This material is based upon work supported by the Department of&#160;Energy, National Nuclear Security Administration,&#160;under Award Number DE-NA0002377. Funding from the Defense Threat Reduction Agency (DTRA), Grant Number HDTRA1-10-1-0119. Counter-WMD basic research program, Dr. Suhithi M. Peiris, program director is gratefully acknowledged. This work was also supported by the Ministry of Education and Science and Education of the Russian Federation in the framework of Increase Competitiveness Program of NUST &#8220;MISIS&#8221; grant No. K2-2014-001.

1. Yüksek enerjili Ball Freze <ol><li> 1 molar oranı Ni + Al karışımı: İlk 1 35 gr hazırlayın. Bu durumda, Al 11.02 g Ni tozu 23.98 g tartın. </li><li> Bu sistemin HEBM bir çelik öğütme kabı kullanın. , Kavanoz eklenecek tozlardan daha yüksek sertliğe sahip olduğundan emin olun, aksi takdirde tozlar kavanoz zarar verecek ve kirlenme ortaya çıkacaktır. Not: Tipik kavanoz seçenekler çelik, zirkonyum oksit veya tungsten karbür içerir. </li><li> 1 top: 5 kullanın bu sistem için toz (yük oranı), yani, 10 mm çelik bilya 175 gr. Toplar, aksi takdirde toplar veya kavanoz ya zarar görür kavanoz aynı malzemeden yapılmış olduğundan emin olun. Not: yük oranı tozu ve öğütme maddeleri arasındaki etkileşimin yoğunluğu tanımlar. </li><li> Kavanoza topları ve tozları ekleyin. </li><li> Kavanoz Seal ve argon mekanik pompa ve tasfiye ile kavanoz atmosferik gaz pompası. Doldurma ve Ar gaz ile temizlenmesi sonucunda dört döngüleri Davranış(Bu kavanoz kalan oksijen yoktur olmasını sağlar). Son olarak, bir miktar (0.13 MPa), atmosfer basıncının üzerinde argon gazı ile kavanozun doldurulması. </li><li> Bir gezegen bilyalı değirmen içine kavanoz yerleştirin. </li><li> Kavanozun devrimin oranı dakika (rpm) başına 650 devrimi ve iç rotasyon (güneş tekerleği) için 1.400 rpm seçin. Not: Bazı durumlarda, toplam tekerleği (1400 rpm) ve öğütme kavanoz (700 1300 rpm) dönüş oranı (k) karma parçacıkların mikro düzenleyen değiştirildi. </li><li> 15 dakika boyunca HEBM yordamı çalıştırın. Not: Sistem açıklanan koşullar için, 17 dakika eşittir, kritik bir zaman var. Reaksiyon kavanoza oluşmadan önce sistemde yapılabilir freze sonlu bir miktar var. HEBM uzun kritik zamanda daha yapılırsa, bir reaksiyon deney mahvediyor, top-freze kavanoz oluşacak. </li><li> Öğütme süresinin tamamlanmasından sonra, oda sıcaklığına kadar kavanoz soğutun ve daha sonra bir duman başlığı kavanoz hareket eder.<ol><li> İlk basınçlandırma ve öğütme sırasında salınan olası gazdan aşırı gaz basıncını kaldırmak için kavanoz Vent. </li><li> Davlumbaz altında kavanoz kapağını çıkarın. Oluşan toz çok reaktif olduğu gibi, kavanoz açarken dikkatli olun. Isıya dayanıklı eldiven ve koruyucu gözlük takmış kavanoz açın. </li><li> Toz toplama önce, &quot;pasivasyon&quot; için en az 5 dakika boyunca havaya maruz kalmaktadır. Not: Bu karışım işlerken oluşabilecek spontan reaksiyonu önler. </li></ol></li></ol> Enerjik Malzemelerin Karakterizasyonu 2. Tepkime <ol><li> Kavanozdan tozu toplayın. Bu işlem için bir metal spatula kullanmayın. <ol><li> Parçacıkların sınıflandırılması ve ayırma isteniyorsa, elekler kullanır. Uygun ayırma yapılmasını sağlamak için, uzun bir süre (12+ saat) bir elekle kullanın. 