مادة نانوية مسامية من أكسيد الزنك والبورات
العنوان الرسمي للبراءة
طريقة تكوين مركب نانوي من أكسيد الزنك/البورات
العنوان الإنجليزي: Method of forming zinc oxide/borate nanocomposite
الاختراع
الاختراع
المشكلة
قد تعاني المواد القائمة على ZnO من استجابة ضوئية محصورة في الأشعة فوق البنفسجية والتآكل الضوئي وصعوبة ضبط الشكل ومشكلات الدمج. كما قد يتطلب تحضير بورات الزنك التقليدي تفاعلات طويلة ومتعددة الخطوات ويترك شوائب مشتقة من المواد الخافضة للتوتر السطحي.
أهميتها
يمكن لمادة متعددة الأطوار قابلة للتكرار وذات حجم بلوري ومسامية متوسطة مضبوطة أن تدعم أبحاث الامتزاز والتحفيز والحساسات والمكونات الكهروكيميائية، مع تبسيط الحصول على مركبات أكسيد الزنك وبورات الزنك المتعامدة.
النهج
تستخدم الطريقة مسار سول-جل من نوع بيكيني؛ إذ يخلط محلول حمض البوريك مع معقد كربوكسيلات الزنك، ويضاف بوليول، ويسخن الخليط لتكوين وسيط صلب، ثم يكلس الوسيط لإنتاج مركب نانوي ZnO/Zn3(BO3)2 بخصائص محددة للمسام والجسيمات.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مصنعي المواد النانوية ومطوري المحفزات والمواد المازة وباحثي الحساسات ومختبرات تخزين الطاقة والجهات المطورة للخزفيات الوظيفية القائمة على الزنك.
القيمة المحتملة
تدمج عملية السول-جل الموصوفة والمتوافقة مع الوسط المائي ZnO وZn3(BO3)2 في مادة مسامية متوسطة موصوفة الخصائص، وتحدد نسب التركيب وظروف التسخين والأبعاد البلورية والمساحة السطحية وبنية المسام.
الخلفية
الخلفية
يُدرس ZnO في التحفيز الضوئي والاستشعار وتخزين الطاقة، لكن فجوة نطاقه الواسعة تقصر امتصاص الضوء أساسًا على الأشعة فوق البنفسجية، وقد يسبب التشعيع في الماء تآكلًا ضوئيًا. كما يصعب إنتاج مادة ثابتة ذات شكل مضبوط، ولا سيما عند دمج عدة أطوار نانوية. وتوفر بورات الزنك خصائص ميكانيكية وسطحية ومثبطة للهب ومضادة للبكتيريا، إلا أن بعض مسارات تحضيرها طويلة أو تترك شوائب. وتعالج البراءة ذلك بمركب يجمع أكسيد الزنك وبورات الزنك المتعامدة مع مسامية متوسطة وبنية طورية محددتين.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يخلط حمض البوريك في مذيب قطبي مع كربوكسيلات الزنك، ويفضل سترات الزنك المحضرة من نترات الزنك وحمض الستريك. يضاف الإيثيلين غليكول أو بوليول آخر، ويسخن التفاعل عند 100–150 درجة مئوية، ثم يكلس الصلب عند 500–800 درجة مئوية. ويملك مركب ZnO/Zn3(BO3)2 الناتج مساحة BET مطالبًا بها قدرها 15–60 م²/غ، وحجم مسام 0.100–0.200 سم³/غ، ومتوسط قطر 5–10 نانومتر، وبلورات 10–150 نانومتر، وتكتلات أكبر.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- أبحاث المواد المازة والمحفزات غير المتجانسة.
- دراسات المعالجة البيئية بالتحفيز الضوئي.
- تطوير مواد الاستشعار والإلكترونيات الضوئية القائمة على الزنك.
- أبحاث مواد الأقطاب لأجهزة تخزين الطاقة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يجمع طوري ZnO وZn3(BO3)2 البلوريين في مركب نانوي واحد.
- يستخدم مسار سول-جل محددًا مع تفضيل الماء مذيبًا قطبيًا.
- يحدد نطاقات المسام المتوسطة والمساحة السطحية وحجم البلورات والتكتلات.
- يمكن تحضيره خاليًا بدرجة كبيرة من هيدروكسيد البورون وفق PXRD.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصف تحضير السول-جل والتوصيف بواسطة PXRD وSEM وTEM وامتزاز النيتروجين؛ ولم يثبت أداء المادة في التحفيز الضوئي أو الاستشعار أو الامتزاز أو أجهزة تخزين الطاقة ضمن أدلة المصدر. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
يمكن لشركات الخزفيات المتخصصة والمحفزات والحساسات ومواد الطاقة تقييم المادة بوصفها مركب زنك متعدد الوظائف. ويتطلب الانتقال اختبارات أداء خاصة بالتطبيق، وقابلية تكرار الدفعات، وتحليل الطاقة الحرارية وتكلفة المواد الأولية، والتوسيع، ودراسات المتانة، والمقارنة مع منتجات ZnO أو بورات الزنك المعتمدة في أنظمة عملية.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C01G9/02المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- B82Y30/00الاستخدامات أو التطبيقات المحددة للبنى النانوية؛ قياس البنى النانوية أو تحليلها؛ تصنيع البنى النانوية أو معالجتها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- B82Y30/00الاستخدامات أو التطبيقات المحددة للبنى النانوية؛ قياس البنى النانوية أو تحليلها؛ تصنيع البنى النانوية أو معالجتها
- C01G9/02المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- C01P2006/16مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2006/14مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/60مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2006/12مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولإيهاب عبدالحميد عبدالرحمن أحمد
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- أكسيد الزنك
- بورات الزنك المتعامدة
- Zn3(BO3)2
- مركب نانوي
- سول-جل بيكيني
- مادة مسامية متوسطة
- سترات الزنك
- التكليس
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.