Инженеры говорят, что с помощью контролируемого применения кислорода и относительно низких температур они могут расплавить металл, медленно перемещая наиболее реактивные компоненты на поверхность, где они образуют сталагмитоподобные шипы оксидов металлов.
Это оставляет наименее реактивные компоненты в очищенном жидком ядре, окруженном хрупкими шипами из оксида металла, «чтобы создать так называемую структуру« корабль в бутылке »», – сказал Мартин Туо, руководитель исследовательского проекта и доцент кафедры материаловедения и инженерии в Университете штата Айова.
«Структура, образующаяся при расплавлении металла, аналогична заполненным пещерным структурам, таким как сталактиты или сталагмиты», – сказал Туо. «Но вместо воды мы используем окисление для создания этих структур."
Статья с описанием новой технологии «Видообразование, расплавление и очистка на основе пассивации» была недавно опубликована в журнале Materials Horizons.
Фонды стартапов университета и часть U.S. Грант Министерства энергетики США по исследованию инноваций в сфере малого бизнеса поддержал разработку технологии.
Туо отметил, что этот проект является полной противоположностью предыдущей работе его исследовательской группы по разработке припоя без нагрева.
«Мы хотели сделать припой без нагрева», – сказал он. "Этим мы хотим, чтобы все развалилось."
Но не просто развалиться.
Туо и инженеры его исследовательской группы хотят точно контролировать, как и где компоненты сплава разваливаются или расплавляются.
"Это как быть металлическим шептателем", – сказал он. "Мы делаем все так, как хотим."
В своей статье инженеры предложили более точное описание: «Эта работа демонстрирует контролируемое поведение поверхностного окисления в металлах и его потенциал при разработке новых структур частиц или очистке / удалении сплавов.
Регулируя окисление через температуру, парциальное давление окислителя, время и состав, баланс между реакционной способностью и термической деформацией обеспечивает беспрецедентную морфологию."
Эти беспрецедентные формы и структуры могут быть очень полезны.
«Нам нужны новые методы восстановления драгоценных металлов из электронных отходов или смешанных металлических материалов», – сказал Туо. «Здесь мы демонстрируем, что традиционные электрохимические или высокотемпературные методы (выше 1832 градусов по Фаренгейту) могут не понадобиться при очистке металлов, поскольку реакционная способность металла может использоваться для разделения."
Туо сказал, что технология окисления хорошо работает при температурах от 500 до 700 градусов по Фаренгейту. («Это делается в духовке и заставляет металлы разделяться», – сказал он.)
Помимо очистки и извлечения металлов, эту новую идею можно также применить к спецификациям металлов – способности диктовать создание и распространение определенных металлических компонентов. Одним из вариантов использования может быть производство сложных катализаторов для управления многоступенчатыми реакциями.
Допустим, химикам нужен катализатор из оксида олова, а затем катализатор из оксида висмута. Они начнут со сплава с оксидом висмута, похороненным под оксидом олова. Они проведут реакцию с катализатором из оксида олова.
Затем они поднимут температуру до такой степени, что оксид висмута выйдет на поверхность в виде шипов. И затем они запустят реакцию с катализатором оксида висмута.
Thuo приписывает разработку новой технологии работе с талантливыми студентами и двумя сотрудниками.
«Мы очень медленно строили эту грандиозную идею», – сказал он. "И работая вместе, мы смогли преодолеть этот пробел в знаниях."