10 mikron altında 10-20 mikron, 20-53 mikron, bir değişik boyutu bidonları (içine toz sınıflandırırBove 53 mikron). Bu noktadan sonra, 20-53 um büyüklüğünde parçacıklar kullanılır. </li></ol></li><li> 2.0 dakika arasında bir bekleme süresi boyunca, bir 5 mm paslanmaz çelik pres kalıbı (1.360 MPa) ile 1.100 kg ayarlanmış bir tek eksenli bir pres kullanılarak pelet haline elekten tozlar basın. Bir mikrometre ile pelet yüksekliği (h) ve çapı (d) kaydediniz. Bir ölçek ile örneğin (m) ağırlığını kaydedin. Buradan, pelet yoğunluğunu belirler. Aşağıdaki formül ile teorik maksimum yoğunluk yüzde (TMD%) hesaplayın: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52624/52624eq1.jpg" width="400" /> burada A, Al, Ni A - Al ve Ni atom ağırlığı; ρ, Al ve ρ, Ni - Al ve Ni yoğunluğu. Tozlar stoikiometrik oranı, ilave edilen başlangıç ​​tozlarının oranını muhafaza varsayalım. <ol><li> Silindir topak, reaksiyon önünde bir yanma cephesinin yayılma hızı ve sıcaklık profilini belirlemek için kullanılması halinde,Bu yüksekliği ve çapı arasındaki oran ile belirlenen, yeterince uzun olduğundan emin olmak girmesi gereken ≥2 (örneğin, d = 5 mm, h ≥ 10 mm). </li><li> Pelet ateşleme parametreleri tanımlamak için kullanılıyorsa, ince bir disk (örneğin, çap = 5 mm, kalınlığı = 1 mm) kullanır. </li></ol></li><li> Yanma özelliklerini tanımlamak için, bir grafit plaka üzerine numuneyi yerleştirin. </li><li> Değişken bir transformatör bağlı bir sarmal tungsten tel olun. </li><li> Tel sargılı bölümü pelet üzerine dayandığı şekilde, B sarmalı yerleştirin. Reaktif sistemi hassas oksijen olması halinde, bir oksijen içermeyen reaksiyon haznesine bunun aksi açık havada, reaksiyonun gerçekleştirilmesi. </li><li> Yanma dalga hızı belirlemek amacıyla, yüksek hızlı kameradan kayıt kullanın. Pozisyon ve test numune üzerinde yüksek hızlı termal kamera odaklama ve kaydetmeye başlayın. Bu toplanması doğru sıcaklık ve yanma hızı bilgilerini sağlayacaktır. </li><li&gt; Yavaşça ısınmaya tungsten tel neden değişken trafo açın. Reaksiyon başlatmak ve daha sonra yaymak. </li><li> Yanma sürecinin istenilen parametreleri elde etmek için, kaydedilen IR filminin kare analizi ile çerçeve yapmak. <ol><li> Zamana karşı Reaksiyon ön yayılma konumu çizilir. Grafiğinin eğiminden ortalama yanma hızını edinin. </li><li> Numunenin ortasında bir nokta içerisindeki sıcaklık değişiklikleri çizilir. Reaksiyon dalga sıcaklığı süresi profili hakkında bilgi edinmek için elde edilen grafiği kullanın. </li></ol></li><li> Ateşleme özelliklerini (tutuşma sıcaklığı ve ateşleme gecikme süresi) tanımlamak için istenen sıcaklığa ısıtılmış sıcak bir plaka üzerinde ince disk koymak (örneğin, 800 K). Herhangi bir parametre değiştirilir eğer pelet büyüklüğü, ocak sıcaklığı veya TMD olup bu deneyden elde edilen kesin değerler, önemli ölçüde değişebilir unutmayın. Bu analiz TESBİTİ için kullanışlıdıreğilimleri iyon. <ol><li> Belirlemek için ateşleme parametreleri yüksek hızlı kamera kullanın. Pozisyon ve örnek sıcak plaka üzerine yerleştirilir ve kayda başlamak olacak alanda yüksek hızlı termal kamera odaklanır. Not: Bu işlem sırasında hassas sıcaklık bilgilerini sağlayacaktır. <ol><li> Reaksiyon duyarlı oksijen ise, oksijensiz reaksiyon odası, bu gerçekleştirin. ÖNEMLİ: İyi bir istatistik veri seti kazanmak için bu denemeyi birden çok kez çalıştırın. </li></ol></li><li> Odak bölgeye pelet koyun. Parçacık her karede görülebilir bir şekilde yapın - bu pelet sıcak plaka dokunur ilk kareyi görmek önemlidir. </li><li> İstenilen ateşleme parametrelerini elde etmek için, kaydedilen IR filminin kare