa ar ingeniería ne ar funcionalización nano ar materiales. Jar metalurgia, ar irradiación ultrasónica favorece ar formación metales porosos. Ar Hmunts'i ya nthoni ar Dra. Daria Andreeva desarrolló 'nar nt'ot'e asistido ya ultrasonido xi hño ne ya rentable pa producir metales mesoporosos.

Ya metales porosos atraen 'nar Nar dätä hño 'befi múltiples ramas tecnológicas nu'bya yá características sobresalientes, komongu ár resistencia ar corrosión, resistencia mecánica ne ya mfeni ya soportar temperaturas extremadamente altas. Gi propiedades ar basan ja ya superficies nanoestructuradas ko poros da miden ho̲ntho 'ra pocos nanómetros ar diámetro. Ya materiales mesoporosos da caracterizan ya tamaños pose entre 2 ne 50 nm, mente da materiales ya microporosos pe̲ts'i 'nar tamaño poro inferior jar 2 ar nm. 'Nar equipo nthoni ja ya Ximhai da mfa̲ts'i 'bu̲i ar Dra. Daria Andreeva ar ar dätä nguu ar Bayreuth (nsa̲di primärya Química Física II) xi desarrollado ko éxito 'nar nt'ot'e ultrasonido resistente ne rentable pa ar diseño ne ar producción njwati estructuras metálicas.

Nuna proceso, ja ya metales ar tratan ja 'nar njäts'i acuosa ya tsambuhñä da evolucionan cavidades 'ra pocos nanómetros, ja ya espacios definidos ko ya precisión. Pa gi estructuras ya medida, ya nuna ar dängo 'nar nthegi xi hño. espectro aplicaciones innovadoras, komongu ar limpieza ar ndähi, almacenamiento energía wa ar tecnología médica. Particularmente prometedor ge njapu'befi ya metales porosos jar nanocompuestos. T'o̲t'e 'nar 'ra'yo nsa̲di ar materiales compuestos, jár mi 'nar estructura matriz xi fina 'bu̲i ár ñut'i ko xingu ya partículas asta 20 nanómetros ar tamaño.

Ar 'ra'yo técnica gi japu̲'be̲fi 'nar proceso formación ar burbujas generadas ya ultrasonidos, nä'ä da denomina cavitación jar física (derivado ar ar lat. “cavo” = “hueco”). Jar navegación, proceso nuna ar temido nu'bya ya dätä daños da tsa̲ da causar ya hélices ne ya turbinas ya barko. Getho bí velocidades ar rotación xi altas, mi o̲t'e burbujas vapor jár ar dehe. 'Me̲fa 'nar hingi maa período jár 'nar presión extremadamente mextha, ya burbujas colapsan nu'bu thohwi mbo, deformando nja'bu̲ ya superficies metálicas. Ar proceso ar cavitación 'Nehe ar tsa̲ da generar ir nge ya ultrasonido. Ya ultrasonidos gi 'bu̲hu̲ compuestos ya ondas compresión ko frecuencias t'uti hñe̲he̲ ja ar rango audible (20 kHz) ne generan burbujas ar vacío ar dehe ne soluciones acuosas. Nu'bu̲ gi burbujas implosionan, ar producen temperaturas varios miles ya grado ar centígrados ne ar presiones extremadamente altas asta 1000 bar.

Ar esquema 'be̲t'o gi 'ñudi ya efectos cavitación acústica jar nyokwi nthoki partículas metálicas. Ya metales ko 'nar punto fusión (MP) bajo nu'u̲ zinc (Zn) gi 'bu̲hu̲ completamente oxidados; ya metales ko 'nar mar hñets'i punto fusión, komongu ar níquel (Ni) ne ar titanio (nu'i), presentan 'nar nyokwi nthoki superficie jár ar sonicación. Ar aluminio (ma ar) ne magnesio (Mg) o̲t'e estructuras mesoporosas. Ya metales Nobel ya resistentes ma irradiación ultrasónica nu'bya ár nzäm'bu hä ar oxidación. Ya puntos fusión ya metales ar especifican ja ya grado Kelvin (ë).

'Nar control preciso nuna ar proceso to da t'ot'e 'nar nanoestructuración específica metales suspendidos ja 'nar njäts'i acuosa, dadas ciertas características físicas ne químicas ya metales. Getho ya metales reaccionan ya nt'ot'e xi diferente nu'bu̲ da exponen jar hmä sonicación, ngu xi demostrado ar Dra. Daria Andreeva junto con yá colegas ya Golm, ar Berlín ne ar Minsk. Jar metales ko mextha reactividad, komongu ar zinc, ar aluminio ne ar magnesio, ar ngetho ge gradualmente 'nar estructura matriz, estabilizada ja 'nar recubrimiento óxido. 'Me̲hna xta komongu ar nt'uni metales porosos nä'ä da nt'udi, xi procesar ar 'mefa jar materiales compuestos. Wat'i, ya metales nobles komongu ar k'axt'i, ar platino, ar t'axi ne ar paladio bí comportan ar bí diferente. Nu'bya ár xí hñets'i'i tendencia 'na jar oxidación, resisten jar nt'ot'e ultrasonidos ne conservan yá estructuras ne propiedades iniciales.

Ar tsita ar mañä gi 'ñudi ne ya ultrasonidos 'nehe ar xi utilizar pa ár mfa̲ts'i ja ya aleaciones aluminio ar corrosión. Ma jar izquierda: ar fotografiya 'nar aleación aluminio ja 'nar njäts'i altamente corrosiva, debajo de 'nar tsita electromioscópica ar superficie, dá da, nu'bya ar sonicación, ar xi formado 'nar recubrimiento polielectrolito. Nuna ar recubrimiento ofrece 'nar mfa̲ts'i ar corrosión Nxoge 21 ar pa. Ma jar derecha: ar xkagentho aleación aluminio hinda porke xi expuesta jar ar sonicación. Ar superficie xí completamente corroída.

Hecho da 'na'ño metales reaccionen ar formas radicalmente 'na'ño ja ar sonicación to aprovechar ar pa innovar ar ciencia ya materiales. Ya aleaciones ar xi convertir ya tsambuhñä jar nanocompuestos ya da ya partículas ar hñei mäs hingi mpa̲ti gi 'bu̲hu̲ encerradas ja 'nar matriz porosa ya bo̲jä, nja'bu̲ hingi mpa̲ti. Ar nuna modo, ar producen superficies ar na dätä jar 'nar espacio xi limitado, nä'ä permite utilizar nuya nanocompuestos komongu ar catalizadores. Producen reacciones químicas hontho rápidas ne eficientes.

Junto con ar Dra. Daria Andreeva, ya investigadores Prof. Dr. Andreas Fery, Dr. Nicolas Pazos — Perez ne Jana Schäferhans, 'nehe ya nsa̲di primärya Química Física II, contribuyeron ja ya resultados ár nthoni. Junto con sus colegas del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces en Golm, el Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH y la Universidad Estatal de Bielorrusia en Minsk, han publicado sus últimos resultados en línea en la revista “Nanoescala”.