แผ่นนาโนรูทีเนียมออกไซด์โมโนเลเยอร์สามารถผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้อัลตราโซนิกชนิดโพรบ ข้อได้เปรียบที่สําคัญของการขัดผิวด้วยแผ่นนาโนอัลตราโซนิกคือประสิทธิภาพของกระบวนการผลผลิตสูงการรักษาระยะสั้นและ facile การทํางานที่ปลอดภัย เนื่องจากประสิทธิภาพสูงและคุณภาพที่เหนือกว่าของแผ่นนาโนที่ผลิต ultrasonication จึงใช้สําหรับการผลิตทางอุตสาหกรรมของแผ่นนาโนจํานวนมากรวมถึงกราฟีนและโบโรฟีน

การขัดผิวด้วยอัลตราโซนิกของแผ่นนาโนรูทีเนียมออกไซด์

แผ่นนาโนรูทีเนียมออกไซด์ (RuO2 หรือที่เรียกว่ารูทีเนต) มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์เช่นการนําไฟฟ้าสูงความต้านทานต่ําความเสถียรสูงฟังก์ชั่นการทํางานสูงและความไวต่อการแกะสลักแบบแห้ง สิ่งนี้ทําให้รูทีเนียมออกไซด์เป็นวัสดุที่ดีสําหรับอิเล็กโทรดในอุปกรณ์หน่วยความจําและทรานซิสเตอร์

ภาพ SEM ของแผ่นนาโน RuO2 ขัดผิวโดยใช้ a) 1 นาทีและ b) 7 นาทีของ ultrasonication
(การศึกษาและภาพ: ©Kim et al., 2021)

กรณีศึกษา: การขัดผิว RuO2 ที่มีประสิทธิภาพสูงโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ

Kim et al. (2021) แสดงให้เห็นในการศึกษาของพวกเขาถึงการปรับปรุงที่สําคัญในการขัดผิวของแผ่นนาโนชั้นเดียวรูทีเนียมออกไซด์ นักวิจัยสร้างผลผลิตสูงของแผ่นโลหะออกไซด์ RuO2 บางโดยใช้ ultrasonication กระบวนการ intercalation แบบเดิมผ่านปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนไอออนนั้นช้าและผลิตแผ่นนาโนสองมิติ (2D) จํานวน จํากัด เนื่องจากขนาดของโมเลกุลและพลังงานเคมีที่จําเป็นสําหรับปฏิกิริยา เพื่อให้กระบวนการเร็วขึ้นและเพิ่มปริมาณของแผ่นนาโนรูทีเนียมออกไซด์ที่ผลิตพวกเขาทําให้กระบวนการขัดผิวเข้มข้นขึ้นโดยใช้พลังงานอัลตราซาวนด์กับสารละลายของ RuO2 ออกไซด์ พวกเขาพบว่าหลังจากอัลตราโซนิกเพียง 15 นาทีปริมาณแผ่นเพิ่มขึ้นมากกว่า 50% พร้อมกันขนาดด้านข้างของแผ่นลดลง การคํานวณทฤษฎีการทํางานความหนาแน่นแสดงให้เห็นว่าพลังงานกระตุ้นของการขัดผิวลดลงอย่างมีนัยสําคัญโดยการแยกชั้น RuO2 ออกเป็นขนาดด้านข้างขนาดเล็ก การลดขนาดนี้เกิดขึ้นเนื่องจาก sonication ช่วยแยกชั้นของโลหะออกไซด์ได้ง่ายขึ้น การวิจัยนี้เน้นย้ําว่าการใช้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่ดีและง่ายในการทําแผ่นนาโนรูทีเนียมออกไซด์โมโนเลเยอร์ นี่แสดงให้เห็นว่ากระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนที่รองรับอัลตราโซนิกนําเสนอวิธีการที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพในการผลิตแผ่นนาโนโลหะออกไซด์ 2 มิติ befits ของ ultarsonic exfoliation อธิบายว่าทําไมการขัดผิวด้วยอัลตราโซนิกและ delamination จึงถูกใช้อย่างกว้างขวางเป็นเทคนิคการผลิตสําหรับวัสดุนาโน 2D หรือที่เรียกว่า xenes รวมถึงกราฟีนและโบโรฟีน

การขัดผิวด้วยอัลตราโซนิกส่งเสริมการผลิตแผ่นนาโนรูทีเนียมออกไซด์ 2D ที่มีประสิทธิภาพสูงและเร่งขึ้นในขนาดใหญ่
(การศึกษาและภาพ: ©Kim et al., 2021).

