VTT Technical Research Centre of Finland Ltd a développé un nouveau méthode rentable de production de divers types de nanoparticules métalliques. Les nanoparticules peuvent être utilisées dans des applications telles que les encres conductrices et magnétiques, diagnostic médical et dosage de médicaments, l'adaptation des propriétés électriques et magnétiques des polymères et de la technologie énergétique. VTT est à la recherche d'une personne intéressée à commercialiser la technique.
Le réacteur de technologie aérosol de VTT pour la production de nanoparticules peut générer une variété de particules de métal pur, particules de divers alliages et particules enrobées de carbone. Le réacteur peut produire efficacement des centaines de grammes voire des kilogrammes de nanoparticules par jour.
« La demande a dépassé l'offre sur les marchés des nanoparticules. Cela a été un obstacle au développement d'applications de produits; les composites nano-métalliques sont rares et souvent disponibles en petites quantités seulement. Nous voulions démontrer qu'il était possible de produire des nanomatériaux en quantités considérables. rentable, " commente Ari Auvinen de VTT, chef de l'équipe de recherche.
Lors du développement du réacteur, l'objectif était d'atteindre un chiffre de production de 200-3, 000 grammes par jour. Cela a déjà été nettement dépassé. En raison du gaspillage de matériau extrêmement faible lors de l'utilisation de cet équipement, la production télécommandée peut être maintenue pendant plusieurs jours. Dans la plupart des cas, la production industrielle de nanoparticules métalliques implique une réduction chimique dans des solutions liquides, ce qui nécessite la conception de solutions spécifiques au produit. Synthèse plasma, qui consomme beaucoup d'énergie et entraîne un gaspillage de matière important, est une autre méthode généralement utilisée.
Dans la conception du réacteur développé par VTT, l'évolutivité et la rentabilité du processus de synthèse étaient des critères clés. Pour cette raison, la synthèse est effectuée sous pression d'air à une température relativement basse. Cela signifie que l'équipement peut être construit à partir de matériaux couramment utilisés dans l'industrie et que la consommation d'énergie est faible. Le processus génère une concentration de particules extrêmement élevée, permettant une vitesse de production élevée mais avec une faible consommation de gaz. En outre, même des sels métalliques impurs peuvent être utilisés comme matière première, ce qui maintient le prix bas.
VTT a démontré la fonctionnalité pratique de son réacteur en testant la production de divers nanométaux, composés métalliques et matériaux enrobés de carbone. Des matériaux tels que des aimants revêtus de carbone, qui peuvent être utilisés comme catalyseurs dans les bioraffineries - disons, dans la production de biocarburants - ont été produits dans le réacteur. Suite à la synthèse, les aimants utilisés comme catalyseurs peuvent être efficacement rassemblés et recyclés dans le processus.
Des nanoparticules ont également été testées dans la fabrication d'encres magnétiques et d'encres conductrices d'électricité dans l'électronique imprimée. Par exemple, VTT a réussi à utiliser une encre permalloy pour imprimer un matériau magnétiquement anisotrope, qui peut être utilisé dans la fabrication de capteurs de champ magnétique.
Le troisième essai d'application de VTT concernait la prévention de la réflexion des micro-ondes. Les tests ont montré que la réflexion peut être réduite de 10, 000 fois dans les polymères, en ajoutant des particules qui augmentent l'atténuation des ondes radar.
Les chercheurs de VTT pensent que le réacteur a de nombreuses applications en plus de celles déjà évoquées. Les nanoparticules de silicium qu'il produit pourraient même permettre de multiplier par 10 la capacité des batteries au lithium. Autres applications possibles, qui nécessitent tous une enquête plus approfondie, comprennent des polymères à haute perméabilité, nano-aimants pour applications de diagnostic médical, matériaux pour l'impression 3D d'articles métalliques, et des matériaux à base de silicium pour les composants thermoélectriques et solaires.
