Los científicos usan una tubería de teflón para hacer un reactor simple y barato para la síntesis de partículas de sílice

1 de julio de 2020

por el Centro ARC de Excelencia en Ciencias de Excitones

Investigadores de Australia y China han propuesto un nuevo método innovador y rentable para crear perlas de sílice, que tienen una serie de usos clave, que van desde la nanomedicina y la bioimagen hasta la producción de papel y hormigón pulido.

La síntesis de partículas de sílice para usos experimentales e industriales comenzó en la década de 1960 y, por lo general, se lleva a cabo en grandes lotes, donde el dopaje controlado para inducir la funcionalidad es difícil.

El control de los parámetros de síntesis se puede lograr a través de reactores de microfluidos a pequeña escala, costosos y lentos, que requieren fotolitografía, grabado, unión y moldeo por inyección, que son propensos a obstruirse.

Ahora, se ha demostrado un nuevo enfoque sorprendentemente simple, y podría adoptarse para varias aplicaciones a un bajo costo y con un alto grado de confiabilidad.

Investigadores del Centro de Excelencia en Ciencias de Exciton ARC, con sede en la Universidad de Melbourne, y en colaboración con colegas de la Universidad Normal del Sur de China, construyeron un dispositivo de síntesis de flujo utilizando un tubo de politetrafluoroetileno (PTFE) o "Teflón" enrollado alrededor de una varilla. y conectado a dos jeringas. Sus resultados han sido publicados en el Chemical Engineering Journal.

La clave del éxito de este enfoque es un canal en espiral que promueve las características de flujo de vórtice, y este tipo de flujo de fluido fomenta una mezcla extremadamente eficiente de los fluidos precursores.

"Cuando esto sucede, ahora tiene este reactor químico muy barato y bastante eficiente", dijo el autor correspondiente, el Dr. Eser Akinoglu.

"Una vez que tienes los fluidos en un tubo en espiral, debido a estos vórtices, se mezclan muy rápidamente y... la reacción general es más homogénea, el producto es homogéneo y las partículas de sílice tienen un tamaño y una forma uniformes".

Si bien es poco probable que este nuevo mecanismo reemplace la fabricación por lotes a escala industrial para la creación de partículas de sílice pura, bien podría rivalizar con el enfoque microfluídico utilizado en la síntesis de nanopartículas de sílice para aplicaciones de nicho especializadas, como partículas de sílice 'dopadas' con tintes coloridos o encapsulando puntos cuánticos para fluorescencia.

"Desde la perspectiva de los costos de materiales, es muy razonable", dijo el Dr. Akinoglu.

"Para el futuro, este método de síntesis de flujo es ideal para la introducción de nuevos componentes en la reacción... podría poner algo más en este flujo para mezclarlo con todo el proceso y luego se encapsulará en estas partículas de sílice".

Más información: Hui Yang et al. Un microrreactor capilar helicoidal de PTFE para la síntesis de alto rendimiento de partículas de sílice monodispersas, Chemical Engineering Journal (2020). DOI: 10.1016/j.cej.2020.126063

Proporcionado por el Centro ARC de Excelencia en Ciencias de Exciton