analizi ile çerçeve yapmak. </li><li> Pelet reaksiyon başlamadan, ocak yüzeyine dokunduğunda, ilk çerçeve arasındaki süreyi belirlemek, ateşleme gecikme süresini belirlemek için. </li&gt; <li> Ateşleme sıcaklığı belirlemek için, parçacığın en yüksek sıcaklık nokta çizmek. Zaman-sıcaklık profili, termal patlayıcı rejiminin edilene ön ısıtma sıcaklık profilinin bu geçer zaman, kırılma noktası ateşleme sıcaklığı ile eşleşir. </li></ol></li></ol> Odak İyon Işın tarafından donatılmış Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu (Fesem) Kullanılması 3. Mikro Analizi (FİB) <ol><li> Taramalı elektron mikroskobu (SEM) numune tutucu bir yüzeyi üzerine, 10 ml etanol ve depozit süspansiyonun bir damla imal partiküllerin 0.1 g süspanse edin. </li><li> 5 dakika boyunca 90 ° C&#39;de numune tutucu ile kurutun. </li><li> Bir çift ışın FIB / SEM sistemine örnek yerleştirin. </li><li> 5 dakika boyunca numune plazma temizlik Davranış. Not: Bu örnek, bir elektron ışını (E-ışını) maruz kalma karşılaşacaklardır zarar miktarını azaltır. </li><li> E-ışın (5 kV, 3.5 nA) açın ve bir tek parçacık odaklanmak. Bağlantı tO çalışma mesafesi z-boy, daha sonra eucentric yüksekliğe örnek yükseltmek. </li><li> Gaz enjeksiyon iğnesi ile e-ışını kullanarak, galyum iyon demeti (I-ışını) kullanımından bozunmadan korumak için numune üzerine platin (70 mil) arasında bir ilk katmanın. </li><li> 52 ° örnek eğin ve sonra I-profil açın. Gaz enjeksiyon iğnesi ile tekrar I-kiriş (5 kV, 0.28 nA) kullanarak, korunması için numune üzerine platin (0.5 um) ek katmanın. </li><li> Numune üzerinde mutemet işaretleri kesin. Değirmen, bir dikdörtgen şekle partikülüdür. Bu büyük ölçüde birden keser ve kullanımı köşeleri olacak çünkü, yeterli mutemet olacağı şansını artırır. </li><li> Bir programın yardımıyla, I-profil ile parçacık dilim. <ol><li> Görüntüler saklanabilir bir dizin seçin sonra &quot;Dosya&quot; &quot;Resmi Kaydet Location&quot; seçiniz. </li><li> Bireysel parçacık bağlı olarak, uygun genişlik, len seçingth ve derinlik; parçacığın tüm hacmi ile tamamen değirmen bu seçim. Ayrıca, dilim sayısı, hem de görüntü başına dilim sayısını seçin. Bu seçenekler &quot;Dilim&quot; sekmesinde bulunabilir. </li><li> &quot;Utilities&quot; ardından &quot;Akımları öner&quot; seçeneğini seçerek demeti akımı ayarlayın. Not: Bu örnek hasara karşı korurken programı makul bir süre içinde değirmen numune uygun ışın akımı seçmenizi sağlayacak. </li><li> &quot;Göster&quot; düğmesine tıklayın ve yazılım parçacığın kısmı öğütülmüş ne olacağını gösteren bir görsel freze ızgara sağlayacak; Freze ızgara öğütülecek olan kısım halinde parçacık üzerine doğru yerleştirildiğinden emin olun. </li><li> Her dilim sonra daha sonra yeniden inşası için yüksek kaliteli, e-ışın görüntü almak. Uygun e-ışın parametreleri seçmek için, &quot;eBeam Görüntü Tarama Parametreleri&quot; &quot;Setup&quot; menüsünü seçmek ve seçim. Not: Bu bir ızgara verecekçözünürlüğü seçin ve saati durmak. bekleme süresi daha yüksek, daha fazla zaman o görüntü toplamak için alır. </li></ol></li><li> Daha önce açıklandığı gibi 25 3D rekonstrüksiyon yazılım paketi kullanarak, FİB / SEM toplanan görüntülerin dizi yeniden. Not: Bu, daha sonra bir temas yüzeyine, tek tek parçacıkların gözenekliliği, pasif tabakası kalınlığı, yanı sıra sayısız yararlı parametreleri hesaplamak için kullanılabilir parçacık, tam bir 3D sanal bir kopyasını verir. </li></ol>

