Rays Universiteti tərəfindən

Andrew Zinin tərəfindən redaktə edilmişdir

 Redaktorların qeydləriPulickel Ajayan və Xiang Zhang. Kredit: Jeff Fitlow/Rays Universiteti

Sənaye borularında mineral çöküntülər əhəng qatının çaydanın içərisinə yığılması kimi ⎯ yalnız daha böyük və daha bahalı miqyasda əmələ gəlir. Mineral miqyası su və enerji sistemlərində əsas problemdir, burada axını yavaşlatır, avadanlıqları gərginləşdirir və xərcləri artırır.

Rays Universitetinin mühəndisləri tərəfindən aparılan yeni bir araşdırma göstərir ki, laboratoriyada yetişdirilmiş almaz örtükləri problemi həll edə bilər, kimyəvi əlavələrə və mexaniki təmizləməyə alternativ təmin edir, hər ikisi yalnız müvəqqəti rahatlama təklif edir və ətraf mühit və ya əməliyyat baxımından mənfi cəhətləri daşıyır.

Materialşünaslıq və nanoemühəndislik üzrə köməkçi tədqiqat professoru və Rays postdoctoral tədqiqatçısı Yifan Zhu ilə birlikdə tədqiqatın birinci müəllifi Xiang Zhang dedi: “Bu məhdudiyyətlər səbəbindən təbii olaraq miqyas formalaşmasına davamlı müdaxilə olmadan müqavimət göstərə bilən materiallara maraq artır”. “Bizim işimiz öz-özünə “təmiz qala” bilən örtük materialını müəyyən etməklə bu təcili ehtiyacı həll edir.”

Almaz sərtliyi, kimyəvi dayanıqlığı və yüksək istiliyə tab gətirmə qabiliyyəti ilə məşhurdur ⎯ keyfiyyətlər onu artıq tələbkar sənaye şəraitlərində faydalı edir. Əvvəlki tədqiqatlar göstərdi ki, almaz bioloji çirklənməni və bakteriya böyüməsini dayandıra bilər, lakin onun mineral miqyasını azaltma potensialı sistematik olaraq araşdırılmamışdır.

Tədqiqatçılar almaz filmləri mikrodalğalı plazma kimyəvi buxar çökdürmə və ya bərk örtük yaratmaq üçün qazdan istifadə edən MPCVD üsulu ilə yetişdirdilər: Metan və hidrogen qazları mikrodalğalı radiasiyanın atomları isti plazma vəziyyətinə gətirdiyi bir kameraya qidalandı. Bu, qaz molekullarını parçaladı, silikon vafli üzərində yerləşmiş və almazın sıx şəkildə yığılmış strukturuna bağlanan karbon atomlarını sərbəst buraxdı. Tədqiqatçılar böyümədən sonrakı müalicələri tətbiq etməklə almazın səthinin kimyasını onun əmələ gəlməsinə uyğunlaşdıra bildilər.

Məqsədləri bu incə səth dəyişikliklərinin mineral miqyasının ilkin olaraq necə baş verdiyinə təsir edib-etmədiyini yoxlamaq idi. Bir versiya ⎯ azotla bitən almaz ⎯ performans baxımından seçildi: O, oksigen, hidrogen və ya flüorla işlənmiş almazdan daha kiçik miqyasda toplandı və mikroskopiya digər səthlərin sıx təbəqələr əmələ gətirdiyi yalnız səpələnmiş kristal klasterləri göstərdi.Xiang Zhang, mikrodalğalı plazma kimyəvi buxar çökmə qurğusu ilə. Kredit: Jeff Fitlow/Rays Universiteti

Molekulyar simulyasiyalar davranışı izah etməyə kömək etdi. Azot, almazda sıx bağlanmış su molekulları təbəqəsinin əmələ gəlməsini təşviq edərək, mineral ionların yapışmasını və miqyasının qurulmasını çətinləşdirən bir maneə yaradır.

Tədqiqatçılar eyni kimyanı elektrokimyəvi sistemlərdə istifadə edilən bor qatqılı almaz elektrodlarına tətbiq ediblər. Bu elektrodlar performansını itirmədən təxminən yeddidə bir miqyas topladı.

Qarışıq mikroskopiya, kimyəvi analiz və yapışma ölçmələri nəinki miqyasın əmələ gəldiyini, həm də onun nə qədər möhkəm yapışdığını da ələ keçirdi. “Belə hərtərəfli tədqiqat əvvəllər yüksək keyfiyyətli almaz plyonkalarının qiyməti və mövcudluğu, eləcə də texnologiyanın bu yaxınlarda mümkün etdiyi etibarlı səth müalicəsi üsulları ilə məhdudlaşırdı” dedi.

Pulickel Ajayan, Benjamin M. və Mary Greenwood Anderson, Mühəndislik və Materiallar üzrə professor, “Bu tapıntılar buxarla yetişdirilən, qənaətcil, polikristal almaz filmləri suyun duzsuzlaşdırılması, enerji sistemləri və mineral yığılmasının problem olduğu digər sənayelərdə geniş potensiala malik güclü, uzunmüddətli anti-miqyaslı material kimi müəyyən edir.

Jun Lou, Karl F. Hasselmann Material Elmləri və Nanoemühəndislik Professoru, “örtünün genişlənə bilən və çox yönlü çökmə prosesi də onu müxtəlif sənaye sektorları üçün çox cəlbedici edir” dedi.

Ajayan, Lou və Zhang tədqiqatın müvafiq müəllifləridir.

Daha çox məlumat: Xiang Zhang et al, Antiscaling Coatings üçün Azotla Sonlandırılmış Almaz Filmlər, ACS Nano (2025). DOI: 10.1021/acsnano.5c13554

Jurnal məlumatı: ACS Nano 

Rays Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir