Prezentacja programu PowerPoint

Transkrypt

2013-06-12
Konsolidacja Nanoproszków
I - Formowanie
Konsolidacja Nanoproszków - Formowanie
Zastosowanie Nanoproszków
• w stanie zdyspergowanym – katalizatory, farby, wypełniacze …
• w stanie zestalonym(?):
• układy porowate – katalizatory, sensory, elektrody, …
• układy bezporowate (gęste) – stopy, spieki, …
• układy uporządkowane – elektronika, optyka, optoelektronika, …
Konsolidacja
• spadek rozwinięcia powierzchni właściwej;
• wzrost wielkości cząstek (efekt Ostwalda + spiekanie);
• metody:
• 3-D: prasowanie, odlewanie, osadzanie, …
• 2-D: osadzanie na powierzchni, …
• 1-D: wzorce liniowe, cząstki dipolowe(?), …
1
2013-06-12
Konsolidacja
Przyczyny konsolidacji – oddziaływania pomiędzy cząstkami proszku lub
cząstek z podłożem:
• Oddziaływania długozasięgowe;
• ruchy Browna,
• siły kapilarne,
• ciśnienie hydrostatyczne i napięcie powierzchniowe,
• siły zewnętrzne (ciśnienie, elektrostatyczne, grawitacja, …).
• Oddziaływania krótkozasięgowe:
• siły van der Waals’a,
• mostki cieczowe,
• wiązania chemiczne
• Temperatura
• - spiekanie.
Formowanie 3D
Prasowanie – suchy proszek (budowa wewnętrzna?), siła zewnętrzna,
przemieszczanie się ziaren względem siebie i ścian matrycy (opory?), …
wymagane ciśnienie
prasowanie
na sucho
Jakie są konsekwencje
niejednorodności układów
skonsolidowanych?
prasowanie
z mas półsuchych
formowanie
plastyczne
0
10
20
30
zawartość wody, %
odlewanie
z gęstw
20
Formowanie 3D
Dlaczego ważna jest maksymalna jednorodność uformowanego materiału?
efekt
mala zmiana wielkosci
duzy efekt
duza zmiana wielkosci
maly efekt
wielkosc czastki
2
2013-06-12
Formowanie 3D
Prasowanie – konsekwencje tarcia
Prasowanie – budowa wewnętrzna proszków
 