<ol>
	<li>Fried, L. E., Manaa, M. R., Pagoria, P. F., Simpson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Synthesis+of+Energetic+Materials.">Design and Synthesis of Energetic Materials.</a> Annual Review of Materials Research. 31, 291-321 (2001).</li><li>Dlott, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinking+Big+(and+Small)+about+Energetic+Materials.">Thinking Big (and Small) about Energetic Materials.</a> Materials Science and Technology. 22 (4), 463-473 (2006).</li><li>Dreizin, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-Based+Reactive+Nanomaterials.">Metal-Based Reactive Nanomaterials.</a> Progress in Energy and Combustion Science. 35 (2), 141-167 (2009).</li><li>Yetter, R. A., Risha, G. A., Son, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+Particle+Combustion+and+Nanotechnology.">Metal Particle Combustion and Nanotechnology.</a> Proceedings of the Combustion Institute. 32 (2), 1819-1838 (2009).</li><li>Zhou, X., Torabi, M., Lu, J., Shen, R., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+Energetic+Composites:+Synthesis,+Ignition/Combustion+Modeling,+and+Applications.">Nanostructured Energetic Composites: Synthesis, Ignition/Combustion Modeling, and Applications.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (5), 3058-3074 (2014).</li><li>Mann, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+and+Characterizing+the+Propagation+Velocity+of+Exothermic+Reactions+in+Multilayer+Foils.">Modeling and Characterizing the Propagation Velocity of Exothermic Reactions in Multilayer Foils.</a> Journal of Applied Physics. 82 (3), 1178 (1997).</li><li>Jayaraman, S., Mann, A. B., Reiss, M., Weihs, T. P., Knio, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+Study+of+the+Effect+of+Heat+Losses+on+Self-Propagating+Reactions+in+Multilayer+Foils.">Numerical Study of the Effect of Heat Losses on Self-Propagating Reactions in Multilayer Foils.</a> Combustion and Flame. 124 (1-2), 178-194 (2001).</li><li>Rogachev, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exothermic+Reaction+Waves+in+Multilayer+Nanofilms.">Exothermic Reaction Waves in Multilayer Nanofilms.</a> Russian Chemical Reviews. 77 (1), 21-37 (2008).</li><li>White, J. D. E., Reeves, R. V., Son, S. F., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+Explosion+in+Al-Ni+System:+Influence+of+Mechanical+Activation.">Thermal Explosion in Al-Ni System: Influence of Mechanical Activation.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 113 (48), 13541-13547 (2009).</li><li>Shteinberg, A. S., Lin, Y. -. C., Son, S. F., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+High+Temperature+Reaction+in+Ni-Al+System:+Influence+of+Mechanical+Activation.">Kinetics of High Temperature Reaction in Ni-Al System: Influence of Mechanical Activation.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 114 (20), 6111-6116 (2010).</li><li>Manukyan, K. V., Lin, Y. L., Rouvimov, S., McGinn, P. J., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructure-reactivity+relationship+of+Ti+reactive+nanomaterials.">Microstructure-reactivity relationship of Ti reactive nanomaterials.</a> Journal of Applied Physics. 113 (2), 024302 (2013).</li><li>Mukasyan, A. S., Lin, Y. C., Rogachev, A. S., Moskovskikh, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Combustion+Synthesis+of+Silicon+Carbide+Nanopowder+from+the+Elements.">Direct Combustion Synthesis of Silicon Carbide Nanopowder from the Elements.</a> Journal of the American Ceramic Society. 96 (1), 111-117 (2013).</li><li>Lin, Y. C., Nepapushev, A. A., McGinn, P. J., Rogachev, A. S., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+joining+of+carbon/carbon+composites+by+a+reactive+mixture+of+titanium+and+mechanically+activated+nickel/aluminum+powders.">Combustion joining of carbon/carbon composites by a reactive mixture of titanium and mechanically activated nickel/aluminum powders.</a> Ceramics International. 39 (7), 7499-7505 (2013).</li><li>Manukyan, K. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailored+Reactivity+of+Ni+AlNanocomposites:+Microstructural+Correlations.">Tailored Reactivity of Ni+AlNanocomposites: Microstructural Correlations.