Наноматериалдарды дайындауда ультрадыбыстық сонохимияны қолдану

Кавитация әсері

Сұйықтықтағы ультрадыбыстық таралу арқылы пайда болатын жоғары жиілікті тербелістер кавитацияға әкеледі, нәтижесінде микрон өлшемді көпіршіктер пайда болады, олар тез арада құлап, жергілікті шамадан тыс температура мен қысымды шығарады. Бұл қатал орта химиялық реакцияларды жылдамдатады, ал одан кейінгі микроджеттер нанобөлшектердің дисперсиясын арттырады және агломерацияның алдын алады.

Механикалық және жылулық әсерлердің синергетикалық әсері

Ультрадыбыстық механикалық тербелістер реагенттердің араластыру тиімділігін арттырады, ал кавитация арқылы пайда болатын жылу реакцияның белсендіру күшін төмендетеді. Мысалы, ультрадыбыстық көмегімен сұйық фазалық тотықсыздануда металл тұзының нұсқалары кавитация астындағы болат нанобөлшектеріне тез азаяды, нәтижесінде бөлшектердің біркелкі таралуы пайда болады.

Қазіргі уақытта ультрадыбыстық сонохимияның арнайы үйлері көптеген наноөлшемді материалдарды: болат қорытпаларын, оксидтерді, сульфидтерді, көміртекті материалдарды, биоматериалдарды және т.б. синтездеуде қолданылады.

Мысал ретінде поликристалды кремнийді алайық:

1. Жоғары тиімді дисперсия және жақсы масса алмасу: Ультрадыбыстық толқындар жоғары жиілікті діріл арқылы сұйық ортада кавитация көпіршіктерін тудырады. Көпіршіктің мыжылуынан пайда болатын жергілікті жоғары температуралы және жоғары қысымды орта бөлшектердің агломерациясын сәтті түрде ыдыратады. Поликристалды кремний синтезі кезеңінде бұл әсер силан ыдырау реакциясының масса ауыстыру әдісін жылдамдатады, 30%-дан астам пайдалану арқылы поликристалды кремнийдің тұндыру зарядын арттырады, сонымен бірге аморфты кремнийдің қосалқы өнімдерінің түзілуін басады және кристалл тазалығын айтарлықтай жақсартады.
2. Материалдың жалпы өнімділігін оңтайландыру: Химиялық өңдеу немесе тазарту процестерінде кавитация әсері реакцияның біркелкілігін арттырады, кремний пластинасының бетіндегі микрожарықтарды және зақымдалған қабаттарды азайтады, осылайша фотовольтаикалық элементтердің фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігін арттырады. Наноматериалдарды дайындауда ультрадыбыстық қуат нанокремний бөлшектерін өлшеуді және таратуды дәл басқара алады, агломерацияны басады және электрод шламдарында немесе композиттік материалдарда олардың өткізгіштігі мен тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
3. Процестің тиімділігі және құндылықтың төмендеуі: Ультрадыбыстық сонохимияның шамадан тыс тиімділігі өндіріс циклін бірден қысқартады. Бірнеше сағатқа созылатын дәстүрлі тазалау немесе ою тактикасын ультрадыбыстық көмекпен ондаған минутқа дейін қысқартуға болады, бұл беріктік шығынын 40%-дан астамға дейін төмендетеді. Паста дайындау кезінде оның жылдам дисперсия функциясы күміс немесе алюминий пастасының ағындылығын және бөлшектердің таралуын жақсартады, басып шығару ақауларын азайтады және электрод өткізгіштігін арттырады. Сонымен қатар, құрылғы химиялық реагенттерді пайдалануды және ағынды суларды ағызуды азайту арқылы қоршаған ортаны қорғау шығындарын айтарлықтай төмендетеді.

FUNSONIC ультрадыбыстық сонохимиясы поликристалды кремний тәжірибесінде қоршаған ортаға зиянсыз дисперсия, кавитацияны жақсарту және материалдың кеңейтілген қасиеттері, жүйенің оңтайландырылған тиімділігі және қоршаған ортаға келтіретін шығындарды азайту сияқты арнайы бақылау арқылы бірнеше артықшылыққа қол жеткізеді. Бұл, атап айтқанда, нанобөлшектерді синтездеу, дисперсиялау және функционализациялауда ерекше артықшылықтарды ашады. Үздіксіз технологиялық әзірлемелер мен құрылғыларды оңтайландыру арқылы оны жаңа энергетика, қоршаған ортаны қорғау және биомедицина салаларында қолдану мүмкіндіктері одан да кеңейеді.