Mulliri tejzanor i Nano-pluhurave termoelektrikë

• Hulumtimet kanë treguar se bluarja me ultratinguj mund të përdoret me sukses për fabrikimin e nanogrimcave termoelektrike dhe ka potencial për të manipuluar sipërfaqet e grimcave.
• Grimcat e bluara me ultratinguj (p.sh. Bi₂Te₃aliazh me bazë) tregoi një reduktim të konsiderueshëm të përmasave dhe prodhoi nano-grimca me më pak se 10µm.
• Për më tepër, sonikimi prodhon ndryshime të rëndësishme në morfologjinë e sipërfaqes së grimcave dhe mundëson funksionalizimin e sipërfaqes së mikro- dhe nano-grimcave.

nanogrimca termoelektrike

Materialet termoelektrike konvertojnë energjinë e nxehtësisë në energji elektrike bazuar në efektin Seebeck dhe Peltier. Kështu bëhet e mundur që energjia termike e vështirë të përdorshme ose pothuajse e humbur të kthehet në mënyrë efektive në aplikime produktive. Meqenëse materialet termoelektrike mund të përfshihen në aplikacione të reja si bateritë biotermale, ftohja termoelektrike në gjendje të ngurtë, pajisjet optoelektronike, hapësira dhe gjenerimi i energjisë së automobilave, kërkimi dhe industria po kërkojnë teknika të lehta dhe të shpejta për të prodhuar miqësore me mjedisin, ekonomike dhe të larta. nanogrimca termoelektrike të qëndrueshme ndaj temperaturës. bluarje tejzanor si dhe sinteza nga poshtë-lart (sono-kristalizimi) janë në rrugë premtuese për prodhimin e shpejtë masiv të nanomaterialeve termoelektrike.

Pajisjet e bluarjes me ultratinguj

Për reduktimin e madhësisë së grimcave të teluridit të bismutit (Bi₂Te₃), silicidi i magnezit (Mg₂Si) dhe pluhur silikoni (Si), sistemi tejzanor me intensitet të lartë UIP1000hdT (1kW, 20kHz) është përdorur në një konfigurim të gotës së hapur. Për të gjitha provat, amplituda u vendos në 140µm. Ena e mostrës ftohet në një banjë uji, temperatura kontrollohet nga termo-çifti. Për shkak të sonikimit në një enë të hapur, ftohja u përdor për të parandaluar avullimin e tretësirave të bluarjes (p.sh., etanol, butanol ose ujë).

(a) Diagrami skematik i konfigurimit eksperimental. (b) Aparatet e bluarjes me ultratinguj. burimi: Marquez-Garcia et al. 2015.

Frezimi me ultratinguj për vetëm 4 orë Bi₂Te₃-aliazh i prodhuar tashmë në një sasi të konsiderueshme nanogrimcash me madhësi midis 150 dhe 400 nm. Përveç zvogëlimit të madhësisë në diapazonin nano, sonikimi gjithashtu rezultoi në një ndryshim të morfologjisë së sipërfaqes. Imazhet SEM në figurën më poshtë b, c dhe d tregojnë se skajet e mprehta të grimcave përpara bluarjes me ultratinguj janë bërë të lëmuara dhe të rrumbullakëta pas bluarjes me ultratinguj.

Shpërndarja e grimcave dhe imazhet SEM të aliazhit të bazuar në Bi2Te3 para dhe pas bluarjes me ultratinguj. a – Shpërndarja në madhësi të grimcave; b – Imazhi SEM para bluarjes me ultratinguj; c – Imazhi SEM pas bluarjes me ultratinguj për 4 orë; d – Imazhi SEM pas bluarjes me ultratinguj për 8 orë.
burimi: Marquez-Garcia et al. 2015.

Për të përcaktuar nëse reduktimi i madhësisë së grimcave dhe modifikimi i sipërfaqes arrihen në mënyrë unike nga bluarja me ultratinguj, eksperimente të ngjashme u kryen duke përdorur një mulli me top me energji të lartë. Rezultatet tregohen në Fig. 3. Është e qartë se grimcat 200-800 nm u prodhuan nga bluarja me top për 48 orë (12 herë më shumë se bluarja me ultratinguj). SEM tregon se skajet e mprehta të Bi₂Te₃-grimcat e aliazhit mbeten në thelb të pandryshuara pas bluarjes. Këto rezultate tregojnë se skajet e lëmuara janë karakteristika unike të bluarjes tejzanor. Kursimi i kohës me bluarje tejzanor (4 orë kundrejt bluarjes me top 48 orë) është gjithashtu i jashtëzakonshëm.

