سایر مقالات, مقالات

سونوشیمی

معرفی روش های سنتز نانوذرات

سنتز به روش سونوشیمیایی

یکی از روش‌های مؤثر که در سال‌های اخیر برای سنتز مواد نانوساختار مورد توجه قرار گرفته است، سونوشیمی (Sonochemistry) یا استفاده از امواج فراصوت (Ultrasound) برای انجام واکنش‌های شیمیایی است. اساس به وجود آمدن این تکنیک بر پایه فرایندی به نام حفره‌زایی (Cavitation) است که موجب ایجاد دما و فشار موضعی خیلی زیاد (فشاری معادل ۲۰۰ بار و دمای موضعی حدود ۴۵۰۰ درجه سانتیگراد) در محیط واکنش می‎شود. این فرایند شامل ایجاد، رشد تدریجی و در نهایت انفجار یک سری حباب‎ها در اثر اعمال امواج فراصوت به محلول است که موجب تولید موج ضربه‌ای (Shock-wave) می‌شود. انرژی ناشی از این موج ضربه‎ای برای شکستن پیوندهای کووالانسی، همگن‌سازی (Homogenization)، انجام برخی واکنش‎های شیمیایی مخصوصاً سنتز نانوذرات، سنتز مواد آلی و… استفاده می‌شود.

دستگاه های فراصوت

امروزه دستگاه‌های متفاوت و بسیار زیادی جهت انجام عملیات سونوشیمیایی در دسترس است. این دستگاه‌ها اگرچه از نظر عملکرد با یکدیگر تفاوت‌هایی دارند اما از نظر مکانیسم ایجاد امواج فراصوت، ساختار مشابهی با یکدیگر دارند. ایجاد امواج فراصوت در این دستگاه‌ها به وسیله ترکیباتی تحت عنوان سرامیک‌های پیزوالکتریک (Piezoelectric) صورت می‌گیرد که می‌توان آن‌ها را اصلی‌ترین جزء آن‌ها دانست. ترکیبات پیزوالکتریک ترکیباتی هستند که می‌توانند انرژی الکتریکی را به یک موج مکانیکی (مثل صوت یا انرژی ناشی از فشار) و بالعکس تبدیل کنند. یکی از شناخته شده‌ترین ترکیبات پیزوالکتریک، کوارتز (Quartz) است که خصلت پیزوالکتریک آن نیز بسیار بالاست و از همین‌رو کاربرد بسیار گسترده‌ای در موارد مختلف پیدا کرده است. البته با توجه به پیشرفت بسیار زیاد فناوری‌های نوین در علم مواد، امروزه ترکیبات پیزوالکتریک با خواص بهبود یافته و کارایی بالا، مثل ترکیبات پیزوالکتریک سرامیکی نیز برای کاربردهای گوناگون توسعه یافته‌اند.

filereader.php?p1=main_1679091c5a880faf6

انواع دستگاه های فراصوت

به طور کلی دستگاه‌های مورد استفاده جهت فرایندهای سونوشیمیایی به دو دسته میله‎ای (Probe) و حمام فراصوت (Ultrasonic Bath) تقسیم می‌شوند. دستگاه‌های میله‌ای معمولاً از یک میله شیپور مانند (Horn) از جنس تیتانیوم بهره می‌برند که درون محلول واکنش قرار گرفته و امواج را به مایع منتقل می‌کنند (شکل سمت چپ)، در حالی که حمام‌ها عموماً به صورت یک محفظه هستند که عنصر پیزوالکتریک در زیر سطح داخلی مخزن آن‌ها قرار گرفته است (شکل سمت راست).

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *