Колоїдна металева частинка

Корисна модель відноситься до області нанотехнологій і може бути використана для виготовлення каталізаторів, коагулянтів, спецматеріалів, косметичних засобів, лікарських препаратів, харчових і біологічно активних добавок, медичних виробів, матеріалів медичного і косметичного призначення тощо. Відомі колоїдні частинки металів вибраних з другої групи і (або) четвертого періоду періодичної системи елементів Менделєєва, що мають розмір від 0,1 до 90мкм [Патент России №2238140. Способ получения коллоидных растворов металлов. МПК7 B01J13/00. Опубл. 20.10.2004]. Недоліком відомої колоїдної металевої частинки є те, що метал частинки знаходиться в кристалічному стані. Найбільш близькою до пропонованої є колоїдна металева частинка, в якій розміри частинки складають від 1нм до 15мкм, а метал вибраний з групи, що складається з срібла, золота, міді, нікелю, паладію, платини, молібдену, кобальту, родію, іридію [Заявка России №2002111662. Коллоидные палочковидные частицы как наноштриховые коды. МПК В32В5/16. Опубл. 2003.12.27]. Недоліком відомої металевої частинки є те, що метал частинки знаходиться в кристалічному, а не в аморфному стані. У основу корисної моделі поставлено задача отримання колоїдної частинки з високою активністю за рахунок того, що метал в ній знаходиться в аморфному стані. Запропонована, як і відома колоїдна металева частинка, має розміри в діапазоні від 1нм до 15мкм, а метал вибраний з групи: срібло, золото, платина, мідь, паладій, родій, іридій, тантал, нікель, ванадій, молібден, кобальт, залізо, марганець, вольфрам, хром, цинк, олово, цирконій, ніобій, титан, алюміній, магній, і, відповідно до цієї пропозиції, метал, з якого складається частинка знаходиться в аморфному стані, при цьому частинка має сферичну форму. Аморфний стан металу, з якого складається частинка, додає колоїдним частинкам нові фізичні властивості. Кристалічний і аморфний стани тіла різняться за такими своїми фізичними властивостями, як розчинність, температура плавлення, твердість, питома вага. Тіла в аморфному стані мають нижчі точки плавлення, меншу питому вагу і меншу твердість, вони легше розчиняються і доступніші дії хімічних агентів. При зворотному переході речовини з аморфного стану в кристалічне виділяється багато тепла, а також спостерігаються світлові явища. Сферична форма наночастки є переважною для багатьох технологічних процесів. Колоїдні металеві частинки отримують електроерозійним диспергуванням металевих гранул, що знаходяться в деіонізованій воді. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул один з одним виникають іскрові розряди, в яких здійснюється вибухоподібне диспергування металу. У каналах розряду температура досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші частинки і пару. Продукти руйнування розлітаються з швидкостями, що перевищують 1км/с, і дуже швидко охолоджуються в рідині. В результаті в рідині накопичується нанодисперсний металевий порошок в аморфному стані. Крім того, під дією електричних розрядів в рідкому середовищі розвиваються значні гідродинамічні сили і виникають ультразвукові хвилі, які викликають кавітацію в рідині і сонолюмінесценцію. При кавітації ультразвукова хвиля у фазі розрідження викликає велику напруженість в рідині, що приводить до локального розриву суцільного середовища і створення в ній кавітаційних пузирів, заповнених водяною парою і розчиненими у воді газами. Через півперіоду під дією стискаючого ефекту ультразвука і сил поверхневого натягнення ці кавітаційні пузирі схлопуються. У цей момент з кавітаційних пузирів вириваються спалахи сонолюмінесцентного випромінювання. Випромінює світло хмарка плазми, яка запалюється в центрі пузиря, що схлопується. Швидкість схлопування пузиря складає 1...1,5км/сек. Надзвуковий рух породжує потужні ударні хвилі в рідині. Після того, як ударна хвиля досягає центру пузиря, вона відбивається і починає розповсюджуватися назовні. В результаті, через дану точку речовини в пузирях ударна хвиля проходить двічі, при цьому здійснюється збільшення температури. Температура плазми при сонолюмінесценції складає десятки тисяч градусів. Оскільки для отримання аморфних металів необхідний високий тиск і швидке охолоджування розплавів металів з швидкостями близько 106град/с [див. Немошкаленко В.В. и др. Аморфные металлические сплавы. Киев: Наукова думка, 1987, с.1-248], то ці умови виконуються при проходженні через металеві гранули коротких, але потужних імпульсів струму і при швидкому охолоджуванні розплавлених наночасток в деіонізованій воді. При цьому, висока швидкість охолоджування рідкофазного зразка обумовлює фіксацію його рідкофазної структури, перешкоджає розміщуванню молекул речовини в місця можливої кристалічної решітки, тобто обумовлює аморфізацію наночасток.