Cientistas usam um tubo de Teflon para fazer um reator simples e barato para a síntese de partículas de sílica

1º de julho de 2020

pelo Centro de Excelência ARC em Exciton Science

Pesquisadores na Austrália e na China propuseram um novo método inovador e econômico para criar esferas de sílica, que têm vários usos importantes, desde nanomedicina e bioimagem até a produção de papel e concreto polido.

A síntese de partículas de sílica para usos experimentais e industriais começou na década de 1960 e geralmente ocorre em grandes lotes, onde a dopagem controlada para induzir a funcionalidade é difícil.

O controle dos parâmetros de síntese pode ser obtido por meio de reatores microfluídicos de pequena escala, caros e demorados, que requerem fotolitografia, corrosão, colagem e moldagem por injeção, que são propensos a entupimento.

Agora, uma nova abordagem surpreendentemente simples foi demonstrada e pode ser adotada para várias aplicações a um baixo custo e com alto grau de confiabilidade.

Pesquisadores do ARC Center of Excellence in Exciton Science, com sede na Universidade de Melbourne, e trabalhando com colegas da South China Normal University, construíram um dispositivo de síntese de fluxo usando um tubo de politetrafluoretileno (PTFE) ou "Teflon" enrolado em uma haste e conectado a duas seringas. Seus resultados foram publicados no Chemical Engineering Journal.

A chave para o sucesso desta abordagem é um canal espiral que promove características de fluxo de vórtice, e este tipo de fluxo de fluido encoraja a mistura extremamente eficiente dos fluidos precursores.

"Quando isso acontece, você tem um reator químico muito barato e bastante eficiente", disse o autor correspondente Dr. Eser Akinoglu.

“Uma vez que você tem os fluidos em um tubo espiralado, devido a esses vórtices, eles se misturam muito rapidamente e … a reação geral é mais homogênea, o produto é homogêneo e as partículas de sílica têm tamanho e forma uniformes”.

Embora seja improvável que esse novo mecanismo substitua a fabricação em lote em escala industrial para a criação de partículas de sílica pura, ele pode rivalizar com a abordagem microfluídica usada na síntese de nanopartículas de sílica para aplicações de nicho especializadas, como partículas de sílica 'dopadas' com corantes coloridos ou encapsulando pontos quânticos para fluorescência.

"Do ponto de vista dos custos de material, é muito razoável", disse o Dr. Akinoglu.

"Para o futuro, esse método de síntese de fluxo é ideal para a introdução de novos componentes na reação... você pode colocar algo mais nesse fluxo para misturar com todo o processo e será encapsulado nessas partículas de sílica."

Mais Informações: Hui Yang et ai. Um microrreator capilar helicoidal de PTFE para a síntese de alto rendimento de partículas de sílica monodispersas, Chemical Engineering Journal (2020). DOI: 10.1016/j.cej.2020.126063

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