Nanotechnológia koloidov nanočastíc na báze vysoko-entropických zliatin s využitím iónových kvapalin

Riešitelia: A.Dvurečenskij, A. Cigáň, , M. Škrátek, M. Majerová, J. Maňka

 

V koloidoch kovových nanočastíc na báze vysoko-entropických zliatin (HEA–High Entropy Alloys) v iónových kvapalinách na báze imidazolia sa stretávajú vlastnosti troch objektov: iónových kvapalín, HEA zliatin a nanočastíc. Každý z nich samostatne vykazuje unikátne vlastnosti, ktoré v posledných desaťročiach priťahujú značnú pozornosť v súvislosti s výrazným dopadom na vznikajúce aplikácie s vysokým potenciálom napr. pre nové „green“ technológie v oblasti výroby nových materiálov, zariadení, v oblasti ochrany životného prostredia, úspor energie a pod. Iónové kvapaliny majú jedinečné fyzikálno-chemické vlastnosti, ako je vysoká iónová vodivosť, nehorľavosť, vysoká tepelná a chemická stabilita. HEA sú zliatiny, ktoré obsahujú najmenej päť prvkov s rovnakou koncentráciou. HEA sa používajú pre extrémne teploty, funkčné termoelektrické, supravodivé, magnetické alebo magnetokalorické materiály. Vykazujú pomalú difúziu pri namáhaní vedúcu k tzv. „self-healing“. Boli študované štrukturálne a magnetické vlastnosti koloidov CoCrCuFeNi HEA nanočastíc v iónovej kvapaline [BMIM.BF4] získané magnetrónovým naprašovaním. Koloidy obsahujú ultra malé monokryštalické nanočastice veľkosti (2–3) nm. Tieto nanokoloidy (NK) vykazujú komplexné magnetické vlastnosti, ktoré sú funkciou teploty, aplikovaného magnetického poľa a hmotnostného obsahu nanočastíc v koloidoch, na obrázku. Získané výsledky naznačujú významné magnetické interakcie medzi iónovou kvapalinou a HEA nanočasticami a štruktúrou. Patria medzi prvé, ktoré poukazujú na výraznú zmenu magnetických vlastnosti s teplotou už napr. samotnej [BMIM.BF4] a na konkurenčný charakter diamagnetickej a paramagnetickej zložky.

Hmotnostná magnetizácia M_a [BMIM.BF4] HEA NK-L a NK-H ako funkcia aplikovaného magnetického poľa H pri teplote 2 K. Šípky označujú smer zvyšovania resp. zníženie aplikovaného magnetického poľa hlavných magnetizačných slučiek oboch nanokoloidov s nízkou a vysokou koncentráciou nanočastíc, začínajúc od nulového poľa.

 

Súvisiace projekty:

VEGA 2/0141/21 a APVV-16-0263.

Výsledok bol dosiahnutý v spolupráci s Elektrotechnickým ústavom SAV, Centre for Energy Research, Hungarian Academy of Sciences a Ústavom polymérov SAV.

 

Publikácia v CC časopise:

DVUREČENSKIJ, Andrej – CIGÁŇ, Alexander – LOBOTKA, P. – RADNÓCZI, G. – ŠKRÁTEK, Martin – BENYÓ, J. – KOVÁČOVÁ, E. – MAJEROVÁ, Melinda – MAŇKA, Ján. Colloids of HEA nanoparticles in an imidazolium-based ionic liquid prepared by magnetron sputtering: Structural and magnetic properties. In Journal of Alloys and Compounds, 2022, vol. 896, art. no. 163089. ISSN 0925-8388. (6.371 – IF2021) Q1. Best JCI PERCENTILE, 2021: 92.86 %.