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 116 (39), 21027-21038 (2012).</li><li>Qiu, X., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonding+Silicon+Wafers+with+Reactive+Multilayer+Foils.">Bonding Silicon Wafers with Reactive Multilayer Foils.</a> Sensors and Actuators A. 141 (2), 476-481 (2008).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joining+of+Stainless-Steel+Specimens+with+Nanostructured+Al/Ni+Foils.">Joining of Stainless-Steel Specimens with Nanostructured Al/Ni Foils.</a> Journal of Applied Physics. 95 (1), 248-256 (2004).</li><li>Rogachev, A. S., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+of+Heterogeneous+Nanostructural+Systems+(Review).">Combustion of Heterogeneous Nanostructural Systems (Review).</a> Combustion, Explosion, and Shock Waves. (Engl. Transl). 46 (3), 243-266 (2010).</li><li>Granier, J. J., Pantoya, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+Ignition+of+Nanocomposite+Thermites).">Laser Ignition of Nanocomposite Thermites).</a> Combustion and Flame. 138 (4), 373-383 (2004).</li><li>Bockmon, B. S., Pantoya, M. L., Son, S. F., Asay, B. W., Mang, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+Velocities+and+Propagation+Mechanisms+of+Metastable+Interstitial+Composites.">Combustion Velocities and Propagation Mechanisms of Metastable Interstitial Composites.</a> Journal of Applied Physics. 98 (6), 064903-064907 (2005).</li><li>Tillotson, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+Energetic+Materials+Using+Sol&#8722;Gel+Methodologies.">Nanostructured Energetic Materials Using Sol&#8722;Gel Methodologies.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 285 (1-3), 338-345 (2001).</li><li>Cervantes, O. G., Kuntz, J. D., Gash, A. E., Munir, Z. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+of+Combustion+of+Tantalum&#8722;Tungsten+Oxide+Thermite+Composites.">Heat of Combustion of Tantalum&#8722;Tungsten Oxide Thermite Composites.</a> Combustion and Flame. 157 (12), 2326-2332 (2010).</li><li>Leventis, N., Chandrasekaran, N., Sadekar, A. G., Sotiriou-Leventis, C., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-Pot+Synthesis+of+Interpenetrating+Inorganic/Organic+Networks+of+CuO/Resorcinol-Formaldehyde+Aerogels:+Nanostructured+Energetic+Materials.">One-Pot Synthesis of Interpenetrating Inorganic/Organic Networks of CuO/Resorcinol-Formaldehyde Aerogels: Nanostructured Energetic Materials.</a> Journal of the American Chemical Society. 131 (13), 4576-4577 (2009).</li><li>Zhang, K., Rossi, C., Ardila Rodriguez, G. A., Tenailleau, C., Alphonse, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+Nano-Al/CuO+Based+Energetic+Material+on+Silicon+Substrate.">Development of a Nano-Al/CuO Based Energetic Material on Silicon Substrate.</a> Applied Physics Letters. 91 (11), 113117-113113 (2007).</li><li>Xu, D., Yang, Y., Cheng, H., Li, Y. Y., Zhang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+Nano-Al+with+Co3O4Nanorods+to+Realize+High-Exothermic+Core-Shell+Nanoenergetic+Materials+on+a+Silicon+Substrate.">Integration of Nano-Al with Co3O4Nanorods to Realize High-Exothermic Core-Shell Nanoenergetic Materials on a Silicon Substrate.</a> Combustion and Flame. 159 (6), 2202-2209 (2012).</li><li>Shearing, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+Microstructural+Changes+Assicuated+with+Oxidation+in+Ni-YSZ+SOFC+Electrodes+Using+High+Resolution+X-ray+Computed+Tomography.">Exploring Microstructural Changes Assicuated with Oxidation in Ni-YSZ SOFC Electrodes Using High Resolution X-ray Computed Tomography.</a> Solid State Ionics. 216 (28), 69-72 (2012).</li><li>Bacciochini, A., Bourdon-Lafleur, S., Poupart, C., Radulescu, M., Ni-Al, J. o. d. o. i. n. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+Energetic+Materials:+Phenomena+Involved+During+the+Manufacturing+of+Bulk+Samples+by+Cold+Spray.">Nanoscale Energetic Materials: Phenomena Involved During the Manufacturing of Bulk Samples by Cold Spray.</a> Journal of Thermal Spray Technology. In press, (2014).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

