नैनोमटेरियल्स की तैयारी में अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव का अनुप्रयोग?

अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव (यूएएस) एक ऐसी तकनीक है जो तरल कच्चे माल को माइक्रोन/नैनोमीटर आकार की बूंदों में तोड़ने के लिए अल्ट्रासोनिक कंपन का उपयोग करती है, जिसे बाद में एक वाहक गैस के माध्यम से एक सब्सट्रेट या प्रतिक्रिया क्षेत्र में ले जाया जाता है। फिर नैनोमटेरियल को सुखाने, सिंटरिंग या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से तैयार किया जाता है। इसके मुख्य लाभ एकसमान बूंद आकार (1-10 μm तक), सटीक और नियंत्रणीय कोटिंग मोटाई (nm{6}}μm स्तर), कोई यांत्रिक क्षति नहीं, और उच्च कच्चे माल का उपयोग में निहित हैं। इसे नैनोफिल्म्स, नैनोपाउडर और नैनोकम्पोजिट सामग्रियों की तैयारी में व्यापक रूप से लागू किया गया है, और यह सटीक इलेक्ट्रॉनिक्स, नई ऊर्जा और बायोमेडिसिन जैसे उच्च-स्तरीय क्षेत्रों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।

 

1. नैनोफिल्म निर्माण (अधिकांश मुख्यधारा अनुप्रयोग)

अनुप्रयोग परिदृश्य:

◆सेमीकंडक्टर/इलेक्ट्रॉनिक उपकरण: प्रवाहकीय नैनोफिल्म्स (उदाहरण के लिए, आईटीओ, ग्राफीन, कार्बन नैनोट्यूब फिल्में), इंसुलेटिंग फिल्में, फोटोरेसिस्ट कोटिंग्स;

◆नई ऊर्जा: लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड फिल्में (नैनोसिलिकॉन, लिथियम आयरन फॉस्फेट कोटिंग्स), ईंधन सेल प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली (नेफियन फिल्म संशोधन), सौर सेल प्रकाश अवशोषण परतें (क्वांटम डॉट फिल्में);

◆कार्यात्मक कोटिंग्स: पारदर्शी गर्मी {{0}इन्सुलेटिंग फिल्में (नैनोTiO₂, ZrO₂ कोटिंग्स), जीवाणुरोधी फिल्में (नैनोसिल्वर, जिंक ऑक्साइड कोटिंग्स), स्वयं {{1}सफाई फिल्में (नैनोSiO₂ हाइड्रोफोबिक कोटिंग्स)।

तकनीकी लाभ:

◆ उत्कृष्ट फिल्म एकरूपता: समान बूंद का आकार पारंपरिक छिड़काव में "बूंद एकत्रीकरण" के कारण होने वाले कोटिंग दोष (जैसे पिनहोल और दरारें) से बचाता है;

◆ सटीक और नियंत्रणीय मोटाई: नैनोस्केल से माइक्रोमीटर -स्केल कोटिंग मोटाई (उदाहरण के लिए, 10 एनएम-5 माइक्रोमीटर) परमाणुकरण आवृत्ति (20-180 kHz), तरल प्रवाह दर (0.1-10 एमएल/मिनट), और छिड़काव समय को समायोजित करके प्राप्त की जा सकती है;

◆ कम - तापमान की तैयारी: जब बूंदें सब्सट्रेट पर प्रभाव डालती हैं तो कम गतिज ऊर्जा कमरे के तापमान या मध्यम से निम्न तापमान पर तैयारी की अनुमति देती है (<200℃), making it suitable for flexible substrates (such as PET, PI films) or thermosensitive materials (such as biomacromolecules, quantum dots).

विशिष्ट मामले:

◆ ग्राफीन पारदर्शी प्रवाहकीय फिल्म: ग्राफीन फैलाव को अल्ट्रासोनिक रूप से परमाणुकृत किया जाता है और एक ग्लास या लचीले पीईटी सब्सट्रेट पर स्प्रे किया जाता है। कम तापमान पर सुखाने के बाद, शीट प्रतिरोध वाली एक फिल्म<100 Ω/□ and a light transmittance >90% बनता है, टच स्क्रीन और लचीले डिस्प्ले उपकरणों के लिए उपयुक्त;

◆लिथियम {{0}आयन बैटरी सिलिकॉन {{1} आधारित एनोड कोटिंग: नैनो {{2} सिलिकॉन कण फैलाव को कॉपर फ़ॉइल सब्सट्रेट पर स्प्रे करके एक समान सिलिकॉन {3} आधारित कोटिंग (500 एनएम - 2 माइक्रोन मोटी) बनाई जाती है, जिससे बैटरी की क्षमता और चक्र स्थिरता में सुधार होता है।

2. नैनोपाउडर तैयार करना

अनुप्रयोग परिदृश्य:

◆धातु/मिश्र धातु नैनोपाउडर (उदाहरण के लिए, नैनो-चांदी, तांबा, निकल पाउडर): प्रवाहकीय पेस्ट, उत्प्रेरक और 3डी प्रिंटिंग कच्चे माल में उपयोग किया जाता है;

◆ऑक्साइड नैनोपाउडर (उदाहरण के लिए, TiO₂, ZnO, Al₂O₃ पाउडर): फोटोकैटलिटिक सामग्री, सिरेमिक कच्चे माल और कोटिंग एडिटिव्स में उपयोग किया जाता है;

◆मिश्रित नैनोपाउडर (उदाहरण के लिए, Fe₃O₄@SiO₂, क्वांटम डॉट पाउडर): बायोसेंसिंग, फ्लोरोसेंट जांच और चुंबकीय भंडारण सामग्री में उपयोग किया जाता है।

तकनीकी लाभ:

◆ समान पाउडर कण आकार: नियंत्रित बूंद आकार के परिणामस्वरूप एक संकीर्ण कण आकार वितरण होता है (आमतौर पर 10-100 एनएम);

◆ उच्च शुद्धता: बूंदें गैस चरण में प्रतिक्रिया करती हैं, पारंपरिक गीले प्रसंस्करण की तरह अशुद्धियों की शुरूआत से बचती हैं;

◆ नियंत्रणीय आकृति विज्ञान: प्रतिक्रिया तापमान, वाहक गैस प्रवाह दर और पूर्ववर्ती एकाग्रता को समायोजित करके, गोलाकार, परत और रॉड - आकार के कणों जैसे विभिन्न आकारिकी वाले नैनोपाउडर तैयार किए जा सकते हैं।

विशिष्ट मामला:

◆ नैनो की तैयारी -सिल्वर पाउडर: सिल्वर नाइट्रेट घोल को एक कम करने वाले एजेंट (जैसे एथिलीन ग्लाइकॉल) के साथ मिलाया जाता है, परमाणुकृत किया जाता है, और फिर 20-50 एनएम के कण आकार के साथ गोलाकार सिल्वर पाउडर को कम करने और उत्पन्न करने के लिए 300 डिग्री रिएक्टर में पारित किया जाता है, जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक पेस्ट (जैसे एलईडी पैकेजिंग और फोटोवोल्टिक सेल इलेक्ट्रोड) में किया जाता है।