Ultratovush yordamida qatlamlarga ajratish orqali ruteniy oksidi nanovaraqlarini olish

Zondli ultratovush bilan ishlov berish yordamida bir qatlamli ruteniy oksidi nanovaraqlarini samarali ishlab chiqarish mumkin. Nanovaraqlarni ultratovush yordamida qatlamlarga ajratishning asosiy afzalliklari jarayon samaradorligi, yuqori mahsulot chiqishi, qisqa ishlov berish vaqti hamda oson va xavfsiz ishlatishdir. Yuqori samaradorligi va ishlab chiqariladigan nanovaraqlarning aʼlo sifati tufayli ultratovush bilan ishlov berish koʻplab nanovaraqlarni, jumladan grafen va borofenni sanoat miqyosida ishlab chiqarish uchun qoʻllanadi.

Ruteniy oksidi nanovaraqlarini ultratovush yordamida qatlamlarga ajratish

Ruteniy oksidi (RuO2, rutenat deb ham ataladi) nanovaraqlari yuqori elektr oʻtkazuvchanlik, past solishtirma elektr qarshilik, yuqori barqarorlik, yuqori elektron chiqish ishi va quruq yemirishga yaxshi moyillik kabi oʻziga xos xususiyatlarga ega. Bu ruteniy oksidini xotira qurilmalari va tranzistorlardagi elektrodlar uchun yaxshi materialga aylantiradi.

a) 1 daqiqa va b) 7 daqiqa ultratovush bilan ishlov berish orqali qatlamlarga ajratilgan RuO2 nanovaraqlarining SEM tasvirlari.
(tadqiqot va rasmlar: ©Kim et al., 2021)

Amaliy tadqiqot: zondli ultratovush qurilmasi yordamida RuO2 ni yuqori samaradorlik bilan qatlamlarga ajratish

Kim et al. (2021) oʻz tadqiqotida bir qatlamli ruteniy oksidi nanovaraqlarini qatlamlarga ajratish sezilarli yaxshilanishini koʻrsatdi. Tadqiqotchi ultratovush bilan ishlov berish yordamida yupqa RuO2 metall oksidi varaqlarini yuqori mahsulot chiqishi bilan oldi. Ion almashinish reaksiyalari orqali amalga oshiriladigan anʼanaviy interkalatsiya jarayoni sekin kechadi va molekulalarning oʻlchami hamda reaksiya uchun zarur kimyoviy energiya tufayli faqat cheklangan miqdorda ikki oʻlchamli (2D) nanovaraqlar hosil qiladi. Jarayonni tezlashtirish va ishlab chiqariladigan ruteniy oksidi nanovaraqlari miqdorini oshirish uchun ular RuO2 oksidi eritmasiga ultratovush energiyasini berish orqali qatlamlarga ajratish jarayonini jadallashtirdi. Ular atigi 15 daqiqa ultratovush bilan ishlov berilgandan soʻng varaqlar miqdori 50% dan koʻproqqa oshganini, shu bilan birga varaqlarning yonlama oʻlchami kamayganini aniqladi. Zichlik funksionali nazariyasi hisob-kitoblari RuO2 qatlamlarini kichik yonlama oʻlchamli boʻlaklarga ajratish qatlamlarga ajratishning faollanish energiyasini sezilarli kamaytirishini koʻrsatdi. Oʻlchamning bunday kamayishi ultratovush bilan ishlov berish metall oksidi qatlamlarini osonroq ajratishga yordam bergani tufayli yuz beradi. Ushbu tadqiqot ultratovushdan foydalanish bir qatlamli ruteniy oksidi nanovaraqlarini olishning yaxshi va oson usuli ekanini taʼkidlaydi. Bu ultratovush yordamidagi ion almashinish jarayoni 2D metall oksidi nanovaraqlarini tayyorlash uchun oson va samarali yondashuv ekanini koʻrsatadi. Ultratovush yordamida qatlamlarga ajratishning afzalliklari nima uchun ultratovush yordamida qatlamlarga ajratish va qatlamlarni bir-biridan ajratish grafen va borofenni ham oʻz ichiga oladigan, ksenlar deb ham ataladigan 2D nanomateriallarni ishlab chiqarish usuli sifatida keng qoʻllanishini tushuntiradi.

Ultratovush yordamida qatlamlarga ajratish ruteniy oksidining 2D nanovaraqlarini katta miqyosda yuqori samaradorlik bilan va tezlashtirilgan tarzda ishlab chiqarishga yordam beradi
(tadqiqot va rasmlar: ©Kim et al., 2021).

Ruteniy oksidini ultratovush yordamida qatlamlarga ajratish protokoli

Quyidagi protokol Kim et al. (2021) tavsiflaganidek, ultratovush yordamidagi ion almashinish reaksiyasi jarayoni orqali RuO2 nanovaraqlarini sintez qilish boʻyicha bosqichma-bosqich yoʻriqnomadir.
 

