Nanofletët me një shtresë të oksidit të rutenit mund të prodhohen në mënyrë efikase duke përdorur ultratinguj të tipit sonda. Përparësitë kryesore të eksfolimit me nanofletë tejzanor janë efikasiteti i procesit, rendimenti i lartë, trajtimi i shkurtër dhe funksionimi i lehtë dhe i sigurt. Për shkak të efikasitetit të lartë dhe cilësisë së lartë të nanofletave të prodhuara, ultratingulli përdoret për prodhimin industrial të nanofletave të shumta duke përfshirë grafenin dhe borofenin.

Eksfolimi tejzanor i nanofletave të oksidit të rutenit

Nanofletët e oksidit të rutenit (RuO2, i njohur gjithashtu si rutenat) ofrojnë veti unike si përçueshmëri e lartë, rezistencë e ulët, qëndrueshmëri e lartë, funksion të lartë pune dhe ndjeshmëri të mirë ndaj gdhendjes së thatë. Kjo e bën oksidin e rutenit një material të mirë për elektroda në pajisjet e kujtesës dhe transistorët.

Imazhet SEM të nanofletave të eksfoluara RuO2 duke përdorur a) 1 minutë dhe b) 7 minuta ultratinguj.
(studim dhe fotografi: ©Kim et al., 2021)

Studim i rastit: Eksfolimi me shumë efikasitet RuO2 duke përdorur një ultrasonikë të tipit sonda

Kim et al. (2021) treguan në studimin e tyre përmirësimin e ndjeshëm në eksfolimin e nanofletave me një shtresë të oksidit të rutenit. Studiuesi krijoi rendimente të larta të fletëve të holla të oksidit të metalit RuO2 duke përdorur ultratinguj. Procesi konvencional i ndërthurjes përmes reaksioneve të shkëmbimit të joneve është i ngadalshëm dhe prodhon vetëm sasi të kufizuara nanofletash dydimensionale (2D) për shkak të madhësisë së molekulave dhe energjisë kimike të kërkuar për reaksionin. Për ta bërë procesin më të shpejtë dhe për të rritur sasinë e nano-fletëve të prodhuara të oksidit të rutenit, ata intensifikuan procesin e eksfolimit duke aplikuar energji ultratinguj në tretësirën e oksidit RuO2. Ata zbuluan se pas vetëm 15 minutash ultratinguj, sasia e fletëve u rrit me mbi 50%, në të njëjtën kohë madhësia anësore e fletëve u ul. Llogaritjet e teorisë funksionale të densitetit treguan se energjia e aktivizimit të eksfolimit reduktohet ndjeshëm duke ndarë shtresat RuO2 në një madhësi të vogël anësore. Zvogëlimi i kësaj madhësie ndodh sepse sonikimi ndihmoi në ndarjen më të lehtë të shtresave të oksidit të metalit. Ky studim nënvizon se përdorimi i ultrazërit është një mënyrë e mirë dhe e lehtë për të bërë nanofletë me një shtresë oksidi rutenium. Kjo tregon se një proces i shkëmbimit të joneve të mbështetur me ultratinguj ofron një qasje të lehtë dhe efikase për fabrikimin e nanofletave të oksidit metalik 2D. Përfitimet e eksfolimit ultarsonik shpjegojnë pse eksfolimi dhe delaminimi tejzanor përdoret gjerësisht si teknikë prodhimi për nanomaterialet 2D, të njohura gjithashtu si ksenet, duke përfshirë grafinin dhe borofenin.

Eksfolimi tejzanor promovon prodhimin shumë efikas dhe të përshpejtuar të nanofletave 2D të oksidit të rutenit në shkallë të gjerë
(studim dhe foto: ©Kim et al., 2021).

Protokolli për eksfolimin e oksidit të rutenit me ndihmën tejzanor

Protokolli i mëposhtëm është një udhëzim hap pas hapi për sintetizimin e nanofletave RuO2 duke përdorur procesin e reagimit të shkëmbimit të joneve të mbështetur në mënyrë ultrasonike, siç përshkruhet nga Kim et al. (2021).
 

