Aplikasyon ng Ultrasonic Sonochemistry sa Paghahanda ng Nanomaterial

Epekto ng Cavitation

Ang mga high-frequency na vibrations na nalilikha sa pamamagitan ng ultrasonic propagating sa likido ay nagreresulta sa cavitation, na bumubuo ng mga bula na kasinglaki ng micron na mabilis na nabubulok, na naglalabas ng mga lokal na mataas na temperatura at presyon. Ang matinding kapaligirang ito ay nagpapabilis sa mga reaksiyong kemikal, habang ang mga kasunod na microjet ay nagtataguyod ng nanoparticle dispersion at pinipigilan ang agglomeration.

Sinergistikong Epekto ng mga Epektong Mekanikal at Termal

Ang mga mekanikal na panginginig ng ultrasonic ay nagpapahusay sa bisa ng paghahalo ng mga reactant, habang ang init na nalilikha sa pamamagitan ng cavitation ay nagpapababa sa lakas ng pag-activate ng reaksyon. Halimbawa, sa pagbawas ng liquid-phase na tinutulungan ng ultrasound, ang mga sangkap ng metallic salt ay mabilis na nababawasan sa mga nanoparticle ng bakal sa ilalim ng cavitation, na nagreresulta sa mas pare-parehong distribusyon ng particle.

Sa kasalukuyan, ang mga espesyal na tahanan ng ultrasound sonochemistry ay ginagamit sa sintesis ng maraming nanoscale na materyales: mga steel alloy, oxide, sulfide, carbon material, biomaterial, atbp.

Halimbawa, gamitin ang polycrystalline silicon:

1. Mataas na kahusayan sa pagpapakalat at mas mahusay na paglipat ng masa: Ang mga ultrasonic wave ay bumubuo ng mga bula ng cavitation sa likidong media sa pamamagitan ng high-frequency vibration. Ang lokalisadong kapaligiran na may mataas na temperatura at mataas na presyon na inilunsad sa panahon ng bubble crumple ay matagumpay na nagbubuwag sa agglomeration ng particle. Sa yugto ng polycrystalline silicon synthesis, ang epektong ito ay nagpapabilis sa paraan ng mass switch ng reaksyon ng silane decomposition, na nagpapataas ng polycrystalline silicon deposition charge sa pamamagitan ng paggamit ng higit sa 30%, habang pinipigilan ang pagbuo ng mga amorphous silicon byproduct at lubhang pinahuhusay ang kadalisayan ng kristal.
2. Pag-optimize ng pangkalahatang pagganap ng materyal: Sa mga proseso ng chemical etching o paglilinis, pinahuhusay ng epekto ng cavitation ang pagkakapareho ng tugon, binabawasan ang mga microcrack at mga layer ng pinsala sa ibabaw ng silicon wafer, sa gayon ay pinapahusay ang photoelectric conversion effectivity ng mga photo voltaic cell. Sa paghahanda ng nanomaterial, kayang kontrolin ng ultrasonic power ang pagsukat at distribusyon ng mga nano-silicon particle, pinipigilan ang agglomeration at tinitiyak ang kanilang conductivity at steadiness sa mga electrode slurries o composite materials.
3. Epektibidad ng proseso at pagbawas ng halaga: Ang labis na epektibidad ng ultrasonic sonochemistry ay sabay na nagpapaikli sa siklo ng paggawa. Ang mga tradisyonal na pamamaraan ng paglilinis o pag-ukit na tumatagal ng ilang oras ay maaaring paikliin sa sampung minuto sa tulong ng ultrasonic, na nagpapababa ng pagkonsumo ng lakas nang higit sa 40%. Sa paghahanda ng paste, ang mabilis na pag-andar ng dispersion nito ay nagpapabuti sa daloy at distribusyon ng particle ng silver o aluminum paste, binabawasan ang mga depekto sa pag-print, at pinapahusay ang conductivity ng electrode. Bukod pa rito, ang aparato ay lubos na binabawasan ang mga gastos sa solusyon sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagliit ng paggamit ng mga kemikal na reagent at paglabas ng wastewater.

Nakakamit ng FUNSONIC ultrasonic sonochemistry ang higit sa isang bentahe sa pagsasagawa ng polycrystalline silicon sa pamamagitan ng environment-friendly dispersion, pagpapahusay ng cavitation, at partikular na kontrol, tulad ng pinalawak na mga katangian ng materyal, na-optimize na kahusayan ng sistema, at nabawasang mga gastos sa kapaligiran. Nagpapakita ito ng mga espesyal na bentahe, lalo na sa synthesis, dispersion, at functionalization ng mga nanoparticle. Sa pamamagitan ng walang tigil na mga pag-unlad sa teknolohiya at pag-optimize ng aparato, ang mga potensyal na aplikasyon nito sa bagong enerhiya, proteksyon sa kapaligiran, at biomedicine ay lalago pa.