19/01/2016 - Perovskita Nanopartikel zur Verbesserung der Wärmeübertragung in die Materialien

Menéame

Forscher Institut für Nanowissenschaften von Aragonien (INA) der Universität Zaragoza und des Unternehmens Syngaschem (Holland) haben die wissenschaftlichen Grundlagen für die Schaffung von Nano-Sensitiv für Mikrowellenstrahlung entwickelt.

Dies würde die Wirksamkeit der Strahlungsabsorption verbessern und die Konzentration der Energie auf spezifische Standorte ermöglichen und unter bestimmten Umständen einen bestimmten Punkt innerhalb eines Materials erwärmen, ohne die Umgebung zu beeinträchtigen.

Eine hoch lokalisierte Erwärmung ist sehr schwierig: Sie sind aufgrund ihrer eigenen Natur und ihrer üblichen Wärmeübertragungsmechanismen wie Fahren oder Konvektion nicht in der Lage, hohe Raumpräzision zu liefern. Das Problem wird noch komplizierter, wenn es darum geht, die Energie genau zu bestimmten Orten innerhalb eines Materials zu bringen. In diesem Fall wird die selektive Wechselwirkung von Nanopartikeln mit elektromagnetischen Feldern die am besten geeignete Option, und nur sie ist in der Lage, Nanogenauigkeit zu liefern.

Perovskita-Nanopartikel

Insbesondere bei dieser Forschung wurden Nanomaterialien (Perovskita-Nanopartikel mit einer definierten Zusammensetzung) entwickelt, die als Strahlungssenken fungieren und eine außerordentlich wirksame Reaktion auf Mikrowellenstrahlung ermöglichen, wobei die Heizgeschwindigkeiten über 650oC/s gemessen werden.

Die Zeitschrift Nano Energy veröffentlicht die Ergebnisse der Studie "Nano-Heaters: New Insights on the outstanding deposition of energy on perovskite nanoparticles," an der die Forscher Miguel Escuin, Nuria Navascués, Könige Mallada und Jesus Santamaria vom NA in Zusammenarbeit mit José Gracia, derzeit in der Firma Syngaschem, teilnahmen.

Die ersten Ergebnisse wurden auf die Induktion von Hot-Points zur Katalisierung der Verbrennung in Schadstoffbeseitigungsverfahren ausgerichtet. Typischerweise befinden sie sich in sehr niedrigen Konzentrationen (Teile pro Million), und ihre Verbrennung bedeutet, die gesamte Gasmasse auf die erforderliche Temperatur, mehrere hundert Grad zu erwärmen. "Das heißt, wir wollen zum Beispiel Moleküle beseitigen, die für den schlechten Geruch verantwortlich sind, der 20 Teile pro Million beträgt. Um diese 20 Schadstoffe zu verbrennen, müssen wir auch die 999.980 Luftteile erhitzen, die sie begleiten, eine Energieverschwendung. Die Idee wäre, die Energie nur an den Ort zu übertragen, an dem sie benötigt wird (Katalysator), und die Schadstoffe dort zu konzentrieren, um den Rest der Gasmasse nicht zu erhitzen," erklärt Jesus Santamaria, stellvertretender Direktor der INA und Professor für Chemietechnik an der Universität von Zaragoza.

Obwohl die ersten Forschungsergebnisse genutzt wurden, um Verbrennungsprozesse zu katalysieren, gibt es eine Vielzahl potenzieller Anwendungen in Bereichen, die von der Zündung von Energiematerialien bis hin zu medizinischen Behandlungen reichen. So wurden bislang Magnet- oder Metallnanopartikel für Hyperthermieanwendungen (z. B. zur Zerstörung von Tumoren durch Erhitzung von innen) mit Hilfe von Magnetfeldern oder Lasern untersucht, um die gewünschten Temperaturerhöhungen zu erzeugen. Diese Studie ermöglicht es, die Möglichkeiten der Erwärmung mit Nanogenauigkeit, einschließlich Mikrowellenfeldern, erheblich zu erweitern.

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Aragon erforscht

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