Конденсациялық әдістер. Бұл әдістер жоғары дисперсті және ультрадисперсті бөлшектерді алуға мүмкіндік туғызады, сондықтан оларды нанотехнологияларда кеңінен қолданады. Конденсациялық әдістерді химиялық және физикалық деп екіге бөледі.
Физикалық конденсациялық әдістер. Бұл топтағы әдістердің негізгі принципі бойынша жаңа фаза бөлшектерін будан (конденсациялау) не сұйықтықтан (кристалдау) бөліп алады. Дисперстік бөлшектер бірінші текті фазалық ауысу нәтижесінде түзіледі. Физикалық конденсацияның негізгі шарты – бастапқы гомогенді жүйе температура не қысымның өзгеруінен термодинамикалық тепе-теңдіктен ауытқу керек. Аэрозолдерді алу үшін температура мен қысымды өзгертеді. Мысалы, судың қаныққан буы бар жүйеде температураның азаюынан тұман пайда болады. Сонымен қатар, егер ауада фосфор оксиді, мырыш оксиді, күкірт және т.б. заттардың қаныққан булары болса, онда температураның төмендеуінен қатты дисперстік бөлшектер түзіліп, түтін пайда болады.
Металл нанобөлшектерін алу үшін екі сатылық физикалық әдістер кеңінен қолданылады. Бірінші сатыда металды атомдық өлшемдерге дейін дисперсиялап, буға айналдырады; екінші сатысында осы буды конденсациялап, нанобөлшектер алады. Бұл әдістеменің бірнеше нұсқауы бар.
Молекулалық шоғырлар әдісі. Жіңішке саңылаулы (диафрагмалы) вакуумды камераға бастапқы затты орналастырады. Қажетті жоғары температураға дейін қыздырғанда зат буланып, диафрагмадан өте келе, буланған бөлшектер шоғыр түзеді. Оны қатты бетке бағыттайды, осы бетте бу конденсацияланып, дисперстік бөлшектер немесе қалыңдығы 10 нм болатын жұқа қабыршық түзіледі.
Аэрозольді әдіс. Металл инертті газдың сиретілген атмосферасында буланады. Температураның төмендеуімен бу конденсацияланып, өлшемдері 1-100 нм болатын дисперстік металл бөлшектері түзіледі. Аэрозольді әдіс әртүрлі металдардың (темір, кобальт, мыс, никель, күміс, алтын, алюминий) және олардың қосылыстарының (оксидтер, нитридтер, сульфидтер) нанобөлшектерін алу үшін қолданылады.
Тозаңдатқыш кептіру. Әдістің бірінші сатысында берілген заттың (мысалы, тұздың) ерітіндісін ыстық ауа ағысында ұсақ тамшыларға дисперсиялайды. Бірқалыпты температурада еріткіш ұшып, тұздың дисперстік бөлшектерін түзеді. Жоғары температурада ерітікіштің еруімен қатар тұздың термиялық ыдырауы жүріп, оксидтің ұнтағы түзіледі.
Криохимиялық синтез. Бұл әдістің негізгі ерекшелігі – алдымен металды қарқынды қыздыру арқылы инертті газ ағысында буландырады. Ары қарай металл буы субстрат бетінде аса төмен температурада газдың артық (мың есе) мөлшерінде конденсацияланып, нанобөлшектер түзіледі. Аса төмен темпе-ратурада сұйыту нанобөлшектердің субстрат бетіндегі диффузиясына кедергі жасап, кіші өлшемдерін сақтайды.
Плазмалық әдіс. Инертті атмосферада электр (вольт) доғасын алып, анод ретінде буланатын материалды пайдаланады. Анодтан шығатын бу ағысына өте үлкен температура (7000 К) беріліп, доға сыртындағы температура оған қарағанда аз болады. Нәтижесінде металл буы аса қанығып, наобөлшектер түрінде конденсацияланады.
Золь-гель әдісі. Бұл әдісті коллоидтық ерітіндіден (зольден) жоғары дисперстік қатты бөлшектерді (нанобөлшектерді) бөліп алу үшін қолданады. Белгілі жағдайда дисперстік бөлшектер бір-бірімен бірігіп, кеңістік құрылым – гель түзеді. Гельді жылдам кептірсе, жоғары дисперстік бөлшектерден тұратын ұнтақ алынады.
Аса критикалық кептіру әдісі де тиімді. Мұнда ылғал гельді жабық аппаратта гельдегі сұйықтықтың температурасы мен қысымынан да үлкен температура мен қысымда қыздырады. Нәтижесінде ылғал гель кеуектері өте жіңішке (2 нм-ге дейін) аэрогельге айналады.
Еріткішті алмастыру әдісі. Бұл әдісті зольдің қатты бөлшектерін алу үшін пайдаланады. Берілген заттың ерітіндісін үнемі араластыра отырып, осы зат ерімейтін сұйықтыққа құяды. Аса қанығу дисперстік бөлшектердің түзілуіне әкеледі. Аса қанығу неғұрлым үлкен болса, бөлшектер соғұрлым кіші болады. Осы әдіспен органикалық еріткіштерде жақсы еріп, суда ерімейтін күкірт, фосфор, канифоль және т.б. заттардың гидрозолін алады. Органикалық еріткіш ретінде әдетте ацетон, этил, изопропил спирттерін қолданады.
Достарыңызбен бөлісу: |