9  1  Vp   F 



8  Vp   d 2 
Formowanie 3D
Krzywa prasowania
1 – proszek otrzymany metodą hydrotermalną – mniejsze ziarna;
2 – proszek otrzymany metodą prażenia żelu – większe ziarna;
Formowanie 3D
PRZYCZYNA?
Krzywa prasowania
3
2013-06-12
Formowanie 3D
Jakie są rozwiązania?
gestosc
Krzywa prasowania
cisnienie, log P
Formowanie 3D
Prasowanie – Pulsujące Pole Magnetyczne (MPC)
Rozładowanie ładunku elektrycznego (bateria kondensatorów) w cewce
magnetycznej, pulsujące pole magnetyczne wytwarza siłę dośrodkową,
ciśnienie nawet do kilku GPa.
TiO2
Formowanie 3D
Prasowanie – Ultradźwiękowa Fala Akustyczna
Ultradźwięki wprawiają w drgania cząstki proszku w trakcie prasowania,
moc generatora do kilku kW,
4
2013-06-12
Formowanie 3D
Prasowanie – Ultradźwiękowa Fala Akustyczna
3Y-TZP, 240 MPa, 1 kW, 1345°C
Wolfram, 250 MPa, 20 kHz
Formowanie 3D
Prasowanie filtracyjne
Formowanie 3D
Prasowanie filtracyjne
5
2013-06-12
Formowanie 3D
Gęstwy i masy plastyczne
Metoda formowania
Mechanizm konsolidacji
Odlewanie
Przepływ cieczy do porowatej formy
wywołany siłami kapilarnymi
Kształt wyrobu
Złożony, 3D,
cienkościenny
Prasowanie
filtracyjne
Przepływ cieczy przez porowaty filtr
wywołany przyłożonym ciśnieniem
Prosty, 3D
Konsolidacja
osmotyczna
Przepływ cieczy przez błonę
półprzepuszczalną wywołany różnicą
ciśnienia osmotycznego
Prosty, 3D
Odlewanie taśm
Usuwanie cieczy poprzez
odparowanie
Prosty, 2D, warstwy
Robocasting*
Usuwanie cieczy poprzez
odparowanie
Złożony, 3D
A. Usuwanie cieczy
B. Ruch cząstek
Odlewanie
odśrodkowe
Ruch cząstek wywołany przyłożoną
siłą grawitacyjną
Złożony, 3D
Osadzanie
elektroforetyczne
Ruch cząstek wywołany przyłożonym
polem elektrycznym
Prosty, 2D lub 3D
Formowanie
wtryskowe z zawiesin
wodnych
(Aqueous injection
moulding)
Organiczne, fizyczne żele tworzą się
w odpowiedzi na zmianę
temperatury
Złożony, 3D
Odlewanie żelowe
(Gelcasting)
Organiczna sieć z wiązaniami
krzyżowymi tworzy się w
następstwie reakcji chemicznej
Złożony, 3D
Kierowana koagulacja
(Direct coagulation
casting)
Żel koloidalny tworzy się na drodze
flokulacji
Złożony, 3D
Robocasting*
Żel koloidalny tworzy się na drodze
flokulacji
Złożony, 3D
C. Żelowanie
Formowanie 3D
Gęstwy i masy plastyczne
Zależność odległości między
cząsteczkami od ich udziału
objętościowego w zawiesinie.
Efektywna objętość części stałych
w zawiesinie w funkcji rzeczywistej
zawartości
cząstek o
różnych
promieniach
Formowanie 3D
Suszenie produktów syntezy zol-żel
 1
1
pc    cos    

 R1 R2 
Siły kapilarne (pory!) powodują, w łagodnych warunkach, kolaps struktur
żelowych – powstaje kserożel;
6
2013-06-12
Formowanie 3D
Superkrytyczne suszenie produktów syntezy zol-żel
Usuwanie cieczy w warunkach termodynamicznych powyżej punktu
krytycznego cieczy – powstaje aerożel;
Suszenie „normalne”
Suszenie superkrytyczne
Zamrażanie - sublimacja
porowatość – 75-99%,
powierzchnia właściwa >1 000 m2/g,
przeźroczystość,
Formowanie 2D
Powlekanie przez zanurzenie (dip coating)
Formowanie 2D
Powlekanie przez zanurzenie (dip coating)
7
2013-06-12
Formowanie 2D
Osadzanie aerozolu – z zawiesiny, lub stopu; osadzanie naturalne lub w
polu elektrycznym; grzane podłoże lub gaz.
Formowanie 2D
Osadzanie elektroforetyczne – zawiesina w cieczy polarnej, naładowane
cząstki proszku wędrują w polu elektrycznym do jednej z elektrod; gęstość
upakowania <74%; efekt zależy od koncentracji cząstek, potencjału zeta,
natężenia pola elektrycznego; wolny proces prowadzi do większego
upakowania;
Formowanie 1D
Produktami formowania struktur jednowymiarowych są włókna, nanopręty, nano-rurki a więc metody formowania są takie same jak metody
otrzymywania pojedynczych elementów, np. osadzanie zol-żel na
anodyzowanym aluminium
TiO2
zol-żel + elektroforeza
8
2013-06-12
Formowanie 1D
9

Prezentacja programu PowerPoint

Transkrypt

Podobne dokumenty

Produkty Simulation Moldflow

3. Formowanie próżniowe Proces ten jest jednym z rodzajów

Konspekt - Gdzie mieszkasz

Formowanie mgieł - Marek Niemiec .com

Od ziarenka do bochenka

METODYKA PRACY NAUCZYCIELA POLONIJNEGO

CP-Cons - Merinosoft

projekt programu „wakacje w gminie sitkówka – nowiny 2012”