protokol, kısa vadeli HEBM yöntemi kullanılarak hazırlanmış mikro ile reaktif enerjik (Ti + C, Ta + C, Ni + Al) nanokompozitlerin hazırlanması için ayrıntılı bir açıklama sağlar. Gazsız heterojen karışımlar HEBM karışımının parçacıkları, örneğin plastik parçaların kırılgan bileşenlerin bozulması (grafit) ve deformasyon (Al için yeterli bir kuvvet ile, mekanik darbeye maruz yüksek hızlı planeter bilyalı değirmen, kendi işlem yapılmasını gerektirebili...

Klasik enerjik materyalleri, yani, patlayıcılar, itici ve piroteknik hızlı ekzotermik reaksiyon 1-5 boyunca salınabilir depolanan kimyasal enerjinin yüksek bir miktarda bir malzeme sınıfıdır. Örneğin, patlayıcı genellikle içine yakıt ve oksitleyici gruplarının birleştirilmesi ile oluşturulan bir molekül. bu maddelerin enerji yoğunluğu çok yüksektir. Örneğin, ayrışma trinitrotoluen üzerine (TNT), 7.22 kJ / cm 3 serbest bırakır ve zaman çok kısa bir süre içinde 100 g (Tablo 1) başına gazların 8.36 mol oluşturur. Bu maddeler, mikrometre ölçekli organik ve inorganik türlerin (yakıtları ve oksidanlar) oluşmaktadır. Termit metaller azaltarak reaksiyonlar inorganik bileşik tarihleri ​​arasında gerçekleşecek sistemleri, yani, (örneğin, Al) ve oksitler (O 3 Fe 2, CuO, Bi 2 O 3), enerjik malzemelerin başka bir türe aittir. enerji yoğunluğu(15-21 kJ / cm3) bu tür sistemlerin TNT, ancak gaz ürün miktarı (100 g 0,15-0,6 mol), tipik olarak patlayıcı (Tablo 1) için çok daha az olduğunu aşmaktadır. Ayrıca, nano-thermites yanma dalga yayılımı (&gt; 1,000 m / sn) 2 -5 derece yüksek hız gösterebilir. Son zamanlarda, gazsız heterojen reaktif sistemlerde intermetalik veya refrakter bileşikler oluşturmak (Ni + Al, Ti + C, Ti + B) da bir dizi enerji malzeme olarak düşünülebilir 6-12 gördü. Bu sistemlerin enerji yoğunlukları (kJ / cm3) TNT (Tablo 1) daha yakın veya daha yüksektir. Aynı zamanda, reaksiyon sırasında gaz ürünleri olmaması gibi nano malzemelerin sentezi, ateşe dayanıklı ve farklı parça reaktif bağlanma, gazsız mikro güç jeneratörleri, 11-17 de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için bu tür malzemeler, mükemmel adaylar yapar. Bununla birlikte, relthermites göre bu sistemler (900-3,000 K, Tablo 1) (~ 1.000 K) lişmekte yüksek tutuşma sıcaklığı kendi uygulamalarını engellemektedir. işlenmiş nano yapılı Bileşiklerin Hazırlanması önemli gazsız, türdeş sistemlerin 12-14, 17, ateşleme ve yanma özelliklerini geliştirmek olabilir. Bir çok yöntem 18,19 karıştırma gibi ultrasonik olarak tasarlanmış enerjik nanokompozitler, imal etmek için geliştirilmiş, kendi kendine bağlanma sol-jel, 20-22, buhar biriktirme tekniği 16,17,23,24, hem de yüksek enerjili 5 yaklaşımları top freze (HEBM) 1,5. Nano-toz ultrasonik karıştırma dezavantajı, metal nanopartiküller üzerine kalın (5-10 nm) oksit kabuk enerji yoğunluğunu azaltır ve reaktif karışımlar yanma performansını düşürür olduğunu. Ayrıca, yakıt ve oksitleyici madde dağılımı düzgün değildir ve reaktanların arasındaki ara yüzey temas yakın değildir. Sol-jel bird öz-montaj stratejileri spesifik termit nanokompozitlerin hazırlanması için geliştirilmiştir. Düşük teknikleri olmasına rağmen, bu stratejiler çevre açısından yeşil değildir. Ayrıca, yabancı maddelerin büyük miktarlarda hazırlanan bileşikler dahil edilir. Buhar biriktirme veya magnetron püskürtme reaktif çok katmanlı folyo ve çekirdek-kabuk enerjik materyalleri hazırlamak için kullanılır. Bu teorik modelleme kolaylaştırır ve doğruluğu artırır kompozit bir gözenek-özgür ve iyi tanımlanmış geometri sağlar. Ancak, bu teknolojinin büyütmek için pahalı ve zordur. Ayrıca, hazırlanan katmanlı nanokompozitleri belirli koşullarda kararsız. Yüksek Enerji Ball Freze (HEBM) nanoyapılı enerjik kompozit 5, 9 -14 etkin fabrikasyon sağlayan bir çevre dostu, kolay ölçeklenebilir bir yaklaşımdır. HEBM ucuz ve çeşitli reaktif madde bileşimleri (birlikte kullanılabilir, örneğin,rmites, intermetaliklerin, karbidler, boritleri, vs.) oluşturmak reaksiyonları. protokol, kısa vadeli HEBM yöntemi kullanılarak hazırlanmış mikro ile reaktif enerjik (Ni + Al, Ti + C, Ta + C) nanokompozitlerin hazırlanması için ayrıntılı bir açıklama sağlar. Ayrıca olarak imal edilmiş enerjik malzemelerin ateşleme / yanma karakteristiklerini belirlemek için bir yüksek hızlı termal görüntüleme tekniği anlatılmaktadır. Son olarak Odaklı İyon Işın (FİB) tarafından donatılmış Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu (Fesem) kullanarak nanokompozitlerin mikro analizini göstermektedir. protokol ya yüksek enerji yoğunluğu kaynağı olarak ya da yanma-tabanlı yaklaşımlarla sentezi ve gelişmiş nanomateryallerin işlenmesi için kullanılan olabilir, farklı enerjik nanomateryallerin (gazsız ve termit sistemlerin) hazırlanması için önemli bir rehberdir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Titanium</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>42624</td>
			<td>Particle size: -325 mesh</td>
			<td>Purity, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphite</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>46304</td>
			<td>Particle size: 7-11 micron</td>
			<td>Purity, 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>10256</td>
			<td>Particle size: 3-7 micron</td>
			<td>Purity, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11067</td>
			<td>Particle size: -325 mesh</td>
			<td>Purity, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tantalum</td>
			<td>Materion advanced chemicals</td>
			<td>T-2017</td>
			<td>Particle size: 325 mesh</td>
			<td>Purity, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon lampblack</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>C198-500</td>
			<td>Particle size: 0.1 micron</td>
			<td>Purity, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten wire</td>
			<td>Mcmaster Carr</td>
			<td>n/a</td>
			<td>0.032&#34; diameter</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Planetary Ball Mill</td>
			<td>Retsch GmbH, Germany</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uniaxial press</td>
			<td>Carver Hydraulic</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sieve shaker</td>
			<td>Gilson performer</td>
			<td>n/a</td>
			<td>5mm diameter</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylindrical stainless steel press die</td>
			<td>Action Machine</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel sieves</td>
			<td>Mcmaster Carr</td>
			<td>Type 304</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-speed thermal camera (SC6000)</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helios NanoLab 600, Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) Equipped by Focus Ion Beam (FIB)</td>
			<td>FEI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylindrical reactor with a vacuum pomp</td>
			<td>Action Machine</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoslice and View (S&#38;V)</td>
			<td>FEI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avizo Fire</td>
			<td>FEI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and reactivity of gasless nanostructured energetic materials

