(Nanowerk Haberleri) Minyatür özelliklere sahip bir şablon tarafından yönlendirilen, kendiliğinden birleşen katılaşan ötektik malzemeler, şablonun neden olduğu difüzyon ve termal gradyanların bir sonucu olarak benzersiz mikro yapılar ve desenler gösterir. Şablon, malzemeyi düzenli bir düzende katılaşmaya zorlamaya çalışsa da, şablon çok fazla ısı taşıdığında katılaşma sürecine müdahale edebilir ve uzun menzilli desende düzensizliğe neden olabilir. Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi ve Michigan Ann Arbor Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, neredeyse hiç ısı taşımayan ve dolayısıyla kalıp malzemenin kendisi ile katılaşan ötektik malzeme arasındaki ısı transferini durduran bir kalıp malzemesi geliştirdiler. Bu, şablonun çok düşük ısı iletkenliğine sahip bir malzemeden oluşturulmasıyla gerçekleştirildi ve sonuçta oldukça organize, kendi kendine birleşen mikro yapılar elde edildi. "Bu araştırmanın en önemli yeniliği, ısı akışını dikkatle kontrol etmemizdir. Isı akışını kontrol ederek desen eskisinden çok daha iyi ve düzenli hale gelir çünkü daha fazla parametreyi kontrol ediyoruz. Malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü ve Malzeme Araştırma Laboratuvarı direktörü Paul Braun, doktora sonrası araştırmacı Sung Bum Kang ile birlikte bu araştırmayı yönetti. Şablona yönelik ötektik katılaşma sürecinin şematik gösterimi. Sıvı (altın) AgCl (mavi)-KCl (siyah) ötektik sistemi sütun şablonu aracılığıyla katılaşır. (Resim: Grainger Mühendislik Koleji) Bu araştırmanın sonuçları dergide yayınlandı Gelişmiş malzemeler (“Termal Olarak Tasarlanmış Şablonlar İçinde Şablona Yönelik Katılaştırma Yoluyla Yüksek Derecede Düzenlenmiş Ötektik Mezoyapılar”). Ötektik malzemeler, her iki bileşenin erime noktasından daha düşük bir erime noktasına sahip olan homojen bir karışımdır. Ötektik sistemlerin yaygın örnekleri arasında lehim (kurşun ve kalay karışımı) ve tuz (sodyum klorür) ve su karışımları bulunur. Ötektik karışımlar sıvı fazdan soğutulduğunda katılaşma cephesinde bir desen oluşturan iki malzemeye ayrılırlar. Malzeme yalnızca iki büyük katmana ayrılmıyor. Bunun yerine katmanlı bir pasta, çubuk benzeri bir yapı veya daha karmaşık yapılar gibi çok katmanlı bir yapı (lameller) içeren yapılar oluşturur. Bununla birlikte, malzemenin ortaya çıkan mikro yapısı yalnızca kısa mesafelerde iyi bir şekilde düzenlenmiştir. Kendi kendine birleşme sürecinde ortaya çıkan kararsızlıklar mikro yapıda kusurlara yol açar ve elde edilen katı malzemenin özelliklerini etkiler. Optik veya mekanik gibi birçok uygulama için uzun mesafelerde çok iyi bir düzen gereklidir. Katılaşma süreci, atomların ve moleküllerin hareketine engel teşkil eden sütunlardan oluşan bir şablon tarafından kontrol edilebilir. Bu, yapıyı katılaştığında daha düzenli bir desen oluşturmaya zorlar. Ancak Braun'a göre sorun, sütunların çok fazla ısı taşıması ve düz, katılaşan bir cepheye sahip olmak yerine ön tarafın şeklinin karmaşık hale gelmesidir. Bu düzensiz kalıplara ve uzun vadeli düzensizliğe yol açar. Braun, "Sütunların gerçekten iyi yalıtkanlar olmasını sağlayacak şekilde nasıl yapılacağını bulduk" diyor. “Yani tüm ısı yalnızca katılaşan malzemenin içinden akıyor. Şablon artık yalnızca atomların akışına engel teşkil ediyor, ancak katılaşan malzeme ile şablon arasında neredeyse hiç ısı hareket etmiyor." Araştırmacılar, ötektik sistemden daha düşük termal iletkenliğe sahip şablon malzemeleri araştırdılar ve düşük termal iletkenliğe sahip şablon malzemenin, uzun menzilli düzene sahip, oldukça organize mikro yapılara yol açtığını buldular. Spesifik olarak, kristalin silikondan en az 100 kat daha az termal iletkenliğe sahip gözenekli silikon (esasen bir silikon köpük) kullandılar. Şablon malzemesinin düşük ısı iletkenliği, ısının "yanlış" yönde akışını en aza indirir. Kang, "Şablonun termal iletkenliği, katılaşma süreci sırasında ısı transfer oranının belirlenmesinde kritik bir faktördür" diyor. "Şablonlar için kullandığımız gözenekli silikon, düşük bir ısı iletkenliğine sahip ve yapının birim hücrelerinde yaklaşık %99 oranında tekdüzelik sağlıyor." Karşılaştırıldığında, daha yüksek termal iletkenliğe sahip kristalin silikon sütunlarla beklenen desen, birim hücrelerin yalnızca %50'sinde mevcuttur. "Bu, son derece öngörülebilir ve tutarlı özelliklere sahip ötektik malzemeler tasarlayabileceğimiz anlamına geliyor. Kang, bu düzeydeki kontrolün, tekdüzeliğin performansı doğrudan etkilediği uygulamalar için hayati önem taşıdığını söylüyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64667.php