Shpërndarja e madhësisë së grimcave dhe imazhet SEM të Mg2Si para dhe pas bluarjes me ultratinguj. (a) Shpërndarja sipas madhësisë së grimcave; (b) Imazhi SEM përpara bluarjes me ultratinguj; (c) Imazhi SEM pas bluarjes me ultratinguj në 50% PVP–50% EtOH për 2 orë.
burimi: Marquez-Garcia et al. 2015.

Marquez-Garcia etj. (2015) arrijnë në përfundimin se bluarja me ultratinguj mund të degradojë Bi₂Te₃ dhe Mg₂Pluhur Si në grimca më të vogla, madhësitë e të cilave variojnë nga 40 në 400 nm, duke sugjeruar një teknikë të mundshme për prodhimin industrial të nanogrimcave. Krahasuar me bluarjen me top me energji të lartë, bluarja me ultratinguj ka dy karakteristika unike:

1. 1. shfaqja e një hendeku të madhësisë së grimcave që ndan grimcat origjinale nga ato të prodhuara nga bluarja me ultratinguj; dhe
2. 2. ndryshimet thelbësore në morfologjinë e sipërfaqes janë të dukshme pas bluarjes me ultratinguj, duke treguar mundësinë e manipulimit të sipërfaqeve të grimcave.

konkluzioni

Mulliri tejzanor i grimcave më të forta kërkon sonikim nën presion për të gjeneruar kavitacion intensiv. Sonication nën presion të ngritur (i ashtuquajturi manosonication) rrit në mënyrë drastike forcat prerëse dhe stresin ndaj grimcave.
Një konfigurim i vazhdueshëm i sonikacionit në linjë lejon një ngarkesë më të lartë të grimcave (llum në formë paste), i cili përmirëson rezultatet e bluarjes pasi bluarja me ultratinguj bazohet në përplasjen ndërmjet grimcave.
Sonicizimi në një konfigurim riqarkullimi diskret lejon të sigurohet një trajtim homogjen i të gjitha grimcave dhe për rrjedhojë një shpërndarje shumë e ngushtë e madhësisë së grimcave.

Një avantazh i madh i bluarjes tejzanor është se teknologjia mund të rritet lehtësisht për prodhimin e sasive të mëdha - mulliri me ultratinguj i fuqishëm industrial, i disponueshëm në treg, mund të përballojë sasi deri në 10 m.³/h.

Përparësitë e bluarjes me ultratinguj

• Shpejtë, duke kursyer kohë
• Kursim energjie
• rezultate të riprodhueshme
• Pa media mulliri (pa rruaza apo perla)
• Kosto e ulët investimi

Ultrasonikë me performancë të lartë

Mulliri tejzanor kërkon pajisje tejzanor me fuqi të lartë. Për të gjeneruar forca prerëse intensive kavitacionale, amplituda dhe presioni i lartë janë thelbësore. Hielscher Ultrasonikë’ Përpunuesit industrialë tejzanor 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. Në kombinim me reaktorët e rrjedhës së presionit të Hielscher, krijohet një kavitacion shumë intensiv në mënyrë që lidhjet ndërmolekulare të mund të kapërcehen dhe të arrihen efekte bluarjeje efikase.
Fortësia e pajisjeve ultrasonike të Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese. Kontrolli dixhital dhe me telekomandë, si dhe regjistrimi automatik i të dhënave në një kartë SD të integruar sigurojnë përpunim të saktë, cilësi të riprodhueshme dhe lejojnë standardizimin e procesit.

Përparësitë e ultrazërit Hielscher me performancë të lartë

• amplituda shumë të larta
• presione të larta
• Procesi i vazhdueshëm i linjës
• pajisje të forta
• Rritje lineare
• kurseni dhe lehtë për t'u përdorur
• Lehtë për t'u pastruar