과학자들은 테플론 파이프를 사용하여 실리카 입자 합성을 위한 저렴하고 간단한 반응기를 만듭니다.

2020년 7월 1일

ARC 엑시톤 과학 우수 센터

호주와 중국의 연구원들은 나노의학 및 바이오이미징에서부터 종이 및 광택 콘크리트 생산에 이르기까지 다양한 주요 용도를 갖는 실리카 비드를 생성하는 혁신적이고 비용 효과적인 새로운 방법을 제안했습니다.

실험 및 산업 용도를 위한 실리카 입자의 합성은 1960년대에 시작되었으며 일반적으로 기능성을 유도하기 위한 제어된 도핑이 어려운 대규모 배치로 수행됩니다.

합성 매개변수의 제어는 막히기 쉬운 포토리소그래피, 에칭, 접합 및 사출 성형이 필요한 비용과 시간이 많이 소요되는 소규모 미세유체 반응기를 통해 달성할 수 있습니다.

이제 놀랍도록 간단한 새로운 접근 방식이 시연되었으며 저렴한 비용과 높은 수준의 신뢰성으로 다양한 애플리케이션에 채택될 수 있습니다.

멜버른 대학에 기반을 둔 ARC 엑시톤 과학 센터의 연구원들은 남중국 사범 대학의 동료들과 협력하여 막대에 감긴 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 "테플론" 파이프를 사용하여 유동 합성 장치를 만들었습니다. 두 개의 주사기에 연결됩니다. 그들의 결과는 화학 공학 저널(Chemical Engineering Journal)에 게재되었습니다.

이 접근 방식의 성공의 열쇠는 소용돌이 흐름 특성을 촉진하는 나선형 채널이며, 이러한 유형의 유체 흐름은 전구체 유체의 매우 효율적인 혼합을 촉진합니다.

"이런 일이 발생하면 이제 매우 저렴하고 매우 효율적인 화학 반응기를 갖게 됩니다"라고 해당 저자인 Eser Akinoglu 박사는 말했습니다.

"나선형 튜브에 유체가 있으면 이러한 소용돌이로 인해 매우 빠르게 혼합되고… 전체 반응이 더욱 균질해지고 제품도 균질하며 실리카 입자는 균일한 크기와 모양을 갖게 됩니다."

이 새로운 메커니즘이 순수한 실리카 입자 생성을 위한 산업 규모의 배치 제조를 대체할 가능성은 없지만, 다채로운 염료로 '도핑된' 실리카 입자와 같은 특수한 틈새 응용 분야를 위해 실리카 나노입자를 합성하는 데 사용되는 미세 유체 접근 방식과 충분히 경쟁할 수 있습니다. 형광을 위한 양자점 캡슐화.

"재료 비용의 관점에서 볼 때 이는 매우 합리적입니다"라고 Akinoglu 박사는 말했습니다.

"미래를 위해 이 흐름 합성 방법은 반응에 새로운 구성 요소를 도입하는 데 이상적입니다. 이 흐름에 다른 것을 넣어 전체 공정과 함께 혼합한 다음 실리카 입자에 캡슐화할 수 있습니다."

추가 정보: Hui Yanget al. 단분산 실리카 입자의 높은 처리량 합성을 위한 PTFE 나선형 모세관 마이크로반응기, 화학 공학 저널(2020). DOI: 10.1016/j.cej.2020.126063

ARC 엑시톤 과학 우수 센터 제공