Cum sa faci o nanosheet

Trei dintre cei nouă câștigători locuiesc și lucrează la Dubna. Acest lucru este Paul Apel, șef adjunct FLNR Centrul de Fizică Aplicată (LNR - Laboratorul de reacții nucleare G.N.Florova ;. JINR - Institutul Comun pentru Cercetare Nucleară), doctor în științe chimice; Profesorul Yuri Denisov, consilier al Direcției JINR, doctor în științe tehnice; Dmitry Schegolev, director general adjunct al Trekpor Technologies. Aici a existat ideea de a obține membrane de cale pe acceleratoare care au început să producă îndelung dispozitive pentru plasmafereză la scară industrială. Aceleași membrane de cale tehnologie unică - nanoresheta prin care este ecranat de sânge în timpul plasmafereza - dezvoltat în FLNR înapoi în anii '70. în secolul trecut.

Plasmafereza - îndepărtarea din corp a unei părți din plasma sanguină cu substanțele nocive conținute în ea. Baza metodei plasmeferezei membranare este împărțirea sângelui în fracții utilizând un filtru de plasmă. Filtrul cu plasmă este un dispozitiv steril de unică folosință, compus dintr-un set de membrane poroase de cale. Porii membranei filtrează sângele, separând plasma de celelalte componente ale sângelui. Astfel, în timpul trecerii prin plasma sanguină filtru de plasmă care conține substanțele nocive și balast, este îndepărtat din sânge și alte componente sanguine sunt returnate în vena cu soluția specială plazmozameshchath. Plasmafereza este utilizată pe scară largă în practica clinică. Este recomandat pentru tratamentul a peste 200 de boli. Ca o metodă eficientă de detoxifiere, plasmafereza este utilizat pe scară largă în cardiologie, toxicologie, dermatologie, cosmetică, în tratamentul bolilor infecțioase, boli ale organelor interne și ale organelor respiratorii.

O pistă este o gaură străbătută?

Cei care nu au uitat fizica școlară știu că pista este urmărea unei particule elementare. Dar nu credeți că membranele de cale sunt obținute chiar în momentul în care un fascicul de ioni grei produs de un accelerator se ciocnește cu un film de polimer. Da, particulele se lasă în urme sau, cum spun fizicienii, canalele de distrugeri ale radiațiilor. Dar aceste canale nu au trecut. Adică, piesele nu sunt încă pori.

- Faptul este, spune Pavel Apel, că ionul, care intră în polimer, în drum, își ruinează moleculele în bucăți. Unele piese se dovedesc a fi gazoase. Pe măsură ce se evaporă, ele formează nanofile neconcurente sub formă de mici caverne mici de-a lungul cursului ionului. Ar trebui de asemenea să se țină seama de faptul că în orice polimer, datorită ambalării ne-ideale a macromoleculelor sale, există inițial nanopaluri; cantitatea lor ca proprietate a fiecărui polimer este caracterizată de conceptul de "volum liber". Liniile ionilor cresc semnificativ volumul liber al polimerului. Pentru a elimina bucățile de molecule rupte și a combina nanopulberi, formând prin găuri de o anumită dimensiune, este necesar să se efectueze o gravare chimică după iradierea filmului.

În plus față de volumul liber, există câțiva alți factori care determină gravarea chimică selectivă a piesei și le folosim în mod intenționat în tehnologie. Cu toate acestea, factorul de volum liber este încă decisiv. " De obicei urmări cu membrana selectată poate mai densa polimer cu structura porilor rezultată este foarte diferit de materialul de bază: pista puternică este diferită de compoziția materialului, cu atât mai bine calitatea membranei.

Din punct de vedere tehnologic, totul arată așa. O rolă de film, reîncărcând automat de la un arbore la altul, într-o cameră specială (Figura 1) este iradiată de ioni proveniți de la accelerator. Aici densitatea porilor este dată în centimetri pătrați. Porii sunt distribuiți pe suprafața polimerului, ca și ionii într-un fascicul - într-un mod probabilist.

Apoi, filmul trece etapa fotosensibilizării - este procesată prin radiații ultraviolete. Efectul său asupra rămășițelor moleculelor rupte în piste accelerează ulterior chemarea chimică. Schimbarea tratamentului chimic în procesul de gravare - temperatura, concentrația sau timpul de tratament chimic, este posibil să se stabilească dimensiunea dorită a porilor în membrană. La aceeași instalație, realizăm membrane cu pori de 30 sau 50 nm, 4 sau 7 microni. Aceasta este, în stadiul de tratament chimic, diametrul porilor într-o serie de ordine mai variate.

Accelerator Performance „transformată“ într-o cantitate de produs final depinde de diametrul și densitatea porii membranei. Una valori tipice pentru acceleratoarele LNR este producerea de 100 mp. m de film pe oră. Pentru proiectat performanța „beta“ proiect accelerator este de câteva ori mai mare, deoarece va fi optimizat pentru raportul țintă A / Z (greutate atomică a unui element chimic în taxa de ioni), și nu va mai fi necesară pentru această aplicație „opțiuni“: posibilitatea de a varia câmpul magnetic și alți parametri. În anul de accelerație trebuie să fie capabil să producă până la un milion de metri pătrați de membrane gravat-cale.

Fotografiere cu gaz inert

Filmul este lovit de salalele de ioni de gaze inerte. De ce? "Luăm ioni de gaze inerte din mai multe motive", explică Pavel Apel. "Aceste particule sunt convenabile deoarece, din cauza inerției chimice, nimic nu este răsfățat în sursa de ioni și țintă." Ionii din care elementul ales pentru bombardarea unui polimer depind de mulți factori. De exemplu, de la un accelerator. Ioniile aceluiași gaz pot fi abordate pentru un anumit accelerator, dar pentru altul - nu. Să presupunem, pentru acceleratorul tandem, care sunt accelerate în prima parte a ioni încărcați negativ, atunci ele sunt reîncărcate și accelerate cu o sarcină pozitivă, nu sunt supuse elementele chimice care nu pot produce ioni negativi. Un alt criteriu pentru alegerea unui gaz este greutatea sa atomică. Ionii mai grele, cu atât mai bine „gravată“ au produs piese, și cu atât mai ușor este de a obține pori în domeniul nanometrilor.

Ce determină dimensiunea acceleratorului

Pentru ca producția să fie economică, este necesar un raport optim între costul costurilor de producție și calitatea produsului. Prin urmare, atunci când creați „tehnologice“ pedala de accelerație, pe de o parte, pentru a minimiza consumul de mărimea și puterea, pe de altă parte - energia fasciculului de accelerație ar trebui să fie suficientă pentru a rupe grosimea filmului dorit. Și greutatea atomică a ionilor ar trebui să fie suficient de mare pentru a străpunge o pistă în film cu o încălcare a radiației adecvată. În plus, intensitatea fasciculului ar trebui să fie justificată din punct de vedere economic. Din aceste considerente, sunt aleși acceleratoarele.

Acceleratorul U-400 de la FLNR JINR, unde se efectuează cea mai mare parte a iradierii filmelor polimerice, are un diametru al polului de 4 m și consumă 1,5 MW de energie. Pentru producția industrială acest lucru este un pic cam mult. Prin urmare, acum câțiva ani la FLNR a fost construit un mic ciclotron IC-100 cu un diametru al polului de numai 1 m și cu un consum de energie de aproximativ 150 kW. Energia unui fascicul de ioni de xenon sau krypton în IC-100 este de 1,2 MeV / nucleon. Ea, ca și intensitatea fasciculului, este mai mică decât cea a lui Y-400, dar acest lucru este suficient pentru sarcini practice. Un fascicul de IC-100 rupe filmele polimerice cu o grosime de 20 μm. Prin urmare, pe acest accelerator este posibil să se facă membrane de cale cu grosimea de 1-20 microni. O astfel de mașină pentru producerea membranelor este deja fezabilă din punct de vedere economic - se plătește și este suficient de productivă.

Cu toate acestea, din punct de vedere utilitar, IC-100 este "prea bun". Acceleratorii Laboratorului de Reacții Nucleare al JINR, construind-o, s-au ghidat de ideea de a găzdui numărul maxim de posibilități într-o mărime mică de instalare. Ca întotdeauna în astfel de cazuri, designul funcționează aproape în moduri de limitare. Prin urmare, pentru funcționarea regulată pe tot parcursul anului această mașină nu este optimă. Este mai degrabă un stand universal pentru testarea sarcinilor tehnologice.

Pentru noul complex "Beta", compania "Trackpore Technology" va trebui să construiască un alt accelerator, mult mai performant și foarte simplu, proiectat să utilizeze ioni de numai un singur grad. Acest accelerator are un diametru al polului de aproximativ doi metri. Timp de doi ani va fi proiectat și fabricat.

Tehnologia noastră este unică

După cum sa dovedit, producția de plasmeterizatori pe membranele de cale este doar în Rusia, deși ideea de a obține filme poroase prin iradierea lor cu particule încărcate urmată de gravare este americană. Americanii au început să producă aceste membrane cu ajutorul fragmentelor de fisiune ale reactoarelor nucleare. Fragmentele fisiunii nucleare sunt în cea mai mare parte izotopi radioactivi. Prin urmare, filmul nu poate fi operat timp de mai multe luni după iradiere: trebuie menținut până la atingerea unui nivel acceptabil de radioactivitate. Cu cât densitatea porilor este mai mare, cu atât mai mari sunt problemele legate de radioactivitatea membranelor. Există, de asemenea, o problemă de trecere a utilizării deșeurilor radioactive de gravare a filmului.

Avantajul nostru este de a oferi oferta Academicianul Georgi Nicolaevici Flerov: folosit pentru a produce membrane grinzi de accelerator gravat cu ecartament de ioni grei. Nu există probleme cu radioactivitatea aici. Filmul este absolut sigur imediat după fabricare. În Uniunea Sovietică o astfel de metodă pentru producerea de membrane de cale a fost realizată pentru prima dată în lume. Treptat, în anii '90. după FLINR JINR și altele au trecut la producția de membrane de cale cu ajutorul acceleratoarelor. Și astăzi puținele companii din lume, care produc membrane de cale, ceea ce le face ca noi - folosind acceleratoare. Iar numai Rusia deține acum tehnologia plasmeferezei cu ajutorul acestor membrane. Doar Dubna.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Cum sa faci o nanosheet

Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: