La lévitation électromagnétique met en forme les nanomatériaux


La lévitation électromagnétique met en forme les nanomatériaux

L’image montre particules filiformes formées par le fer et le nickel et les amas globulaires formés par le cuivre. Crédit photo: Abbaschian, Zachariah, et. Al. 2021

Pour que les nanomatériaux métalliques remplissent leurs promesses d’énergie et d’électronique, ils doivent littéralement se former.

Pour obtenir des propriétés mécaniques et électriques fiables, les nanomatériaux doivent avoir des formes et des surfaces cohérentes et prévisibles, ainsi que des techniques de production évolutives. Les ingénieurs d’UC Riverside résolvent ce problème en évaporant les métaux dans un champ magnétique pour diriger l’assemblage des atomes métalliques dans des formes prévisibles. La recherche est publiée dans le Journal de lettres de chimie physique.

Les nanomatériaux, composés de particules de 1 à 100 nanomètres, sont généralement créés dans une matrice liquide, ce qui est coûteux pour les applications de production de masse et, dans de nombreux cas, ne peut pas produire des métaux purs tels que l’aluminium ou le magnésium. Une technique de production plus économique implique généralement des approches en phase vapeur pour créer un nuage de particules qui se condense à partir de la vapeur. Ceux-ci souffrent d’un manque de contrôle.

Reza Abbaschian, un professeur respecté de génie mécanique; et Michael Zachariah, un professeur distingué de génie chimique et environnemental au Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering à UC Riverside; se sont réunis pour produire des nanomatériaux à partir de fer, de cuivre et de nickel en phase gazeuse. Ils ont placé du métal solide dans une puissante bobine de pour chauffer le métal au-dessus de son point de fusion et le vaporiser. Les gouttelettes de métal flottaient dans le gaz à l’intérieur de la bobine et se déplaçaient dans des directions déterminées par leurs réponses inhérentes aux forces magnétiques. Lorsque les gouttelettes se sont combinées, elles l’ont fait de manière ordonnée afin que les chercheurs apprennent qu’ils pouvaient prédire en fonction du type de métal et comment et où ils appliquaient les champs magnétiques.

Les nanoparticules de fer et de nickel formaient des agrégats filiformes, tandis que les nanoparticules de cuivre formaient des amas globulaires. Lorsqu’ils sont déposés sur un film de carbone, les agrégats de fer et de nickel ont donné au film une surface poreuse, tandis que les agrégats de carbone lui ont donné une surface plus compacte et plus ferme. Les propriétés des matériaux sur le film de carbone reflètent, à plus grande échelle, les propriétés de chaque type de nanoparticule.

Parce que le champ peut être considéré comme un « add-on », cette approche pourrait être appliquée à toute source de génération de nanoparticules en phase vapeur où la structure est importante, telle que B. les charges utilisées dans les composites polymères pour le blindage magnétique ou pour améliorer les propriétés électriques ou mécaniques.

«Cette approche ‘orientée sur le terrain’ permet de manipuler le processus d’assemblage et de changer l’architecture des particules résultantes d’objets de dimensions fractales élevées en structures en forme de chaîne de dimensions inférieures. L’intensité du champ peut être utilisée pour manipuler l’étendue de cet arrangement.  » Dit Zachariah.


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Plus d’information:
Pankaj Ghildiyal et coll. Disposition en phase vapeur dirigée par champ magnétique de nanostructures métalliques à faibles dimensions fractales: expérience et théorie, Le journal des lettres de chimie physique (2021). DOI: 10.1021 / acs.jpclett.0c03463

Fourni par l’Université de Californie – Riverside

Citation: La lévitation électromagnétique les nanomatériaux en forme (2021, 11 mai), consulté le 11 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-electromagnetic-levitation-nanomaterials.html

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