Спосіб стабілізації наночастинок електропровідних матеріалів
Номер патенту: 38397
Опубліковано: 12.01.2009
Автори: Каплуненко Володимир Георгійович, Косінов Микола Васильович
Формула / Реферат
Спосіб стабілізації наночастинок електропровідних матеріалів, що включає диспергування матеріалів шляхом абляції гранул речовини імпульсами електричного струму у воді, додавання до нанодисперсії стабілізуючого розчину на основі водного екстракту біологічних клітин, за які використовують рослинні або тваринні клітини, або клітини мікроорганізмів, який відрізняється тим, що гідратують електрично заряджені наночастинки і заміщають щонайменше один ліганд в гідратних оболонках наночастинок молекулами органічної речовини з водного екстракту біологічних клітин.
Текст
Спосіб стабілізації наночастинок електропровідних матеріалів, що включає диспергування ма 3 38397 наночастинок, молекули води і органічні молекули екстрагованих речовин повинні забезпечити виконання декількох найважливіших функцій: стабілізації наночастинок, додання наноматеріалу екологічної чистоти з можливістю легкого заміщення біосумісних лігандів, легкого проникнення через мембрани клітин і розкриття наночастинок (звільнення від лігандів) в клітині організму. Задачею сучасних нанотехнологій є отримання наночастинок з особливими властивостями і створення умов, при яких вода і екстракти біологічних клітин природним чином стали б виконувати роль стабілізаторів наноматеріалів. Відомий спосіб стабілізації наночастинок за допомогою високомолекулярних сполук. В результаті одержують композитні матеріали, що є полімерною матрицею, в якій випадковим чином розподілені ультрадисперсні частинки або кластери [див. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия, 2000. 672с.]. Недоліком відомого способу є низька екологічна чистота і низька біосумісність отриманого наноматеріалу. Відомий спосіб стабілізації наночастинок магнетиту у водному розчині оцтової кислоти при 90°С і при перемішуванні з поверхнево-активною речовиною, нагрітою до 90°С. В якості поверхневоактивної речовини використовують ангідриди жирних кислот в розчині жирних кислот в масовому відношенні відповідно 0,5-2,5. Стабілізований магнетит обробляють при 50-70°С спочатку неполярним розчинником, потім полярним, контролюючи повноту видалення солей заліза і поверхневоактивної речовини [Патент России №2208584. Способ получения магнитной жидкости. МПК7 C01G49/08. Опубл. 2003.07.20]. Недоліком відомого способу є низька надійність стабілізації, обумовлена тим, що отримані наночастинки не мають електричного заряду, що знижує стійкість наноматеріалу. Відомий спосіб стабілізації наночастинок магнетиту, заснований на покритті поверхні частинок магнетиту адсорбованим шаром стабілізуючої речовини, підігріві суспензії магнітних частинок з адсорбованим на них шаром стабілізуючої речовини, при цьому в якості стабілізуючої речовини використовують суміш олеїнової кислоти і олеату натрію при їх співвідношенні як 4:1, а стабілізуючу речовину беруть при співвідношенні тверда фаза - стабілізуюча речовина як 1,5:2.0 [Заявка России №2006146307. Способ получения магнитной жидкости. МПК H01F1/44 (2006.01). Опубл 2008.06.27]. Недоліком відомого способу є низька надійність стабілізації, обумовлена тим, що отримані наночастинки не мають електричного заряду, що знижує стійкість наноматеріалу. Відомий спосіб стабілізації наночастинок, при якому синтез наночастинок проводиться під дією хімічних дій або хімічних і фізичних дій в мономолекулярному шарі на поверхні рідкої фази, при цьому на поверхні рідкої фази формують систему, що включає сполуки, що регулюють процеси росту і стабілізації наночастинок, що синтезуються, а в якості поверхнево-активної речовини або сполуки, 4 що регулює процеси росту і стабілізації синтезуючих наночастинок, використовуються органічні сірковмісні сполуки або молекули, що володіють властивостями рідких кристалів [Заявка России №2002107398. Способ получения наночастиц и изготовления материалов и устройств, содержащи х наночастицы. МПК В82В3/00. B22F9/30. G11B5/845. Опубл 2004.01.20]. Недоліком відомого способу є низька надійність стабілізації, обумовлена тим, що отримані наночастинки не мають електричного заряду, що знижує стійкість наноматеріалу, а також низька екологічна чистота і низька