Sono-kimya nano malzemelerin mühendislik ve fonksiyonalizasyonu için çok etkili bir araçtır. Metalurji içinde, ultrasonik ışınlama gözenekli metallerin oluşumunu teşvik eder. Dr. Daria Andreeva'nın araştırma grubu, mezogözenekli metaller üretmek için etkili ve düşük maliyetli ultrason destekli bir prosedür geliştirdi.

Gözenekli metaller, korozyon direnci, mekanik mukavemet ve son derece yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneği gibi nedeniyle üstün özelliklerine manifoldu teknolojik dalların yüksek ilgi çekmektedir. Bu özellikler çapı sadece birkaç nanometre gözenekler ile nano yapılı yüzeylerde dayanmaktadır. mikro-gözenekli malzeme 2 nM daha büyük bir gözenek boyutuna sahip iken orta gözenekli malzemeler, 2 arasında 50 nm poz boyutları ile karakterize edilir. Dr Daria Bayreuth Üniversitesi Andreeva (Fiziksel Kimya II Bölümü) gibi uluslararası bir araştırma ekibi başarıyla tür metalik yapıların tasarımı ve üretimi için ağır hizmet ve maliyet-etkin bir ultrason prosedürü geliştirmiştir.

Bu proseste, metal birkaç nanometre boşluklar kesin olarak tanımlanmış boşlukları gelişmeye şekilde bir sulu çözelti içinde muamele edilir. Bu kişiye özel yapıları için hava temizleme, enerji depolama veya tıbbi teknolojisi dahil yenilikçi uygulamaların geniş bir yelpaze zaten orada. Özellikle umut verici nanokompozitlerde gözenekli metal kullanılmasıdır. Bu çok ince bir matris yapısı 20 nanometre boyutunda arasında parçacıklar ile doldurulmuş olan kompozit malzemelerin yeni bir sınıfıdır.

Yeni teknik, fizik kavitasyon olarak adlandırılır ultrasonik oluşturulan kabarcık oluşumu, bir işlemi (enlem elde kullanmaktadır. “cavus” = “oyuk”). Büyük hasara geminin pervane ve türbinler neden olabilir nedeniyle denizcilik, bu süreç korkuluyor. Çok yüksek dönme hızlarında için, buhar kabarcıkları su altında oluştururlar. Son derece yüksek bir basınç altında kısa bir süre sonra, kabarcıklar ve böylece metalik yüzeyleri deforme içeriye yığılabilir. Süreci kavitasyon Ayrıca ultrason kullanılarak oluşturulabilir. Ultrason duyulabilir aralığında (20 kHz) üstündeki frekanslarda sıkışma dalgalarının oluşan ve su ve sulu çözeltiler içinde vakum kabarcıklar üretir. Bu kabarcıklar çöker zaman birkaç bin derece sıcaklıklar 1000 barlık santigrat ve son derece yüksek basınçlar ortaya çıkar.

Şema Yukarıdaki metal partiküllerinin modifikasyonu akustik kavitasyon etkilerini gösterir. çinko (Zn) gibi bir düşük erime noktası (mp) ile metaller tamamen okside edilir; sonikasyon altında nikel (Ni) ve titanyum (Ti) yan yüzey modifikasyonu gibi yüksek bir erime noktasına sahip metaller. Alüminyum (Al) ve magnezyum (Mg) bir şekilde gözenekli yapılar. Nobel metaller nedeniyle oksidasyona karşı stabiliteleri ultrason ışınlama dirençlidir. Metallerin erime noktaları derece Kelvin (K) olarak belirtilmiştir.

Bu işlemin kesin bir kontrolü, metallerin belirli fiziksel ve kimyasal özellikleri göz önüne alındığında, sulu bir çözelti içinde süspanse edilmiş metallerin hedeflenmiş bir nano yapılandırmasına yol açabilir. Dr. Daria Andreeva, Golm, Berlin ve Minsk'teki meslektaşlarıyla birlikte metallerin bu gibi sonikasyona maruz kaldıklarında çok farklı tepki gösterdiklerini gösterdi. Çinko, alüminyum ve magnezyum gibi yüksek reaktiviteye sahip metallerde, bir oksit kaplama ile stabilize edilen bir matris yapısı yavaş yavaş oluşur. Bu, örneğin kompozit materyallerde daha fazla işlenebilen gözenekli metallerle sonuçlanır. Altın, platin, gümüş ve paladyum gibi asil metaller farklı şekilde davranır. Düşük oksidasyon eğilimleri nedeniyle, ultrason tedavisine direnirler ve başlangıç ​​yapılarını ve özelliklerini korurlar.

Yukarıdaki resim ultrason de korozyona karşı alüminyum alaşımlarının korunması için kullanılabileceğini göstermektedir. Bir polyelectolyte kaplama oluşturulmuştur - - nedeniyle, sonikasyon işlemine oldukça aşındırıcı çözelti içinde bir alüminyum alaşımından fotoğrafı, yüzeyle, bir electomicroscopic görüntü altında: Sol tarafta. Bu kaplama 21 gün boyunca korozyona karşı koruma sağlar. Sağda: sonikasyon işlemine maruz kalmadan, aynı alüminyum alaşımı. Yüzey tamamen paslanmaktadır.

Farklı metallerin sonikasyon için önemli ölçüde farklı şekillerde tepki göstermesi, malzeme bilimindeki yenilikler için kullanılabilir. Alaşımlar, daha kararlı malzemeden partiküllerin daha az kararlı metalin gözenekli bir matrisinde kaplandığı nanokompozitlere dönüştürülebilir. Bu nedenle çok geniş yüzey alanları çok sınırlı bir alanda ortaya çıkmakta, bu da bu nanokompozitlerin katalizörler olarak kullanılmasına izin vermektedir. Özellikle hızlı ve verimli kimyasal reaksiyonları etkiler.

Birlikte Dr Daria Andreeva ile, araştırmacılar Dr. Andreas Fery Dr. Nicolas Pazos-Perez ve Jana Schäferhans, ayrıca Fiziksel Kimya II bölüm, araştırma sonuçlarına katkıda bulunmuştur. Golm içinde Kolloidlerin ve Arayüz Max Planck Enstitüsü'nde meslektaşlarının ile Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH ve Minsk'te Belarus Devlet Üniversitesi, onlar dergide çevrimiçi son sonuçlarını yayınlamıştır “Nano ölçekli”.