Des scientifiques utilisent un tuyau en téflon pour fabriquer un réacteur simple et bon marché pour la synthèse de particules de silice

1 juillet 2020

par ARC Centre d'excellence en science de l'excitation

Des chercheurs australiens et chinois ont proposé une nouvelle méthode innovante et rentable pour créer des billes de silice, qui ont un certain nombre d'utilisations clés, allant de la nanomédecine et de la bioimagerie à la production de papier et de béton poli.

La synthèse de particules de silice à des fins expérimentales et industrielles a commencé dans les années 1960 et se déroule généralement en gros lots, où le dopage contrôlé pour induire la fonctionnalité est difficile.

Le contrôle des paramètres de synthèse peut être réalisé grâce à des réacteurs microfluidiques à petite échelle coûteux et longs qui nécessitent une photolithographie, une gravure, un collage et un moulage par injection, qui sont sujets au colmatage.

Maintenant, une nouvelle approche étonnamment simple a été démontrée et pourrait être adoptée pour diverses applications à faible coût et avec un haut degré de fiabilité.

Des chercheurs de l'ARC Center of Excellence in Exciton Science, basé à l'Université de Melbourne, et en collaboration avec des collègues de l'Université normale de Chine du Sud, ont construit un dispositif de synthèse de flux utilisant un tuyau en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou "Téflon", enroulé autour d'une tige et relié à deux seringues. Leurs résultats ont été publiés dans le Chemical Engineering Journal.

La clé du succès de cette approche est un canal en spirale qui favorise les caractéristiques d'écoulement tourbillonnaire, et ce type d'écoulement de fluide encourage un mélange extrêmement efficace des fluides précurseurs.

"Lorsque cela se produit, vous disposez maintenant de ce réacteur chimique très bon marché et très efficace", a déclaré l'auteur correspondant, le Dr Eser Akinoglu.

"Une fois que vous avez les fluides dans un tube en spirale, alors en raison de ces vortex, ils se mélangent très rapidement et... la réaction globale est plus homogène, le produit est homogène et les particules de silice ont une taille et une forme uniformes."

Bien qu'il soit peu probable que ce nouveau mécanisme remplace la fabrication par lots à l'échelle industrielle pour la création de particules de silice pure, il pourrait bien rivaliser avec l'approche microfluidique utilisée dans la synthèse de nanoparticules de silice pour des applications de niche spécialisées, telles que les particules de silice "dopées" avec des colorants colorés ou encapsulant des points quantiques pour la fluorescence.

"Du point de vue des coûts matériels, c'est très raisonnable", a déclaré le Dr Akinoglu.

"Pour l'avenir, cette méthode de synthèse en flux est idéale pour l'introduction de nouveaux composants dans la réaction… vous pouvez mettre autre chose dans ce flux à mélanger avec l'ensemble du processus et il sera ensuite encapsulé dans ces particules de silice."

Plus d'information: Hui Yang et al. Un microréacteur capillaire hélicoïdal en PTFE pour la synthèse à haut débit de particules de silice monodispersées, Chemical Engineering Journal (2020). DOI : 10.1016/j.cej.2020.126063

Fourni par le centre d'excellence ARC en science de l'excitation