Forskere bruger et teflonrør til at lave en billig, simpel reaktor til silicapartikelsyntese

Forskere i Australien og Kina har foreslået en innovativ og omkostningseffektiv ny metode til at skabe silicaperler, som har en række nøgleanvendelser, lige fra nanomedicin og bioimaging til produktion af papir og poleret beton.

Syntesen af ​​silicapartikler til eksperimentel og industriel brug begyndte i 1960'erne, og foregår normalt i store partier, hvor kontrolleret doping for at fremkalde funktionalitet er vanskeligt.

Kontrol af synteseparametrene kan opnås gennem dyre og tidskrævende mikrofluidiske reaktorer i lille skala, der kræver fotolitografi, ætsning, binding, og sprøjtestøbning, som er tilbøjelige til at tilstoppe.

Nu, en overraskende enkel ny tilgang er blevet demonstreret, og kunne anvendes til forskellige applikationer til en lav pris og med en høj grad af pålidelighed.

Forskere ved ARC Center of Excellence in Exciton Science, baseret på University of Melbourne, og arbejde med kolleger på South China Normal University, konstrueret en flowsynteseanordning ved hjælp af en polytetrafluorethylen (PTFE), eller "Teflon, " rør viklet omkring en stang og forbundet til to sprøjter. Deres resultater er blevet offentliggjort i Chemical Engineering Journal .

Nøglen til succesen med denne tilgang er en spiralkanal, som fremmer vortex-strømningsegenskaber, og denne type fluidstrøm fremmer ekstremt effektiv blanding af precursorfluiderne.

"Når det sker, har du nu denne meget billige og ret effektive kemiske reaktor, " sagde den tilsvarende forfatter Dr. Eser Akinoglu.

"Når du har væskerne i et rør, der er spiralformet, så på grund af disse hvirvler, de blandes meget hurtigt og … den overordnede reaktion er mere homogen, produktet er homogent, og silicapartiklerne har en ensartet størrelse og form."

Selvom denne nye mekanisme næppe vil erstatte serieproduktion i industriel skala til fremstilling af rene silicapartikler, det kunne godt konkurrere med den mikrofluidiske tilgang, der bruges til at syntetisere silica nanopartikler til specialiserede, niche applikationer, såsom silicapartikler 'doteret' med farverige farvestoffer eller indkapslende kvanteprikker til fluorescens.

"Fra et materialeomkostningsperspektiv, det er meget rimeligt, " sagde Dr. Akinoglu.

"For fremtiden, denne flowsyntesemetode er ideel til introduktionen af ​​nye komponenter i reaktionen ... du kan putte noget andet i denne flow for at blande sammen med hele processen, og den vil så blive indkapslet i disse silicapartikler."