Yüksek enerji Ball Freze (HEBM) bilyalı değirmende yerleştirilen bir toz karışımı toplardan yüksek enerjili çarpışmalar tabi tutulan bir top öğütme süreci. Diğer uygulamalar arasında, hacim başına yüksek enerji yoğunluğuna sahip gazsız reaktif Nanoyapılı malzemelerin etkin bir biçimde hazırlanması (Ni + Al, Ta + C, Ti + C) sağlar çok yönlü bir tekniktir. HEBM sırasında gerçekleşecek reaktif medya yapısal dönüşümler, üretilen kompozit enerjik reaksiyon mekanizmasını tanımlar. Işlem şartlarını değiştirmek fabrikasyon kompozit parçacıkların freze kaynaklı mikro yapıların ince ayar izin verir. Yani sırayla, reaktivite, ise, yüksek enerji yoğunluğu malzemelerin kendine tutuşma sıcaklığı, tutuşma gecikmesi süresi, yanı sıra reaksiyon kinetiği, kendi mikro bağlıdır. Freze kaynaklı mikroyapıların analizi göstermektedir ki reaktifler arasında taze oksijen içermeyen samimi yüksek yüzey alanı temas oluşumu ionların reaktivite arttırılması için sorumlu s. Bu ateşleme sıcaklığı ve gecikme süresi, kimyasal reaksiyon oranında bir artış, ve reaksiyonun etkin aktivasyon enerjisi genel bir azalmayla kendini belli eder. protokol, kısa vadeli HEBM yöntemi kullanılarak özel mikro ile reaktif nanokompozitlerin hazırlanması için ayrıntılı bir açıklama sağlar. Aynı zamanda enerjik malzemelerin ateşleme / yanma karakteristiklerini belirlemek için bir yüksek hızlı termal görüntüleme tekniği anlatılmaktadır. Protokol nano yapılı enerjik kompozit çeşitli hazırlanması ve özelliklerinin adapte edilebilir.