біосумісність отриманого наноматеріалу. Відомий спосіб стабілізації наночастинок у водному середовищі, заснований на отриманні електричне заряджених наночастинок щонайменше одного металу з групи, що включає цинк, магній, марганець, залізо, мідь, кобальт, молібден, хром, селен, кремній, германій, ванадій, вісмут, срібло, золото, платину, паладій, шляхом абляції металевих гранул імпульсами електричного струму у воді, синтезу наночастинок в плазмі, стабілізації наночастинок молекулами води [Патент України №29855. Спосіб отримання негативно заряджених наночастинок. "Ерозійно-вибухова нанотехнологія отримання негативно заряджених наночастинок" МПК (2006) A61N1/40, B01J13/00, H01J19/00. Опубл 25.01.2008]. Недоліком відомого способу є те, що отримані наночастинки не містять в зовнішній сфері органічних лігандів, що знижує біологічну активність і біологічну сумісність одержуваного наноматеріалу. Відомий спосіб стабілізації наночастинок срібла водним розчином клітин тканин рослин, що включає диспергування матеріалів, додавання до нанодисперсії стабілізуючого розчину на основі водного екстракту тканин рослин [Евразийская заявка №200602094. Противомикробная активность биологически стабилизированных наночастиц серебра. МПК A01N59/16 (2006.01), А61К33/38 (2006.01). А01Р1/00 (2006.01), А01Р3/00 (2006.01), B01J13/02, B82B3/00 (2006.01). Опубл. 2007.04.27]. Недоліком відомого способу є низька надійність стабілізації, обумовлена тим, що отримані наночастинки не мають електричного заряду, що знижує стійкість наноматеріалу. Крім того, наночастинки отримані розчиненням солі срібла у воді, що знижує екологічну чистоту і біосумісність наноматеріалу. Найближчим до пропонованого є спосіб стабілізації наночастинок, що включає диспергування матеріалів, додавання до нанодисперсії стабілізуючого розчину на основі водного екстракту біологічних клітин, в якості яких використовують рослинні або тваринні клітини, або клітини мікроорганізмів [Євразійська заявка №200602093. Стабілізуючі розчини для субмікронних частинок, способи їх отримання і способи стабілізації субмікронних частинок. МПК B01J13/00. Опубл. 2007.04.27]. Недоліком відомого способу є низька надійність стабілізації, обумовлена тим, що отримані наночастинки не мають електричного заряду, що знижує стійкість наноматеріалу. Крім того. наноча 5 38397 стинки отримані диспергуванням солей металів у воді, що знижує екологічну чистоту і біосумісність наноматеріалу, отриманого відомим способом. В основу корисної моделі поставлена задача створення екологічно чистого способу стабілізації наночастинок електропровідних матеріалів. Запропонований, як і відомий спосіб стабілізації наночастинок електропровідних матеріалів включає диспергування матеріалів шляхом абляції гранул речовини імпульсами електричного струму у воді, додавання до нанодисперсії стабілізуючого розчину на основі водного екстракту біологічних клітин, в якості яких використовують рослинні або тваринні клітини, або клітини мікроорганізмів, згідно корисної моделі, гідратують електричне заряджені наночастинки і заміщають, щонайменше, один ліганд в гідратних оболонках наночастинок молекулами органічної речовини з водного екстракту біологічних клітин. В пропонованому способі гідратують електричне заряджені наночастинки. Це підвищує стійкість наночастинок і знижує їх тенденцію до утворення агломератів, а також підвищує екологічну чистоту способу і біосумісність отриманого наноматеріалу. В результаті, гідратовані наночастинки стають підготовленими для заміщення ліганд-молекул води лігандами екстракту біологічних клітин. В пропонованому способі заміщають щонайменше один ліганд в гідратних оболонках наночастинок молекулами органічної речовини з водного екстракту біологічних клітин. В результаті, у складі лігандів з'являються молекули органічних речовин з класу спиртів, карбонових кислот, складних ефірів, жирів, вуглеводів, амінокислот, білків. Це підвищує біосумісність отриманого наноматеріалу. В якості біологічної клітини використовують рослинні або тваринні клітини, або клітини мікроорганізмів. Це підвищує біологічну сумісність і біологічну активність наноматеріалу. Спосіб стабілізації наночастинок електропровідних матеріалів здійснюють таким чином. В якості вихідної сировини використовують гранули електропровідних матеріалів, воду і екстракт біологічних клітин. Спочатку одержують нанодисперсію диспергуванням гранул електропровідних матеріалів шляхом абляції, наприклад, металевих гранул імпульсами електричного струму у воді [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл. 25.05.2007. Бюл. №7]. Гранули, наприклад, металеві поміщають в судину для диспергування і рівномірно розміщують їх на дні судини між електродами. В судину наливають воду. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул одна з одною виникають іскрові розряди, в яких здійснюється вибухоподібне диспергування металу. В каналах розряду температу 6 ра досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібне руйнуються на найдрібніші наночастинки і пару. Розплавлені наночастинки, що розлітаються, потрапляють у воду, о холоджуються в ній і утворюють колоїдний розчин наночастинок. При диспергуванні гранул виникають свіжоутворені поверхні, які володіють властивістю випускати потік електронів [див. Открытие №290 от 7 июня 1986г. Конюшая Ю.П. Открытия советских ученых. Часть 1. Физико-технические науки. Издво МГУ. 1988, с.372-374]. Емісія електронів є результатом високої густини зарядів свіжоутворених поверхонь. При розділенні поверхонь під час руйнування матеріалу гранул здійснюється розділення різнойменних зарядів, що призводить до утворення в областях розривів речовини електричного поля напруженістю до 107В/см. Таке електричне поле вириває електрони з поверхні матеріалу. Це фізичне явище призводять до того, що наночастинки, знаходячись в потоках електронів набувають поверхневий електричний заряд із знаком «мінус». В результаті, наночастинки набувають антиоксидантні властивості. Наночастинки виступають в якості донорів електронів. Полярні молекули води є акцепторами електронів і створюють наногідратні оболонки за рахунок електростатичного зв'язку із зарядженою поверхнею наночастинок. Оскільки молекули води є диполями, у яких заряди із знаком «плюс» розташовані на ядрах водню, то вони за рахунок електростатичного поля обволікають електричне заряджені наночастинки, утворюючи наногідратні оболонки. Молекули води утримуються навколо наночастинок за рахунок кулонівських сил, що виникають між протонами молекул води і зарядженою поверхнею наночастинки. Кожна пара електронів на поверхні наночастинки утримує одну молекулу води. Молекули води в наногідратних оболонках орієнтовані атомами водню до поверхні наночастинок, а атомами кисню на зовнішню поверхню наногідратної оболонки і утворюють негативно заряджений зовнішній шар наногідратної оболонки. На другому етапі здійснюють стабілізацію наночастинок шляхом заміщення лігандів в наногідратних оболонках молекулою органічної речовини з водного екстракту біологічних клітин. Для цього використовують водний екстракт біологічних клітин. Біологічні клітини є рослинними, або тваринними клітинами, або клітинами мікроорганізмів. В результаті, навколо наночастинки на додаток до наногідратної оболонки, формується нанооболонка з молекул екстрагованих речовин. Наноматеріал набуває високу біосумісність за рахунок використовування в зовнішній координаційній сфері наночастинок молекул екстракту біологічних клітин. Ступенем заміщення молекул води в оболонках наночастинок молекулами екстрагованих речовин легко управляти шляхом зміни концентрації водного екстракту біологічних клітин. 7 Комп’ютерна в ерстка С.Литв иненко 38397 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod of stabilization of nanoparticles of electro-conductive materials
Автори англійськоюKosinov Mykola Vasyliovych, Kaplunenko Volodymyr Heorhiiovych
Назва патенту російськоюСпособ стабилизации наночастиц электропроводных материалов
Автори російськоюКосинов Николай Васильевич, Каплуненко Владимир Георгиевич
МПК / Мітки
МПК: B82B 3/00, B01J 13/00
Мітки: спосіб, матеріалів, електропровідних, наночастинок, стабілізації
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-38397-sposib-stabilizaci-nanochastinok-elektroprovidnikh-materialiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб стабілізації наночастинок електропровідних матеріалів</a>
Попередній патент: Двигун
Наступний патент: Нанокоректор мікроелементного складу на основі наночастинок біогенних і благородних металів
Випадковий патент: Фармацевтична вагінальна композиція та її застосування