روش‌های تهیه‌ی نانوذرات؛

ذوب در محیط فوق سرد

بیگت  و همکارانش روشی مناسب‌تر از روش پاشش حرارتی با بازدهی بیشتر را برای تولید نانوذرات توسعه دادند. این روش ذوب در محیط فوق سرد نامیده می‌شود و بیش‌تر برای تولید نانوذرات فلزی به کار می‌رود. مزیت اصلی این روش، ارائه سرعت بالای تولید (حدود 60 گرم در ساعت) و راندمان بالاتر (حدود 75%) می‌باشد.

ذرات و پودرها در این روش، توسط چگالش خودبخودی گازهای فلزی در یک واسطه برودتی تولید می‌شوند. بنابراین، در این روش هم، نیاز به تبخیر ماده منبع داریم. در این روش از فرکانس‌های رادیویی برای ذوب و تبخیر ماده هدف استفاده می‌شود.

در این روش مطابق شکل 1 ماده هدف (فلز) درون یک میدان مغناطیسی با فرکانس بالا قرار می‌گیرد. بنابراین فلز به صورت قطره‌ای ذوب می‌شود. کلید این روش آن است که بایستی فرکانس دستگاه طوری انتخاب شود که توانایی معلق کردن قطره مذاب تولیدی در فضا را داشته باشد. بنابراین، قطره مذابی که از فلز موردنظر تولید شده و در میان کویل مغناطیسی دستگاه معلق باقی می‌ماند. بعد از مدت بسیار کوتاهی در اطراف این قطره مذاب، یک لایه از بخار فلز تولید می‌شود. در این مرحله، از پایین دستگاه، یک مایع برودتی (معمولاً نیتروژن یا آرگون مایع) با سرعت به طرف قطره مذاب حرکت می‌کند. در اثر برخورد مایع برودتی به قطره مذاب و لایه بخار اطراف آن، بخارها سریع چگال شده و تبدیل به نانوذرات موردنظر می‌شوند. نانوذرات تولیدی به واسطه حرکت مایع برودتی به بالا، به طرف یک فیلتر مخصوص حرکت کرده و جداسازی می‌شوند. قابل ذکر است که نوع مایع برودتی مورد استفاده در این روش بستگی به فلز موردنظر دارد. به عنوان مثال؛ در مورد آلومینیوم، استفاده از نیتروژن مایع احتمالاً باعث تشکیل ذرات نیترید آلومینیوم می‌شود. در این مورد باید از آرگون مایع استفاده نمود (شکل 2).

دمای جوش نیتروژن مایع حدود 196- درجه سانتی‌گراد می‌باشد. بنابراین، دمای مذاب و بخار فلز مورد نظر از حدود 1700 درجه سانتی‌گراد (بسته به نوع فلز) با یک شیب بسیار زیاد به 196- درجه سانتی‌گراد می‌رسد. این بهترین شرایط برای تولید نانوذرات فلزی است، چرا که بخاطر سرد شدن سریع، اجازه رشد به نانوذرات داده نخواهد شد.

گردآوری:مریم ملک دار