Ở trung tâm của nó, NanoFoil
® chỉ đơn giản là phản ứng hóa học giữa nhôm và niken đang chờ xảy ra. Rất nhiều năng lượng và nhiệt lượng được nén vào hàng ngàn lớp nguyên tử xen kẽ. Mỗi lớp nguyên tử nhôm đang chờ năng lượng thích hợp để di chuyển vào lớp niken và kết hợp lại – giải phóng tới 1250 Joule năng lượng trên mỗi gam vật liệu và lên tới 1500ºC (2730ºF).
Nhưng tại sao niken và nhôm không phản ứng trong thực tế? Và quan trọng hơn, làm thế nào để NanoFoil phản ứng để giải phóng nhiệt chính xác đến nơi chúng ta muốn?
Câu hỏi trước được trả lời bằng cách quay trở lại với hóa học cơ bản và một khái niệm gọi là năng lượng hoạt hóa. Năng lượng hoạt hóa được định nghĩa là năng lượng cần phải vượt qua để phản ứng hóa học có thể diễn ra. Trong quá trình sử dụng thường xuyên, khi nhôm và niken tiếp xúc với nhau, chúng không phản ứng, và đây là một điều tốt. Hãy tưởng tượng nếu niken phủ niken của bạn phản ứng với kẹp tiền bằng nhôm trong túi của bạn… thật nóng! Năng lượng hoạt hóa của phản ứng quá cao để thúc đẩy phản ứng này một cách tự nhiên. '
Có một số cách để giảm năng lượng hoạt hóa này, cách phổ biến nhất là thông qua chất xúc tác, đây là chất làm thay đổi trạng thái chuyển tiếp, từ đó làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng. Trong trường hợp của NanoFoil, thay vì sử dụng chất biến tính hóa học, chúng tôi đã tận dụng chất biến tính vật lý là diện tích bề mặt. Bằng cách xếp lớp các nguyên tử nhôm và niken rất mỏng và theo phương pháp rất chính xác, chúng tôi dựa vào sự gia tăng diện tích bề mặt để giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết để bắt đầu phản ứng…trong hầu hết các bản demo, chúng tôi chỉ sử dụng pin 9 vôn! Câu hỏi thứ hai là câu hỏi thường gặp của các kỹ sư Indium và đáng để tìm hiểu sâu hơn! NanoFoil được kích hoạt/đánh lửa như thế nào?
Lý do tôi sử dụng thuật ngữ "kích hoạt" thay vì "đánh lửa" là vì đánh lửa ngụ ý sự bắt đầu của quá trình đốt cháy kéo dài, trong khi NanoFoil là phản ứng kéo dài chưa đến một mili giây và chỉ cần kích hoạt.
Phản ứng sẽ bắt đầu với nhiệt độ cục bộ là 250ºC hoặc một dạng năng lượng rất cục bộ. Bí quyết ở đây là phải đưa được một dạng năng lượng cực kỳ cô đặc tiếp xúc với NanoFoil. Chạm NanoFoil bằng đầu của một chiếc mỏ hàn điện trở ở nhiệt độ 250ºC có khả năng kích hoạt NanoFoil cao hơn nhiều so với việc ném NanoFoil vào một tấm kim loại nóng đã được đun nóng đến 250ºC. Nhìn chung, có ba loại năng lượng bạn có thể đưa vào lá kim loại để kích hoạt nó.
- Năng lượng cơ học
- Năng lượng nhiệt
- Năng lượng điện
Năng lượng cơ học – Trong trường hợp năng lượng cơ học, việc thả NanoFoil xuống bê tông hoặc bề mặt cứng có thể kích hoạt nó NẾU nó rơi xuống cạnh và toàn bộ năng lượng tác động tập trung vào góc. Nhìn chung, NanoFoil không phát nổ khi tiếp xúc, nhưng ma sát giữa NanoFoil và chính nó, dưới dạng một mảnh vỡ nhỏ, đã tạo ra đủ năng lượng để kích hoạt NanoFoil.
Năng lượng nhiệt – Trong trường hợp năng lượng nhiệt, như đã thảo luận ở trên, một lượng nhiệt 250 độ C tập trung sẽ kích hoạt NanoFoil. Trong trường hợp gia nhiệt theo hiệu ứng ômi, là điều chúng tôi thực hiện trong các bản demo, bằng cách nối tắt các dây dẫn của pin, dòng điện phải là 100-120 Ampe cho đường kính tiếp xúc 15um và 250-300 Ampe cho đường kính tiếp xúc 300µm. Dây tóc nóng hoặc ngọn lửa, chẳng hạn như bật lửa, cũng sẽ kích hoạt NanoFoil.
Năng lượng điện – Trong trường hợp này, tia lửa điện sẽ kích hoạt NanoFoil, nhưng vấn đề nằm ở sự tập trung năng lượng hoặc mật độ năng lượng. Với điểm tiếp xúc tạm thời từ đầu dò điện, 10 Ampe và 5 Vôn là đủ miễn là đó là điểm tiếp xúc ĐIỂM. Tấm kim loại này có thể được kích hoạt từ xa thông qua việc sử dụng một đường dẫn chuyên dụng trên bảng mạch và điều này đòi hỏi phải thử nghiệm để xác định lượng năng lượng sẽ di chuyển theo khoảng cách của đường dẫn.
Trong bài đăng trên blog tiếp theo, tôi sẽ nói về Đánh lửa bằng tia Laser, độ nhạy ESD và một số công cụ mà Indium đã phát triển để kiểm soát quá trình kích hoạt.