1. RuO2 va interkalantni erituvchida (2-propanol) eritib, 3 kungacha aralashtirish orqali ularning eritmasini tayyorlang.
2. RuO2 nanovaraqlari chiqishini 50% dan koʻproqqa oshirish va RuO2 qatlamlarini bir xil kichik yonlama oʻlchamli boʻlaklarga ajratish uchun zondli ultratovush qurilmasi (masalan, BS4d22 sonotrodi bilan jihozlangan zondli UP1000hdT (1000W, 20kHz) ultratovush qurilmasi) yordamida eritmaga 15 daqiqa davomida ultratovush energiyasini bering.
3. Qatlamlarga ajratishning faollanish energiyasi sezilarli kamayganini tasdiqlash uchun zichlik funksionali nazariyasi hisob-kitoblaridan foydalaning.
4. Turli maqsadlarda ishlatilishi mumkin boʻlgan hosil qilingan RuO2 nanovaraqlarini yigʻib oling.

 
RuO2 nanovaraqlarini ultratovush yordamida qatlamlarga ajratish uchun ushbu protokolning soddaligi nanovaraqlarni ultratovush yordamida ishlab chiqarishning afzalliklarini taʼkidlaydi. Ultratovush bilan ishlov berish qalinligi taxminan 1 nm boʻlgan yuqori sifatli bir qatlamli RuO2 nanovaraqlarini ishlab chiqarishning yuqori samarali usulidir. Protokolni katta miqyosga oʻtkazish va takroriy natijalar olish mumkinligi ham aniqlangan boʻlib, bu uni elektronika, kataliz va energiyani saqlashdagi turli qoʻllanishlar uchun RuO2 nanovaraqlarini katta miqyosda ishlab chiqarishga mos qiladi.
 
SnOx nanoparchalarining sonokimyoviy sintezi haqida batafsil oʻqing!
 

Suvdagi grafit parchasining ultratovushning mexanik taʼsiri orqali qatlamlarga ajratilishini aks ettiruvchi yuqori tezlikdagi kadrlar ketma-ketligi (a dan f gacha) – bunda 3-mm sonotrodli 200W quvvatga ega UP200S ultratovush qurilmasidan grafit parchasini qatlamlarga ajratish uchun foydalanilgan. Strelkalar kavitatsiya pufakchalari yoriqqa kirib borayotgan ajralish (qatlamlarga ajratish) joyini koʻrsatadi.
(tadqiqot va rasmlar: © Tyurnina et al. 2020

RuO2 ni qatlamlarga ajratish uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalari

Yuqori sifatli ruteniy oksidi nanovaraqlari va boshqa ksenlarni ishlab chiqarish uchun ishonchli, yuqori unumdorlikdagi ultratovush uskunalari zarur. Amplituda, bosim va harorat takroriy natijalar olish hamda bir xil sifatdagi mahsulot uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega boʻlgan muhim parametrlardir. Hielscher Ultrasonics protsessorlari jarayon parametrlarini aniq belgilash va uzluksiz yuqori quvvatli ultratovush berish imkonini taʼminlaydigan kuchli va aniq boshqariladigan tizimlardir. Hielscher sanoat ultratovush qurilmalari juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7 rejimida uzluksiz ishlashni osonlik bilan amalga oshirish mumkin. Yanada yuqori amplitudalar uchun maxsus buyurtma asosida tayyorlangan ultratovush sonotrodlari mavjud. Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi katta yuklamalarda va murakkab sharoitlarda 24/7 rejimida ishlash imkonini beradi.
Mijozlarimiz Hielscher Ultrasonics tizimlarining ajoyib mustahkamligi va ishonchliligidan mamnun. Ularni katta yuklamali qoʻllanish sohalarida (masalan, nanomateriallarga katta miqyosda ishlov berishda), murakkab sharoitlarda oʻrnatish va 24/7 rejimida ishlatish samarali hamda tejamkor ishlov berishni taʼminlaydi. Jarayonni ultratovush yordamida jadallashtirish ishlov berish vaqtini qisqartiradi va yaxshiroq natijalarga, yaʼni yuqoriroq sifat, yuqoriroq mahsulot chiqishi va innovatsion mahsulotlarga erishishga imkon beradi.

Loyihalash, ishlab chiqarish va maslahat berish – Germaniyada yaratilgan sifat

Hielscher ultratovush qurilmalari oʻzining eng yuqori sifat va loyihalash standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va ishlatishning osonligi ultratovush qurilmalarimizni sanoat obyektlariga muammosiz integratsiya qilish imkonini beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari ogʻir va murakkab sharoitlarda osonlik bilan ishlay oladi.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya boʻlib, eng zamonaviy texnologiyalar va foydalanish qulayligini oʻzida mujassam etgan yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalariga alohida eʼtibor qaratadi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari CE talablariga muvofiq va UL, CSA hamda RoHs talablariga javob beradi.

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida maʼlumot beradi: