Технология, упрощающая масштабное производство наноматериалов
16-01-2019 Coatings Today 75

Лемонт, штат Иллинойс – Аргонская национальная лаборатория при Департаменте энергетики США объявила о создании новой технологии, упрощающей масштабное производство наноматериалов. Эта технология, известная как пиролиз с пламенным напылением (FSP), обеспечивает значительное преимущество по сравнению с традиционными методами, используемыми производителями, крайне важно при производстве широкого спектра промышленных материалов.

Ведущий исследователь Аргонской лаборатории, Джо Либера, говорит: "Синтез с пламенным напылением - это универсальный процесс для крупномасштабного производства широкого спектра наноматериалов, включая кварцевые, металлические, оксидные и легированные порошки, а также тонкие пленки”.

В отличие от процессов "мокрой химии", которые обычно используются для синтеза этих материалов, Аргонский процесс FSP может сократить расходы благодаря увеличению скорости производства и уменьшению отходов материалов. Установка для синтеза в процессе горения Аргонской лаборатории включает в себя блок расширенной диагностики, который обеспечивает оптимизацию мишеней из композиционных материалов, таких как легированный алюминием LiLaZrO. Усовершенствованные возможности определения характеристик материала повышают точность изготовления. Либера поясняет: “Хотя технология FSP уже используется в промышленности как самый дешевый и оптимальный способ изготовления технического углерода, пирогенного диоксида кремния и пигментных титановых порошков, она не так широко применяется в производстве более сложных материалов из-за трудностей с оптимизацией характеристик”.

Исследовательская лаборатория  находится в Аргонском научно-исследовательском центре (MERF) за пределами Чикаго. Сотрудники MERF могут применять процесс FSP с использованием контрольно-измерительной аппаратуры для изготовления образцов в экспериментальном масштабе с ежедневной скоростью до 500 г для однокомпонентных составов или до 50 г каждого компонента в составах, содержащих до четырех компонентов. Лаборатория оснащена новым оборудованием с возможностью безразборной очистки, обеспечивающим ежедневную очистку камеры сгорания, что позволяет при необходимости менять химсоставы без перекрестного загрязнения.

В перспективе Либера планирует расширить базу лаборатории, добавив систему лазерной диагностики по методу плоскостной лазерно-индуцированной флуоресценции (PLIF) с использованием настраиваемого по частоте лазерного светового ножа, чтобы получить более полное представление о процессах пламенного напыления. Основываясь на научном потенциале Аргонской лаборатории, исследователи смогут создавать мультифизические модели процесса FSP, которые затем можно будет проверить благодаря системе диагностики PLIF. Либера также планирует расширить возможности испытаний процессов нанесения материалов, изготовленных методом пламенного напыления, непосредственно на подложки.