Колоїдний розчин металу

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. Відомий колоїдний розчин металу, що містить частинки з'єднання рідкоземельного елементу, кислоту і розчинник, вибраний з неполярних вуглеводнів, причому щонайменше 90% частинок є монокристалічними, а сама дисперсія може бути отримана реакцією солі рідкоземельного елементу з основою в лужному середовищі. [Патент России №2242275. Органическая коллоидная дисперсия монокристаллических частиц соединения редкоземельного элемента. МПК В01J13/00, C10L1/10. Опубл. 2004.12.20]. Недоліком відомого колоїдного розчину є обмежена область застосування, що відноситься до присадок до палива для двигунів внутрішнього згорання. Відомий також колоїдний розчин металу, що містить полімер і наночастки металу розміром не більше 8нм з рівномірним розподілом наночасток металу в полімері, а метал вибраний з групи, що складається з срібла, міді, нікелю, паладію і платини [Патент России №2259871. коллоидный раствор наночастиц металла, нанокомпозиты металл-полимер и способы их получения. МПК 7 В01J13/00, В82В3/00. Опубл. 2005.09.10]. Недоліком відомого колоїдного розчину є те, що він не містить структурно організованих колоїдних частинок, що не дозволяє створювати золі із заданими властивостями. Найбільш близьким до того, що заявляється, є колоїдний розчин металу, що містить частинки з'єднання заліза в аморфній формі, що мають розміри в діапазоні від 1нм до 5нм і, щонайменше, один амфіфільний агент [Патент России №2277510. коллоидная органическая дисперсия частиц железа, способ ее получения и ее применение в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания. МПК C01G 49/00, B01J 13/00, C10L 10/06. Опубл. 2006.06.10]. Недоліком відомого колоїдного розчину є обмежена область застосування, обумовлена тим, що він не містить структурованих колоїдних частинок. Це не дозволяє отримувати колоїдні розчини із заданими властивостями, наприклад, з можливістю керованого транспортування частинок в організмі тварин і людини в задану область. У основу корисної моделі поставлена задача розширення області застосування колоїдного розчину. Це досягається синтезом наноструктурованих міцел в колоїдному розчині. Запропонований, як і відомий колоїдний розчин металу містить наночастки металу, в якому розміри частинок, що створюють міцели, знаходяться 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, міцелами є структуровані агломерати металевих частинок, що складаються з частинок-ядер і частинок, що є складовими оболонки агломерату, при цьому розміри частинок-ядер перевищують розміри частинок оболонки. Міцелами колоїдного розчину є наноструктуровані агломерати металевих частинок. Структурна організація агломерату колоїдних металевих частинок полягає в тому, що агломерат утворений частинкою-ядром і частинками оболонки. Ядро складається з частинки більшого, в порівнянні з частинками оболонки, розміру. Частинки оболонки у декілька разів менше частинки, що є ядром агломерату. Всі частинки мають сферичну форму, що дозволяє отримувати однотипні агломерати. Колоїдний розчин металу отримують електроерозійним диспергуванням металевих гранул, що знаходяться в реакторі 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. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші наночастки і пару. Продукти руйнування розлітаються з швидкостями, що перевищують 1км/с, і дуже швидко охолоджуються в деіонізованій воді, в якій накопичуються частинки в зваженому стані, утворюючи колоїдний розчин металу. Оскільки в зоні іскрових розрядів має місце високий градієнт електричного потенціалу, то частинки набувають поверхневого заряду. При цьому електричне поле у частинок меншого розміру має більший градієнт потенціалу, чим у частинок великого розміру. При близькому розташуванні малих частинок і великих частинок за рахунок електростатичної індукції на локальних ділянках поверхні великої частинки, напроти малої частинки, утворюються наведені (індуковані) заряди протилежного знаку (по відношенню до знаку заряду малої частинки). Тому, на поверхні великої частинки «налипають» маленькі частинки, які, при достатній концентрації колоїдного розчину, можуть повністю покрити поверхню великої частинки. Так формується наноструктурована міцела колоїдного розчину. Перетіканню зарядів з малих частинок на великі перешкоджає подвійний електричний шар, присутній на колоїдних частинках. Стіканню зарядів з поверхні великих і маленьких частинок перешкоджає діелектрична рідина - деіонізована вода з великим питомим опором. В результаті, за рахунок кулонівських сил утворюються стійкі однотипні міцели, що є агломератами металевих частинок, що містять ядро з великої частинки і оболонку з малих частинок. На фігурі 1-3 в якості приклада показані фотографії міцел колоїдного розчину міді, отриманих при різних концентраціях малих і великих частинок в колоїдному розчині.