Producción de alto rendimiento de nanopolvos metálicos
El desarrollo de materiales nanoestructurados con propiedades únicas ha abierto la puerta a posibles aplicaciones prácticamente ilimitadas, pero la ausencia de técnicas de procesamiento industrial está impidiendo la penetración en el mercado. Unos científicos iniciaron el proyecto SIMBA, financiado por la UE, para hacer frente a este desafío. Su atención se centra en el desarrollo de unas instalaciones de producción a escala industrial de plasma acoplado mediante inducción (ICP). La adaptación del procesamiento de lotes por ICP convencional para la operación en modo continuo permitirá una mayor producción aumentando el rendimiento. Los sistemas de seguimiento en línea garantizarán la producción segura de nanopartículas adecuadamente controladas y de alta calidad. El sistema se utilizará para obtener grandes cantidades de silicio de alta calidad (Si) y nanopartículas basadas en Si para la producción de nuevos materiales para el ánodo de las baterías de iones de litio (Li-ion). Dos socios operan instalaciones de procesamiento de plasma, una a escala de laboratorio y otra a escala industrial. SIMBA está trabajando para aumentar el rendimiento significativamente mediante la optimización de las condiciones de procesamiento y el diseño del reactor. Una combinación de mediciones empíricas y de modelado llevó a la definición de un protocolo de procesamiento, mientras que la producción de nanopartículas permitió la evaluación de los efectos de los parámetros del procesamiento sobre el tamaño de las partículas. Los modelos también están apoyando el diseño de nuevas geometrías de reactor para una eficiencia óptima de la evaporación y una adhesión mínima de los nanopolvos a las paredes de la cámara de reacción. Una parte importante de los esfuerzos de SIMBA se centran en los aspectos de seguridad, medio ambiente y salud. Las emisiones de silicio de tamaño nanométrico y microscópico en el área de trabajo eran bajas y en general vinculadas a accidentes. SIMBA mejoró la seguridad del sistema con el desarrollo de innovadoras válvulas de descarga de alta presión para la atmósfera gaseosa cargada de polvo de los contenedores de polvo cerrados. La vigilancia y el control en línea son esenciales. Ahora, los científicos están desarrollando un nuevo sensor óptico para controlar la velocidad de alimentación de polvo precursor, así como probando un sistema óptico para medir el tamaño de las partículas directamente durante su generación. Este último debería poderse aplicar también a la generación de nanopartículas dispersas en húmedo y en gas, aumentando así la comerciabilidad. Actualmente los científicos están optimizando el proceso a mayor escala para aumentar la producción de polvo de Si y reducir al mínimo las pérdidas en las paredes. Se espera que durante el próximo periodo se logren grandes avances en la inyección de polvo industrial con un nuevo sistema de control en línea y funcionalización para una producción segura de grandes cantidades de Si de alta calidad y nanopartículas basadas en Si.
