Примена распршивања ултразвучном атомизацијом у припреми наноматеријала?

Ултразвучно распршивање (УАС) је технологија која користи ултразвучну вибрацију да разбије течне сировине у капљице величине микрона/нанометра{0}}, које се затим транспортују до супстрата или реакционе зоне преко гаса носача. Наноматеријали се затим припремају сушењем, синтеровањем или хемијским реакцијама. Његове основне предности леже у уједначеној величини капљица (до 1-10 μм), прецизној и контролисаној дебљини премаза (ниво нм- μм), без механичких оштећења и високом коришћењу сировина. Широко се примењује у припреми нанофилмова, нанопрашака и нанокомпозитних материјала, а посебно је погодан за врхунска поља као што су прецизна електроника, нова енергија и биомедицина.

 

1. Израда нанофилма (најчешћа примена)

Сценарији примене:

◆Полупроводнички/електронски уређаји: Проводни нанофилмови (нпр. ИТО, графен, филмови од угљеничних наноцеви), изолациони филмови, фотоотпорни премази;

◆Нова енергија: фолије електрода литијум{0}} батерија (наносилицијум, литијум гвожђе фосфатни премази), мембране за измену протона горивних ћелија (модификација филма Нафион), слојеви за апсорпцију светлости соларних ћелија (филмови са квантним тачкама);

◆Функционални премази: Прозирни топлотно{0}}филмови за изолацију (наноТиО₂, ЗрО₂ премази), антибактеријски филмови (наносребро, премази цинк оксида), филмови за самочишћење (наноСиО₂ хидрофобни премази).

Техничке предности:

◆ Одлична униформност филма: Уједначена величина капљица избегава дефекте премаза (као што су рупице и пукотине) узроковане "агрегацијом капљица" код традиционалног прскања;

◆ Прецизна и контролисана дебљина: Дебљина премаза од наносмера до микрометара{0}}(нпр. 10 нм-5 μм) се може постићи подешавањем фреквенције атомизације (20-180 кХз), брзине протока течности (0,1-10 мЛ/мин) и времена прскања;

◆ Ниска-Припрема на ниској температури: Ниска кинетичка енергија када капљице ударе у подлогу омогућава припрему на собној температури или средњим до ниским температурама (<200℃), making it suitable for flexible substrates (such as PET, PI films) or thermosensitive materials (such as biomacromolecules, quantum dots).

Типични случајеви:

◆Графен Транспарент Цондуцтиве Филм: Графенска дисперзија се ултразвучно атомизира и распршује на стаклену или флексибилну ПЕТ подлогу. Након -сушења на ниској температури, филм отпоран на лим<100 Ω/□ and a light transmittance >90% је формирано, погодно за екране осетљиве на додир и флексибилне уређаје за приказ;

◆Анодни премаз за литијум-јонску батерију на бази силикона-: Нано-дисперзија честица силицијума се распршује на подлогу од бакарне фолије да би се формирао уједначен премаз на бази силикона- (500 нм-2 μм дебљине и циклуса), побољшавајући капацитет батерије.

2. Припрема нанопраха

Сценарији примене:

◆Нанопрашкови метала/легура (нпр. нано-сребро, бакар, никл прах): користе се у проводним пастама, катализаторима и сировинама за 3Д штампање;

◆Оксидни нанопрашкови (нпр. ТиО₂, ЗнО, Ал2О₃ прах): користе се у фотокаталитичким материјалима, керамичким сировинама и адитивима за премазивање;

◆ Композитни нанопрашкови (нпр. Фе₃О₄@СиО₂, прах квантних тачака): користе се у биосензивању, флуоресцентним сондама и материјалима за магнетно складиштење.

Техничке предности:

◆ Уједначена величина честица праха: величина капљица која се може контролисати резултира уском дистрибуцијом величине честица (обично 10-100 нм);

◆ Висока чистоћа: Капљице реагују у гасној фази, избегавајући уношење нечистоћа као у традиционалној мокрој преради;

◆ Морфологија која се може контролисати: Подешавањем реакционе температуре, брзине протока гаса носача и концентрације прекурсора, могу се припремити нанопрашци различите морфологије као што су сферичне честице, честице у облику пахуљица и штапића{0}}.

Типичан случај:

◆ Припрема нано-сребрног праха: Раствор сребрног нитрата се помеша са редукционим агенсом (као што је етилен гликол), распршује се, а затим пропушта у реактор од 300 степени да се редукује и генерише сферични сребрни прах са величином честица од 20-50 нм, који се користи у електронским ЛЕД пастама за електронску ћелију (ЛЕД).