Deneysel Protokol Aşınma altında ve Çevre Ayrışma altında Ürünün Parçacık aerosol haline Araştırma

Bu deneysel karakterizasyon yönteminin genel amacı, bir nanomalzemenin ürün ömrü boyunca partikül salınım davranışını öngörmektir. Bu yöntem, bir nanoürünün güvenli ömrünün tahmin edilmesi gibi, nanogüvenlik alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu çalışma, nanomalzemeler için son kullanma tarihi sağlamayı amaçlamaktadır.

Bu tekniğin temel avantajı, onlarca yıl beklemek zorunda kalınmadığı için deneysel ömrün hızlandırılmasıdır. Prosedürü, laboratuvarımızdan teknisyen Morgan Dahl gösterecektir. Deneysel düzende gösterilen tüm üniteleri ve cihazları bir araya getirin ve metin protokolünde açıklandığı şekilde gerekli bağlantıları yapın.

Akış düğmesine basarak nanogüvenlikli çalışma istasyonunun içindeki partikülsüz havanın sirkülasyonunu başlatın. Test odasını açıp nanogüvenlikli çalışma istasyonu içinde açık tutarak, bu partikülsüz havanın emisyon test odasından geçmesini sağlayın. Deneyi kurmak için, oda içindeki partiküllerin anlık sayı konsantrasyonunu ölçmek amacıyla partikül sayacını doğrudan emisyon test odasına bağlayın.

Konsantrasyon değerini doğrudan ekran sayacından gözlemleyin. Partikülsüz hava oda içinden geçerken, odanın herhangi bir arka plan partikülünden arındırılmış olduğundan emin olmak için, bu anlık sayı konsantrasyon değeri sıfıra düşene kadar izlemeye devam edin. Bu sırada, standart silindirik şekilli aşındırıcının kenarlarını, uçlarından birini aşındırma aparatı ile birlikte verilen aracın yuvası içinde hafifçe ileri geri hareket ettirerek törpüleyin.

En az 0.1 gram ölçüm hassasiyetine sahip bir dijital terazi kullanarak, aşındırıcıyı ve aşındırılacak numuneyi tartın. İşlem tamamlandığında, kamforlu aşındırıcıyı, aşındırma cihazının dikey şaftına alt kısımda bulunan bir mandren aracılığıyla sabitleyin. Aşındırılacak nanoyapılı ürünü nazikçe sabitlenmiş aşındırıcının altına yerleştirin ve montaj sistemindeki konumunu sıkıca sabitleyin.

Aerosol örnekleyiciyi açın ve bir cımbız kullanarak, bakır ağlı ızgarayı parlak tarafı yukarı gelecek şekilde yuvaya yerleştirin. Izgarayı sabitlemek için üzerine dairesel bir halka koyun. Örnekleyiciyi kapatın ve bir ucundan bir filtre aracılığıyla pompaya, diğer ucundan ise partikül kaynağına bağlayın.

Ölü ağırlıklar yardımıyla dikey mile gerekli normal yükü uygulayın. Parçacık sayacı aracılığıyla, açık hazne içindeki arka plan parçacık konsantrasyonunun sıfıra düşüp düşmediğini kontrol edin. Eğer düştüyse, emisyon test haznesinin kapısını kapatın.

Cihazların dijital konsolları aracılığıyla, partikül sayacının ve boyutlandırıcıların akış hızlarını manuel olarak ayarlayın. Bu üç cihazın tamamı için toplam örnekleme süresini 20 dakika olarak ayarlayın. Aşındırma cihazında aşındırma süresini 10 dakika ve hızı dakika başına 60 çevrim olarak ayarlayın.

İki dakika sonra, minyatür partikül örnekleyiciye (MPS) bağlı olan pompayı çalıştırın. Aerosol partiküllerinin emisyon miktarına bağlı olarak pompayı iki ila dört dakika boyunca çalışır durumda tutun. MPS kullanılarak örneklenen aerosol partikül sayısı, kapsamlı bir mikroskobik analizi engelleyebilecek kadar az veya fazla olmayacak şekilde optimal bir sayıda olmalıdır.

Sayıcı ve boyutlandırıcılar veri toplamayı durdurduktan sonra, emisyon test haznesini açın ve aşındırıcıyı ve aşındırılmış nanoyapılı ürünü tartın. Tüm işlemi her bir aşındırma testi için tekrarlayın. Aşındırma testinin ardından, üç parçacıklı aerosol karakterizasyon cihazlarının S-nano platformunun kalibrasyon düzleminde olduğunu doğrulayın.

Kaplama süspansiyonunun bir birimini, 99 birim filtrelenmiş ve deiyonize su ile karıştırarak sıvı süspansiyonun yüzde bir hacim oranında seyreltilmiş sulu çözeltisini hazırlayın. Ardından, glow discharge cihazının kapağını açın ve çalışma koşullarını ayarlayın. TEM bakır tel ağ ızgarasını plazma işlemiyle hidrofilik hale getirmek için metal standa yerleştirin.

Kapağı kapatın ve motoru çalıştırın. Üç dakika sonra motor otomatik olarak duracaktır. Hidrofilik hale getirilmiş ağ ızgarayı bir cımbız yardımıyla çıkarın.

Parlak tarafı yukarı gelecek şekilde nazikçe yerleştirin. Seyreltilmiş çözeltiden bir damlayı, bir şırınga kullanarak hidrofilik ağ ızgaranın üzerine damlatın. Su içeriğinin buharlaşması ve bileşen parçacıkların ızgara üzerinde birikmesi için ağ ızgarayı ortam atmosferinde kurutun.

Örgü ızgaranın başıboş parçacıklarla yüklenmediğinden emin olun. Izgara, analiz edilemeyecek kadar yoğun parçacıkla kaplı görünüyorsa, seyreltme yüzdesini ve damlatılan damlanın hacmini düşürün. Bir operatörün damlatabileceği maksimum hacim yaklaşık olarak 12 µL'dir.

Burada, iki nanokaplamada bulunan nanopartiküllerin morfolojilerine ilişkin TEM analizleri gösterilmektedir. İki nanokaplamanın farklı bileşen nanopartikül boyutlarının yanı sıra, bireysel morfolojileri de farklıdır. PMMA dağıtıcı için bulut benzeri bir yapı ve alkol bazlı dağıtıcı için şeritli bir yapı ile karakterize edilmiştir.

Burada, yayılan aerosol partiküllerinin partikül boyutu dağılımı normal yüke bağlı olarak gösterilmiştir. Birkaç büyüklük sırası mevcuttur. Yayılan aerosol partiküllerinin partikül boyutu dağılım eğrilerinin modal boyutu, normal yükle birlikte artmaktadır.

Kademeli olarak bozulan nanokaplamanın mikroskobik analizi, pulların nasıl oluştuğunu ve substrattan nasıl ayrıldığını göstermektedir. Bozulma, yüzeyde zamanla derinleşen çatlakların ortaya çıkması şeklinde gerçekleşir. Bu videoyu izledikten sonra, bir ürünün aşınma altındaki partikül aerosolizasyonunun nasıl araştırılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

Bu teknikte uzmanlaşıldığında, yapay olarak yaşlandırılmış örnekler mevcutsa ve işlem doğru şekilde yürütülürse, çalışma bir iş gününde tamamlanabilir. Bu prosedürün ardından, frenlerin sağlık riskleri nasıl azaltılacağı gibi ek soruları yanıtlamak amacıyla, öngörülü verdibrous salınımı gibi diğer yöntemler uygulanabilir.