VTT Technical Research Centre of Finland Ltd ha sviluppato un nuovo, metodo economico per produrre vari tipi di nanoparticelle metalliche. Le nanoparticelle possono essere utilizzate in applicazioni come inchiostri conduttivi e magnetici, diagnostica medica e dosaggio dei farmaci, adattare le proprietà elettriche e magnetiche dei polimeri e la tecnologia energetica. VTT sta cercando una parte interessata a commercializzare la tecnica.
Il reattore con tecnologia aerosol di VTT per la produzione di nanoparticelle può generare una varietà di particelle di metallo puro, particelle di varie leghe e particelle rivestite di carbonio. Il reattore può produrre in modo efficiente centinaia di grammi o addirittura chilogrammi di nanoparticelle al giorno.
"La domanda ha superato l'offerta nei mercati delle nanoparticelle. Questo è stato un ostacolo allo sviluppo delle applicazioni dei prodotti; i compositi nanometallici sono scarsi e spesso disponibili solo in piccole quantità. Volevamo dimostrare che era possibile produrre nanomateriali in quantità considerevoli conveniente, " commenta Ari Auvinen di VTT, capo del gruppo di ricerca.
Quando si sviluppa il reattore, l'obiettivo era quello di raggiungere una cifra di produzione di 200-3, 000 grammi al giorno. Questo è già stato chiaramente superato. A causa dello spreco di materiale estremamente ridotto dovuto all'utilizzo di questa attrezzatura, la produzione telecomandata può essere mantenuta per diversi giorni. Nella maggior parte dei casi, la produzione industriale di nanoparticelle metalliche comporta la riduzione chimica in soluzioni liquide, che richiede la progettazione di soluzioni specifiche del prodotto. sintesi del plasma, che consuma grandi quantità di energia e comporta un notevole spreco di materiale, è un altro metodo generalmente utilizzato.
Nella progettazione del reattore sviluppato da VTT, la scalabilità e l'economicità del processo di sintesi sono stati criteri chiave. Per questa ragione, la sintesi viene eseguita sotto pressione dell'aria a una temperatura relativamente bassa. Ciò significa che l'attrezzatura può essere costruita con materiali comunemente usati nell'industria e il consumo di energia è basso. Il processo genera una concentrazione di particelle estremamente elevata, consentendo un'elevata velocità di produzione ma con bassi consumi di gas. Inoltre, anche i sali metallici impuri possono essere utilizzati come materia prima, che mantiene il prezzo basso.
VTT ha dimostrato la funzionalità pratica del suo reattore testando la produzione di vari nanometalli, composti metallici e materiali rivestiti di carbonio. Materiali come magneti rivestiti in carbonio, che possono essere usati come catalizzatori nelle bioraffinerie - diciamo, nella produzione di biocarburanti - sono stati prodotti nel reattore. A seguito di sintesi, i magneti utilizzati come catalizzatori possono essere efficacemente raccolti e riciclati nel processo.
Le nanoparticelle sono state testate anche nella produzione di inchiostri magnetici e inchiostri che conducono elettricità nell'elettronica stampata. Per esempio, VTT è riuscita a utilizzare un inchiostro permalloy per stampare un materiale magneticamente anisotropo, che può essere utilizzato nella produzione di sensori di campo magnetico.
La terza prova di applicazione di VTT ha riguardato la prevenzione della riflessione delle microonde. I test hanno mostrato che la riflessione può essere ridotta anche di 10, 000 volte nei polimeri, aggiungendo particelle che aumentano l'attenuazione delle onde radar.
I ricercatori di VTT ritengono che il reattore abbia molte applicazioni oltre a quelle già citate. Le nanoparticelle di silicio che produce possono persino consentire di aumentare la capacità della batteria al litio di un fattore 10. Altre possibili applicazioni, tutto ciò richiede ulteriori indagini, includono polimeri ad alta permeabilità, nanomagneti per applicazioni di diagnostica medica, materiali per la stampa 3D di articoli in metallo, e materiali a base di silicio per componenti termoelettrici e solari.
