Metal Oxide Nanopowder Production by Evaporation–Condensation Using a Focused Microwave Radiation at a Frequency of 24 GHz

Abstract

The new method for metal oxide nanopowder production is proposed. It is the evaporation–condensation using a focused microwave radiation. The source of microwaves is technological gyrotron with frequency of 24 GHz and power up to 7 kW with the energy density flux of 13 kW/cm2. Radiation was focused on the layer of powder of the treated material to ensure its evaporation, subsequent condensation of vapor in the gas stream, and deposition of particles on the water-cooled surface. Deposited powders consist of particles whose sizes are in the range of 20 nm to 1 μm. The powder consists of particles having different shapes—close to spherical shape as well as octahedral, which indicates that the mechanism of particles formation is “vapor–liquid–crystal” as well as “vapor–crystal.” The maximum evaporation rate was 100 g/hr. The proposed approach is original and extends the possible methods of producing nanoparticles.

Structural and Magnetic Properties of Nanopowders and Coatings of Carbon-Doped Zinc Oxide Prepared by Pulsed Electron Beam Evaporation

“…All coatings generally consist of NPles and spherical globules (droplets) of the micron size formed by these NPles. Bimodal distribution of particles by the size, typical for electron beam evaporation, is well visible [45,51,52]. We will also note the existence of an insignificant number of nanorods pointed at by the arrows in Figure 3 Upon carbon addition, the quantity of globules increases.…”

Systematic Study of the Behavior of Different Metal and Metal-Containing Particles under the Microwave Irradiation and Transformation of Nanoscale and Microscale Morphology

“…The raw materials in the form of dispersed materials with a particle size of less than 50 µm or vapors (in the case of titanium and silicon chlorides) were injected into the plasma jet using a carrier gas. The design of the reactor provides complete evaporation of the feedstock, the target chemical interaction in the gas phase with the formation of vapors of the target product and the formation of nanoparticles by condensation and coagulation mechanisms [46,47]. The resulting nanoparticles were deposited on the water-cooled walls of the reactor with the formation of a loose, easily removable layer and partially carried with the exhaust gases into the filtration apparatus.…”

Получение Высокодисперсного Порошка Монооксида Олова Методом Испарения-Конденсации При Нагреве Сфокусированным Излучением Субтерагерцевого Гиротрона

“…Существует ряд способов получения различных высокодисперсных порошков, среди которых одним из самых распространенных является метод испаренияконденсации [3][4][5], хорошо подходящий для получения наноразмерных порошков различных металлов и оксидов. Так, в работе [6] для нагрева и испарения исходного вещества было предложено использовать непрерывное излучение гиротрона с частотой 24 GHz и максимальной мощностью излучения до 7 kW, что позволило достичь интенсивности излучения на поверхности образца более 10 kW/cm 2 . Дальнейшее развитие предложенный подход получил в работе [7], где для нагрева применялась установка на основе гиротрона с частотой 0.26 THz и максимальной выходной мощностью 1 kW, которая при необходимости позволяет добиться интенсивности излучения на поверхности испаряемого материала до 20 kW/cm 2 .…”

“…Дальнейшее развитие предложенный подход получил в работе [7], где для нагрева применялась установка на основе гиротрона с частотой 0.26 THz и максимальной выходной мощностью 1 kW, которая при необходимости позволяет добиться интенсивности излучения на поверхности испаряемого материала до 20 kW/cm 2 . В описанных работах [6,7] также частицы в форме диска с размерами от 10 nm до 1 µm. Образец многофазной композиции был исследован на РЭМ в режиме комбинированного детектора, захватывающего обратно отраженные и вторичные электроны, что позволяет характеризовать атомный контраст материалов (чем светлее оттенок, тем тяжелее элемент).…”