Bilimsel Araştırma için Ultrafine Nano 316L Paslanmaz Çelik Tozu

Bu malzeme, en az bir boyutu nanometre ölçeğinde (1-100 nm) olan veya tozun "ultra ince" (tipik olarak 100 nm ila 1 mikron) olarak sınıflandırıldığı 316L paslanmaz çelik parçacıklarından oluşur. Olağanüstü yüksek yüzey alanı ve benzersiz nano ölçekli fenomenleriyle karakterizedir.

Parçacık Boyutu: Tipik olarak bir D50 < 1 mikron (1000 nm), genellikle 50-500 nm aralığında önemli bir fraksiyonla belirtilir. Gerçek nanopowder'lar bir D50'ye sahip olacaktır < 100 nm.

Sentez yöntemine göre değişebilir. Yaygın formlar şunlardır:

• Küresel: Paketleme ve düzgün sinterleme için idealdir.
• Pul benzeri: İletken mürekkeplerde ve kaplamalarda kullanılır.
• Düzensiz: Belirli kimyasal yöntemlerden kaynaklanabilir.

Temel Özellik - Yüksek Yüzey Alanı/Hacim Oranı: Bu, geleneksel tozdan en kritik farklılaştırıcıdır. Kimyasal reaktiviteyi büyük ölçüde artırır, sinterleme sıcaklıklarını düşürür ve manyetik, katalitik ve mekanik özellikleri değiştirebilir.

Nano 316L toz üretmek karmaşık ve maliyetlidir, genellikle araştırma için küçük partiler halinde yapılır.

• Sol-Jel Sentezi: Metal öncülleri (Fe, Cr, Ni, Mo tuzları) çözülür, jelleştirilir ve daha sonra alaşım tozunu oluşturmak için yüksek sıcaklıklarda hidrojen altında indirgenir. Mükemmel kimyasal homojenliğe izin verir.
• Kimyasal İndirgeme: Bileşen metallerin tuzları, güçlü bir indirgeyici madde kullanılarak bir sıvı çözeltide indirgenir. Bu, bazen topaklanmış çok ince parçacıklar üretebilir.

• Lazer Ablasyon: Bir toplu 316L hedef, kontrollü bir atmosferde (örneğin, argon) yüksek güçlü bir lazerle buharlaştırılır. Buhar, nano boyutlu parçacıklara yoğunlaşır. Bu, çok yüksek saflıkta, küresel tozlar üretir.
• Kıvılcım Erozyonu: Bir dielektrik sıvıda iki 316L elektrot arasındaki elektrik kıvılcımları, malzemeyi aşındırarak ince küresel parçacıklar oluşturur.
• Ultra İnce Sınıflandırmalı Gelişmiş Gaz Atomizasyonu: Özel gaz atomizasyonu, daha sonra siklonlar veya sınıflandırıcılar kullanılarak titizlikle ayrılan küçük bir ultra ince toz fraksiyonu üretebilir.

Nano 316L tozunun benzersiz özellikleri, yeni araştırma alanlarına kapı açmaktadır:

• Sinterleme Çalışmaları: alan destekli sinterleme (FAST/SPS) veya flaş sinterleme yoğunlaşma için yüksek itici güç nedeniyle önemli ölçüde azaltılmış sıcaklık ve sürelerde mekanizmalarını araştırmak.
• Boyut Etkisi Çalışmaları: Mekanik özelliklerin (sertlik, akma dayanımı), manyetik davranışın ve difüzyonun nano ölçekte nasıl değiştiğini araştırmak.

• Nano-Metal Enjeksiyon Kalıplama (Nano-MIM): Mikro-elektromekanik sistemler (MEMS) ve mikro-robotik için ultra ince özelliklere ve ultra pürüzsüz yüzey finişlerine sahip mikro bileşenler geliştirmek.
• Nanoyapılı Toplu Malzemelerin İmalatı: Olağanüstü mukavemet ve radyasyon direncine sahip olabilen nano taneli mikro yapıları olan toplu bileşenler oluşturmak için nano tozları birleştirmek.

• İlaç Dağıtımı ve Hipertermi: Terapötik ilaçları bağlamak için nanoparçacıkları işlevselleştirmek. Manyetik özellikleri, kanser tedavisi (manyetik hipertermi) için bir hedefe yönlendirilmelerini ve alternatif bir manyetik alanla ısıtılmalarını sağlar.
• Biyo-görüntüleme: MRI gibi gelişmiş görüntüleme teknikleri için kontrast maddeler olarak nanoparçacıkların kullanılması.
• Nanoyapılı İmplant Kaplamaları: Geleneksel implantlar üzerinde biyo-uyumlu, antibakteriyel ve gelişmiş osseointegratif kaplamalar oluşturmak.

• Katalizör Desteği: Hidrojen evrimi veya oksijen indirgemesi gibi reaksiyonlarda diğer katalitik malzemeler için bir destek olarak yüksek yüzey alanını kullanmak.
• Pil ve Yakıt Hücresi Araştırması: Yeni nesil enerji depolama ve dönüştürme cihazlarında iletken bir katkı maddesi veya katalizör olarak kullanımını araştırmak.

Nano tozların kullanımı, geleneksel tozlar için olanların ötesinde sıkı güvenlik protokolleri gerektirir.

• Piroforiklik ve Patlayıcılık: Ultra ince metal tozları genellikle son derece piroforiktir. Hava ile temas ettiğinde kendiliğinden yanabilirler. Bir inert atmosferde (örneğin, argon dolu bir eldiven kutusunda) saklanmalı ve kullanılmalıdır.
• Sağlık Tehlikesi (Nanotoksikoloji): Nanoparçacıklar solunabilir, biyolojik bariyerlere nüfuz edebilir ve henüz tam olarak anlaşılmayan önemli sağlık riskleri oluşturabilir. Laboratuvarlar şunları kullanmalıdır:
  • Uygun Mühendislik Kontrolleri: Sınıf II veya III Biyogüvenlik Kabinleri veya eldiven kutuları.
  • Kişisel Koruyucu Ekipman (KKD): P100 filtreli solunum cihazları, eldivenler ve laboratuvar önlükleri.
• Depolama: Nanomalzeme ve piroforik olarak açıkça etiketlenmiş, kapalı, inert gaz dolu kaplarda saklanmalıdır.

Bu malzeme ile çalışırken, araştırmacılar tipik olarak şunları ölçeceklerdir:

• Parçacık Boyutu ve Morfoloji: Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Dinamik Işık Saçılımı (DLS).
• Yüzey Alanı: Brunauer-Emmett-Teller (BET) yüzey alanı analizi.
• Kristal Yapısı: X-ışını Kırınımı (XRD).
• Kimyasal Bileşim: Endüktif Eşleşmiş Plazma (ICP) spektroskopisi, Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS).
• Sinterleme Davranışı: Isıtma sırasında büzülmeyi incelemek için dilatometri.