โปรโตคอลสําหรับการขัดผิวด้วยรูทีเนียมออกไซด์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง

โปรโตคอลต่อไปนี้เป็นคําแนะนําทีละขั้นตอนสําหรับการสังเคราะห์แผ่นนาโน RuO2 โดยใช้กระบวนการปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนไอออนที่รองรับด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงตามที่ Kim et al. (2021) อธิบายไว้
 

1. เตรียมสารละลาย RuO2 และ intercalant โดยการละลายในตัวทําละลาย (2-propanol) และกวนนานถึง 3 วัน
2. ใช้พลังงานอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ (เช่น ultrasonicator ชนิดโพรบ UP1000hdT (1000W, 20kHz) กับ sonotrode BS4d22) กับสารละลายเป็นเวลา 15 นาทีเพื่อเพิ่มผลผลิตของแผ่นนาโน RuO2 มากกว่า 50% และเพื่อแยกชั้น RuO2 ออกเป็นขนาดด้านข้างที่เล็กสม่ําเสมอ
3. ใช้การคํานวณทฤษฎีการทํางานความหนาแน่นเพื่อยืนยันว่าพลังงานกระตุ้นของการขัดผิวลดลงอย่างมีนัยสําคัญ
4. รวบรวมแผ่นนาโน RuO2 ที่ได้ซึ่งสามารถนําไปใช้งานต่างๆ

 
ความเรียบง่ายของโปรโตคอลนี้สําหรับการขัดผิวด้วยอัลตราโซนิกของแผ่นนาโน RuO2 เน้นย้ําถึงประโยชน์ของการผลิตแผ่นนาโนอัลตราโซนิก Sonication เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงในการผลิตแผ่นนาโน Monolayer RuO2 คุณภาพสูงที่มีความหนาประมาณ 1 นาโนเมตร โปรโตคอลนี้ยังพบว่าสามารถปรับขนาดและทําซ้ําได้ทําให้เหมาะสําหรับการผลิตแผ่นนาโน RuO2 ขนาดใหญ่สําหรับการใช้งานที่หลากหลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การเร่งปฏิกิริยาและการจัดเก็บพลังงาน

ลําดับความเร็วสูง (จาก a ถึง f) ของเฟรมที่แสดงการขัดผิวเชิงกลโซโนของเกล็ดกราไฟท์ในน้ํา ใช้ UP200S, ultrasonicator 200W กับ sonotrode 3 มม. ลูกศรแสดงสถานที่ของการแยก (ขัดผิว) ด้วยฟองอากาศ cavitation เจาะแยก
(การศึกษาและภาพ: © Tyurnina et al. 2020

Ultrasonicators ประสิทธิภาพสูงสําหรับการขัดผิว RuO2

สําหรับการผลิตแผ่นนาโนรูทีเนียมออกไซด์คุณภาพสูงและซีอีนอื่น ๆ จําเป็นต้องใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่เชื่อถือได้ พารามิเตอร์ที่จําเป็นต่อแอมพลิจูดความดันและอุณหภูมิซึ่งมีความสําคัญต่อความสามารถในการทําซ้ําและผลิตภัณฑ์ที่สอดคล้องกัน โปรเซสเซอร์ Hielscher Ultrasonics เป็นระบบที่ทรงพลังและควบคุมได้อย่างแม่นยําซึ่งช่วยให้สามารถตั้งค่าพารามิเตอร์กระบวนการและเอาต์พุตอัลตราซาวนด์กําลังสูงอย่างต่อเนื่อง เครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรม Hielscher สามารถส่งแอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานได้อย่างต่อเนื่องในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นจะมี sonotrodes อัลตราโซนิกที่กําหนดเอง ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้การทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง
ลูกค้าของเราพึงพอใจกับความทนทานและความน่าเชื่อถือที่โดดเด่นของระบบ Hielscher Ultrasonics การติดตั้งในด้านการใช้งานหนัก (เช่นการประมวลผลวัสดุนาโนขนาดใหญ่) สภาพแวดล้อมที่มีความต้องการและการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันช่วยให้มั่นใจได้ถึงการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพและประหยัด การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการอัลตราโซนิกช่วยลดเวลาในการประมวลผลและบรรลุผลลัพธ์ที่ดีขึ้นเช่นคุณภาพที่สูงขึ้นผลผลิตที่สูงขึ้นผลิตภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่

ออกแบบ ผลิต และให้คําปรึกษา – คุณภาพผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้การรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่หยาบกร้านและสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการได้รับการจัดการอย่างง่ายดายโดยเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: