VTT Technical Research Centre of Finland Ltd heeft een nieuwe, kostenefficiënte methode om verschillende soorten metalen nanodeeltjes te produceren. Nanodeeltjes kunnen worden gebruikt in toepassingen zoals geleidende en magnetische inkten, medische diagnostiek en medicijndosering, het afstemmen van de elektrische en magnetische eigenschappen van polymeren en energietechnologie. VTT zoekt een partij die interesse heeft om de techniek te commercialiseren.

VTT's aërosoltechnologiereactor voor de productie van nanodeeltjes kan een verscheidenheid aan zuivere metaaldeeltjes genereren, deeltjes van verschillende legeringen en met koolstof beklede deeltjes. De reactor kan op efficiënte wijze honderden grammen of zelfs kilogrammen nanodeeltjes per dag produceren.

"De vraag overtrof het aanbod op de markten voor nanodeeltjes. Dit vormde een belemmering voor de ontwikkeling van producttoepassingen; nanometaalcomposieten zijn schaars en vaak slechts in kleine hoeveelheden beschikbaar. We wilden aantonen dat het mogelijk was om nanomaterialen in aanzienlijke hoeveelheden te produceren kosteneffectief, " zegt Ari Auvinen van VTT, hoofd van het onderzoeksteam.

Bij de ontwikkeling van de reactor het doel was om een ​​productiecijfer van 200-3 te behalen, 000 gram per dag. Dit is al duidelijk overschreden. Vanwege de extreem kleine materiaalverspilling bij het gebruik van deze apparatuur, productie op afstand kan meerdere dagen worden gehandhaafd. In de meeste gevallen, industriële productie van metalen nanodeeltjes omvat chemische reductie in vloeibare oplossingen, die het ontwerpen van productspecifieke oplossingen vereist. Plasmasynthese, die grote hoeveelheden energie verbruikt en aanzienlijke materiaalverspilling met zich meebrengt, is een andere algemeen gebruikte methode.

Bij het ontwerp van de door VTT ontwikkelde reactor de schaalbaarheid en kosteneffectiviteit van het syntheseproces waren belangrijke criteria. Om deze reden, synthese wordt uitgevoerd onder luchtdruk bij een relatief lage temperatuur. Dit betekent dat de apparatuur kan worden gebouwd van materialen die veel worden gebruikt in de industrie en dat het energieverbruik laag is. Het proces genereert een extreem hoge deeltjesconcentratie, waardoor een hoge productiesnelheid mogelijk is, maar met een laag gasverbruik. In aanvulling, zelfs onzuivere metaalzouten kunnen als grondstof worden gebruikt, wat de prijs laag houdt.

VTT heeft de praktische functionaliteit van zijn reactor aangetoond door de productie van verschillende nanometalen te testen, metallische verbindingen en met koolstof gecoate materialen. Materialen zoals magneten met koolstofcoating, die kunnen worden gebruikt als katalysatoren in bioraffinaderijen - zeg, bij de productie van biobrandstoffen - in de reactor zijn geproduceerd. Na synthese, magneten die als katalysator worden gebruikt, kunnen efficiënt worden ingezameld en weer in het proces worden gerecycled.

Nanodeeltjes zijn ook getest bij de vervaardiging van magnetische inkten en inkten die elektriciteit geleiden in gedrukte elektronica. Bijvoorbeeld, VTT slaagde erin een permalloy-inkt te gebruiken om een ​​magnetisch anisotroop materiaal te printen, die kunnen worden gebruikt bij de vervaardiging van magnetische veldsensoren.

De derde toepassingsproef van VTT betrof het voorkomen van microgolfreflectie. Uit de tests bleek dat reflectie zelfs met 10 kan worden verminderd, 000 keer in polymeren, door deeltjes toe te voegen die de demping van radargolven vergroten.

De onderzoekers van VTT denken dat de reactor naast de al genoemde nog vele toepassingen kent. De silicium nanodeeltjes die het produceert, kunnen het zelfs mogelijk maken om de capaciteit van lithiumbatterijen met een factor 10 te vergroten. Andere mogelijke toepassingen, die allemaal nader onderzoek vereisen, omvatten polymeren met een hoge permeabiliteit, nanomagneten voor medische diagnostische toepassingen, materialen voor het 3D printen van metalen artikelen, en op silicium gebaseerde materialen voor thermo-elektrische en zonne-energiecomponenten.