Ultrasonic Nano-strukturyzacji do uzyskania porowatych Metale

przyspieszenie reakcji chemycznych (sonochemia). Jest to bardzo skuteczne narzędzie do projektowania i funkcjonalizacji nanomateriałów. W metalurgicznym ultradźwięków ułatwia tworzenie metali porowate. Zespół badawczy dr Daria Andreeva opracowano skutecznego i efektywnego pod względem kosztów procedury ultradźwiękowego wspomagane do wytwarzania metali mezoporowate.

metale porowate przyciągnąć dużym zainteresowaniem różnorodnych branż technologicznych ze względu na ich doskonałe właściwości, takie jak ich odporność na korozję, wytrzymałość mechaniczną i zdolność do wytrzymywania wyjątkowo wysokich temperatur. Właściwości te są oparte na nanostrukturalnych powierzchniach porów wynosi zaledwie kilku nanometrów. materiały mezoporowate charakteryzują wielkości ułożenia od 2 do 50 nm, natomiast mikropory mają wielkość porów mniejszą niż 2 nm. Międzynarodowy zespół badawczy w tym dr Daria Andreeva Bayreuth University (Wydziale Chemii Fizycznej II) udało się opracować Wytrzymała i oszczędne procedury USG do projektowania i produkcji takich struktur metalicznych.

W tym procesie, metali traktuje się w roztworze wodnym, w taki sposób, że puste przestrzenie kilku nanometrów rozwijać się w ściśle określonych szczelin. Dla tych struktur dostosowanych do potrzeb, nie ma już szerokie spektrum innowacyjnych aplikacji, w tym oczyszczania powietrza, magazynowania energii lub technologii medycznej. Szczególnie obiecujące jest wykorzystanie metali porowatych w nanokompozytów. Są to nowe klasy materiałów kompozytowych, w których bardzo cienka struktura macierzy jest wypełniony cząstkami o powierzchni do 20 nanometrów.

UIP1000hd to potężne urządzenie ultradźwiękowe, które są stosowane w inżynierii materiałowej, nano struktury i modyfikacji cząstek. (Kliknij, aby powiększyć!)

Dr D. Andreeva pokazuje procedury sonikacji cząstek stałych w zawiesinie wodnej, wykorzystując UIP1000hd ultrasonicator (20 kHz, 1000 W). Obraz Ch. Wissler

Nowa technika wykorzystuje proces Wytwarzany za pomocą ultradźwięków tworzenia się pęcherzyków, co jest określane kawitacji fizyki (pochodzące od lat. “kawus” = “wydrążony”). W żeglarskiego, proces ten zachodzi obawa, ze względu na wielkie szkody może spowodować do śmigieł i turbin okrętowych. Dla przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych, pęcherzyki pary tworzą się pod wodą. Po krótkim okresie bardzo wysokiego ciśnienia pęcherzyki zapaść się do wewnątrz, a tym samym deformacji powierzchni metalu. Proces kawitacja mogą być również generowane przy użyciu USG. Ultradźwięki składa się z fal ściskających częstotliwości powyżej zakresie słyszalnym (20 kHz) i wytwarza pęcherzyki próżniowe w wodzie i wodnych roztworach. Temperatury kilku tysięcy stopni Celsjusza i bardzo wysokich ciśnieniach do 1000 bar powstają, gdy te pęcherzyki implozji.

Ultradźwiękowy UIP1000hd urządzenie stosowane do nanostrukturowanie metali wysoce porowate. (Kliknij, aby powiększyć!)

Schematyczne przedstawienie wpływu kawitacji akustycznej na modyfikacji cząstek metalowych.
Obraz przez dr D. Andreeva

Powyższy schemat pokazuje wpływ kawitacji akustycznej na modyfikację cząstek metalu. Metale o niskiej temperaturze topnienia (MP) w postaci cynku (Zn) są całkowicie utlenione; metale o wysokiej temperaturze topnienia, takie jak nikiel (Ni) i tytan (Ti), wykazują modyfikację powierzchni przy sonikacji. Aluminium (Al) i magnez (Mg) tworzą mezoporowate struktury. Metale Nobla są odporne na promieniowanie ultradźwiękowe ze względu na ich odporność na utlenianie. Temperatury topnienia metali są określone w stopniach Kelvina (K).

Dokładna kontrola tego procesu może prowadzić do ukierunkowanego nanostruktury metali zawieszonych w roztworze wodnym - biorąc pod uwagę pewne właściwości fizyczne i chemiczne metali. Metale reagują bardzo odmiennie, gdy zostaną poddane takiej sonikacji, jak wykazała dr Daria Andreeva wraz ze swoimi kolegami z Golm, Berlina i Mińska. W metalach o wysokiej reaktywności, takich jak cynk, aluminium i magnez, stopniowo formowana jest struktura osnowy, stabilizowana przez powłokę tlenkową. Daje to porowate metale, które można na przykład dalej przetwarzać w materiałach kompozytowych. Metale szlachetne, takie jak złoto, platyna, srebro i pallad, zachowują się jednak inaczej. Ze względu na ich niską skłonność do utleniania, są odporne na obróbkę ultradźwiękową i zachowują swoje początkowe struktury i właściwości.

Ultradźwiękami powłokę polielektrolitu może być formowana, która chroni przed korozją. (Kliknij, aby powiększyć!)

Ultradźwiękowy ochrona przed korozją stopów aluminium. [© Skorb i in. 2011]

Powyższe zdjęcie pokazuje, że ultradźwięki mogą być również wykorzystywane do ochrony przed korozją stopów aluminium. Na lewo: zdjęcie ze stopu aluminium w sposób wysoce korozyjne w roztworze, poniżej powierzchni electomicroscopic obrazu na powierzchni, na której jest - ze względu na działanie ultradźwiękami - została utworzona powłoka polyelectolyte. Powłoka ta zapewnia ochronę przed korozją przez 21 dni. Po prawej: tego samego stopu aluminium, bez konieczności został wystawiony na działanie ultradźwiękami. Powierzchnia jest całkowicie skorodowane.

Fakt, że różne metale reagują w różny sposób na dramatycznie ultradźwiękami można wykorzystać do innowacji w inżynierii materiałowej. Stopy mogą być zamienione w taki sposób, w którym cząstki nanokompozytów z bardziej trwałego materiału są zamknięte w porowatej matrycy z mniej trwałej metalu. Bardzo duże powierzchnie powstają zatem w bardzo ograniczonej przestrzeni, które pozwalają te Nanokompozyty być stosowane jako katalizatory. Dokonają szczególnie szybkich i skutecznych reakcji chemicznych.

Wspólnie z dr Daria Andreeva, naukowcy dr Andreas FERY dr Nicolas Pazos-Perez i Jana Schäferhans, również z wydziału Chemii Fizycznej II przyczynił się do wyników badań. Z ich kolegami z Instytutu Maxa Plancka koloidów i interfejsów w Golm, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH oraz Białoruskiego Uniwersytetu Państwowego w Mińsku, mają swoje najnowsze wyniki opublikowano w czasopiśmie “nanoskali”.

Hielscher's ultrasonicator UIP1000hd was successfully used for the formation of mesoporous metals. (Click to enlarge!)

ultradźwiękowy Procesor UIP1000hd Nano-strukturyzacji Metali

Kontakt / Poproś o więcej informacji

Porozmawiaj z nami o swoich wymagań technologicznych. My polecamy najbardziej odpowiednie parametry konfiguracyjne i przetwarzania dla danego projektu.





Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Odniesienie:

  • Skorb Ekaterina V.; Fix, Dimitri; Shchukin Dmitry g.; Möhwald Helmuth; Sviridov Dmitry V.; Mousa Rami; Wanderka, Nelia; Schäferhans, Jana; Pazos, Perez Nicolas; Fery Andreas; Andreeva Daria R. (2011): formowanie sonochemicznego gąbek metalowych. nanoskali – Advance pierwsze 3/3 2011. 985-993.
  • Wissler, Christian (2011): Wysoce precyzyjny: nanostrukturowanie użyciu ultradźwięków do wytworzenia nowej procedury metale porowate. Spójrz na badania. Komunikacja z Uniwersytetu Bayreuth 05. 2011

W celu uzyskania dalszych informacji naukowych, prosimy o kontakt: dr Daria Andreeva, Zakład Chemii Fizycznej II Uniwersytetu Bayreuth, 95440 Bayreuth, Niemcy – Telefon: +49 (0) 921 / 55-2750
e-mail: daria.andreeva@uni-bayreuth.de



Fakty Warto wiedzieć

homogenizatory tkankowe ultradźwiękowe są często określane jako sondy ultradźwiękowej, dźwięku Lyser, ultradźwięków Disruptor ultradźwiękowego szlifierka, sono-ruptor, Sonifier Sonic Dismembrator, rozrywania komórek, dyspergator ultradźwiękowy lub rozpuszczania. Różne warunki wynikają z różnych aplikacji, które mogą być spełnione przez ultradźwiękami.