Автор AZoNano 12 мая 2021 г.

Для того, чтобы металлические наноматериалы оправдали свои обещания в области энергетики и электроники, они должны формироваться – буквально.

Чтобы обеспечить надежные механические и электрические свойства, наноматериалы должны иметь согласованные, предсказуемые формы и поверхности, а также масштабируемые методы производства. Инженеры UC Riverside решают эту проблему путем испарения металлов в магнитном поле, чтобы направить повторную сборку атомов металла в предсказуемые формы. Исследование опубликовано в The Journal of Physical Chemistry Letters .

Наноматериалы, которые состоят из частиц размером 1-100 нанометров, обычно создаются в жидкой матрице, что дорого для массового производства и во многих случаях не может производить чистые металлы, такие как алюминий или магний. Более экономичные производственные технологии обычно включают парофазные подходы для создания облака частиц, конденсирующихся из пара. Они страдают от недостатка контроля.

Реза Аббашян, заслуженный профессор машиностроения; и Майкл Захария, выдающийся профессор химической и экологической инженерии в инженерном колледже Марлана и Розмари Борн в Калифорнийском университете в Риверсайде; объединили усилия для создания наноматериалов из железа, меди и никеля в газовой фазе. Они поместили твердый металл в мощную катушку электромагнитной левитации, чтобы нагреть металл до температуры выше точки плавления, испаряя его. Капли металла левитировали в газе внутри катушки и двигались в направлениях, определяемых их собственными реакциями на магнитные силы. Когда капли соединялись, они делали это упорядоченным образом, и исследователи узнали, что они могут предсказать, основываясь на типе металла, а также на том, как и где они применяли магнитные поля.

Наночастицы железа и никеля образовывали агрегаты в виде струн, а наночастицы меди образовывали шаровые кластеры. При осаждении на углеродной пленке агрегаты железа и никеля придали пленке пористую поверхность, а углеродные агрегаты – более компактную и твердую поверхность. Свойства материалов углеродной пленки в большем масштабе отражают свойства каждого типа наночастиц.

Поскольку поле можно рассматривать как «дополнение», этот подход может быть применен к любому источнику генерации наночастиц в паровой фазе, где важна структура, например, к наполнителям, используемым в полимерных композитах для магнитного экранирования, или для улучшить электрические или механические свойства.

«Этот« направленный полем »подход позволяет манипулировать процессом сборки и изменять архитектуру получаемых частиц с объектов с высокой фрактальной размерностью на струноподобные структуры с более низкой размерностью. степень этой договоренности ", – сказал Захария .

Аббасчиан и Захария присоединились к исследованию Панкаджа Гилдияла, Притвиша Бисваса, Стивена Херреры, Джорджа В. Малхолланда и Йонг Янга. Статья «Магнитно-направленная парофазная сборка металлических наноструктур с низкой фрактальной размерностью: эксперимент и теория» доступна здесь.

Источник: http://www.ucr.edu/