1. Përgatitni një tretësirë të RuO2 dhe një interkalant duke i tretur në tretës (2-propanol) dhe duke i përzier deri në 3 ditë.
2. Aplikoni energjinë e ultrazërit duke përdorur një ultrasonikator të tipit sondë (p.sh. ultrasonikator i tipit sondë UP1000hdT (1000W, 20kHz) me sonotrode BS4d22) në tretësirë për 15 minuta në mënyrë që të rritet rendimenti i nanofletave RuO2 me mbi 50% dhe në sp. shtresa në një madhësi të njëtrajtshme anësore të vogël.
3. Përdorni llogaritjet e teorisë funksionale të densitetit për të konfirmuar se energjia e aktivizimit të eksfolimit është reduktuar ndjeshëm.
4. Mblidhni nanofletat RuO2 që rezultojnë, të cilat mund të përdoren për aplikime të ndryshme.

 
Thjeshtësia e këtij protokolli për eksfolimin tejzanor të nanofletave RuO2 nënvizon përfitimet e prodhimit të nanofletave tejzanor. Sonication është një teknikë shumë efikase për të prodhuar nanofletë RuO2 me një shtresë me cilësi të lartë me një trashësi afërsisht 1 nm. Protokolli u zbulua gjithashtu të jetë i shkallëzuar dhe i riprodhueshëm, duke e bërë atë të përshtatshëm për prodhimin në shkallë të gjerë të nanofletave RuO2 për aplikime të ndryshme në elektronikë, katalizë dhe ruajtjen e energjisë.

Një sekuencë me shpejtësi të lartë (nga a në f) kornizash që ilustron shtresimin sono-mekanik të një flake grafiti në ujë duke përdorur UP200S, një ultrasonikator 200 W me sonotrode 3 mm. Shigjetat tregojnë vendin e ndarjes (eksfolimit) me flluska të kavitacionit që depërtojnë në çarje.
(studim dhe foto: © Tyurnina et al. 2020

Ultrasonikë me performancë të lartë për eksfolimin RuO2

Për prodhimin e nano-fletave të oksidit të rutenit me cilësi të lartë dhe kseneve të tjera, nevojiten pajisje ultrasonike të besueshme me performancë të lartë. Amplituda, presioni dhe parametrat thelbësorë të temperaturës, të cilat janë thelbësore për riprodhueshmërinë dhe produktin konsistent. Procesorët Hielscher Ultrasonics janë sisteme të fuqishme dhe të kontrollueshme saktësisht, të cilat lejojnë vendosjen e saktë të parametrave të procesit dhe daljen e vazhdueshme të ultrazërit me fuqi të lartë. Ultrasonikët industrialë Hielscher mund të japin amplituda shumë të larta. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara. Fortësia e pajisjeve tejzanor Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese.
Klientët tanë janë të kënaqur nga qëndrueshmëria dhe besueshmëria e jashtëzakonshme e sistemeve Hielscher Ultrasonics. Instalimi në fushat e aplikimeve të rënda (p.sh., përpunimi i nanomaterialeve në shkallë të gjerë), mjediset e kërkuara dhe funksionimi 24/7 sigurojnë përpunim efikas dhe ekonomik. Intensifikimi i procesit tejzanor redukton kohën e përpunimit dhe arrin rezultate më të mira, pra cilësi më të lartë, rendiment më të lartë, produkte inovative.

Dizajn, Prodhim dhe Konsulencë – Cilësi e prodhuar në Gjermani

Ultrasonikët Hielscher janë të njohur për cilësinë e tyre më të lartë dhe standardet e dizajnit. Fortësia dhe funksionimi i lehtë lejojnë integrimin e qetë të ultrasonikëve tanë në objektet industriale. Kushtet e vështira dhe mjediset kërkuese trajtohen lehtësisht nga ultrasonikët Hielscher.

Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar ISO dhe i kushton theks të veçantë ultratingujve me performancë të lartë që paraqesin teknologjinë më të fundit dhe lehtësinë ndaj përdorimit. Sigurisht, ultrasonikët Hielscher janë në përputhje me CE dhe plotësojnë kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë: