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 Аббасчян, 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 на углеродной пленке отражают в большем масштабе свойства каждого типа наночастиц.
Поскольку поле можно рассматривать как «надстройку», 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 улучшения электрических или электрических характеристик. механические свойства.
«Этот« направленный на поле »подход позволяет манипулировать процессом сборки и изменять архитектуру получаемых частиц с объектов с высокой фрактальной размерностью на структуры, похожие на струнные с более низкой размерностью. «Напряженность поля может использоваться для управления масштабом этого устройства», – сказал Захария.