Nano yapılı enerjik kompozit hazırlamak için, arzu edilen toz bileşenlerin bir karışımı (genellikle mikrometre büyüklüğünde) mekanik olarak önceden belirlenmiş öğütme koşulları altında muamele edilmektedir. İşlem süresi (tipik dakika) doğru bileşim açısından homojenize nanokompozit parçacıkları üretmek için kontrol edilir, ancak kendi kendini idame ettiren kimyasal reaksiyonu izin değil öğütme sırasında başlatmak için. Büyüklük emriyle kompozit p...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials at JoVE.com

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

Bu protokol, (HEBM) tekniğini freze kısa süreli yüksek enerjili topu kullanılarak gazsız nanoyapılı enerjik malzemeler (Ni + Al, Ta + C, Ti + C) &#39;nin hazırlanmasını tarif etmektedir. Aynı zamanda, mekanik olarak imal edilmiş, nanokompozitlerin reaktivitesini incelemek için yüksek hızlı termal görüntüleme yöntemi tarif etmektedir. Bu protokoller, diğer reaktif nano yapılı enerjik malzemeler uzatılabilir.

Hazırlık ve Gazsız nanoyapılı reaktivitesi Enerjik Malzemeler

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

preparation-reactivity-gasless-nanostructured-energetic

Research

JoVE Journal

Engineering

10.1K Görüntüleme.  University of Notre Dame.  Bu protokol, (HEBM) tekniğini freze kısa süreli yüksek enerjili topu kullanılarak gazsız nanoyapılı enerjik malzemeler (Ni + Al, Ta + C, Ti + C) 'nin hazırlanmasını tarif etmektedir. Aynı zamanda, mekanik olarak imal edilmiş, nanokompozitlerin reaktivitesini incelemek için yüksek hızlı termal görüntüleme yöntemi tarif etmektedir. Bu protokoller, diğer reaktif nano yapılı enerjik malzemeler uzatılabilir. 

Video: Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Mühendislik

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding combined with layer transfer enables the replication of arbitrary surface patterns from a master structure onto the functional material. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes. In particular we demonstrate the fabrication of patterned transparent zinc oxide electrodes for light trapping applications in solar cells.

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes.

Fonksiyonel Malzemelerin Nanomoulding, Nanoimprinting bir yönlü Tamamlayıcı Desen Çoğaltma Yöntemi

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

Eşzamanlı Sayısal İletkenlik ve AFM kullanarak Organik Fotovoltaik Malzemeler Mekanik Özellikleri Ölçümleri

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including conductive, semi-conductive or nonconductive one-dimensional structures. This technique broadens the measurement scope of materials (conductive and nonconductive) and improves the accuracy and stability. If the sample (especially biomaterials, such as human head hair, spider silk, and silkworm silk) is not conductive, it will be coated with a gold layer to make it electronically conductive. The effect of parasitic conduction and radiative losses on the thermal diffusivity can be subtracted during data processing. Then the real thermal conductivity can be calculated with the given value of volume-based specific heat (&#961;cp), which can be obtained from calibration, noncontact photo-thermal technique or measuring the density and specific heat separately. In this work, human head hair samples are used to show how to set up the experiment, process the experimental data, and subtract the effect of parasitic conduction and radiative losses.

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials.

Tek boyutlu Katı Malzemelerin Termal Ulaştırma Karakterizasyonu

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low friction at the interface. Nevertheless, these systems can be sensitive to wear due to interdigitation of the opposing brushes. In a recent publication, we have shown via molecular dynamics simulations and atomic force microscopy experiments, that using an immiscible polymer brush system terminating the substrate and the slider surfaces, respectively, can eliminate such interdigitation. As a consequence, wear in the contacts is reduced. Moreover, the friction force is two orders of magnitude lower compared to traditional miscible polymer brush systems. This newly proposed system therefore holds great potential for application in industry. Here, the methodology to construct an immiscible polymer brush system of two different brushes each solvated by their own preferred solvent is presented. The procedure how to graft poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) from a flat surface and poly(methyl methacrylate) (PMMA) from an atomic force microscopy (AFM) colloidal probe is described. PNIPAM is solvated in water and PMMA in acetophenone. Via friction force AFM measurements, it is shown that the friction for this system is indeed reduced by two orders of magnitude compared to the miscible system of PMMA on PMMA solvated in acetophenone.

The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

Polimer Fırçalar Karşı karışmayan hazırlanması ve Sürtünme Kuvvet Mikroskobu Ölçümleri,

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

Yüzey EBL Fabrikasyon Nanostructured Alt Tabakalar Kullanma biyomoleküllerin Raman Spektroskopisi Algılama Geliştirilmiş

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. Additionally, most reported graphene assemblies are held together through physical interactions (e.g., van der Waals forces) rather than chemical bonds, which limit their mechanical strength and conductivity. This video method details recently developed strategies to fabricate mass-producible, graphene-based bulk materials derived from either polymer foams or single layer graphene oxide. These materials consist primarily of individual graphene sheets connected through covalently bound carbon linkers. They maintain the favorable properties of graphene such as high surface area and high electrical and thermal conductivity, combined with tunable pore morphology and exceptional mechanical strength and elasticity. This flexible synthetic method can be extended to the fabrication of polymer/carbon nanotube (CNT) and polymer/graphene oxide (GO) composite materials. Furthermore, additional post-synthetic functionalization with anthraquinone is described, which enables a dramatic increase in charge storage performance in supercapacitor applications.

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

Lüminesans merkezli Nem Sensörler olarak Nanostructured Ag-zeolit ​​kompozitler

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon<em&gt; Situ</em&gt; Karbon şablonu Kserojeller

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.