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Montag, 05 Juni 2023 11:59

Bericht aus Indien

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Silber aus Indien (Symbolbild) Silber aus Indien (Symbolbild) Bild von Farid Gaur auf Pixabay

Wasserabweisende verzinkte Stahloberflächen

Verzinkte Stahloberflächen sind in der Industrie weit verbreitet, um die Korrosion von Stahlwerkzeugen zu verhindern. Diese Gegenstände sind mit einer Schutzschicht aus Zink überzogen, die durch Feuerverzinkung entsteht. Die Umwandlung der Oberfläche von verzinkten Stahlwerkzeugen in eine superhydrophobe Schicht könnte zu sehr nützlichen Funktionalitäten führen. Wissenschaftler der Universität Granada in Spanien haben eine neue Strategie untersucht, um dieses Ziel zu erreichen.

Das Verfahren basierte auf Sandstrahlen und anschließendem Sintern von Zink-Nanopartikeln (Abb. 1). Damit wurde die für die Superhydrophobie erforderliche hierarchische Struktur aus Zink-Hydrophobie ermöglicht. Die Proben erhielten eine doppelskalige Struktur, die zu einer Superhydrophobie führte, als sie später mit einer dünnen Fluorpolymerschicht überzogen wurden.

Abb. 1: Verfahren zur Herstellung von superhydrophoben verzinkten Stahloberflächen mit und ohne vorheriges Aufrauen durch Sandstrahlen. Der Sinterprozess erfolgte durch Erhitzen der Probe auf 420 °C und weitere Hydrophobierung mit einer Dupont AF-LösungAbb. 1: Verfahren zur Herstellung von superhydrophoben verzinkten Stahloberflächen mit und ohne vorheriges Aufrauen durch Sandstrahlen. Der Sinterprozess erfolgte durch Erhitzen der Probe auf 420 °C und weitere Hydrophobierung mit einer Dupont AF-Lösung

Es wurde festgestellt, dass das Sandstrahlen zwar nützlich, aber nicht zwingend erforderlich ist. Im Gegensatz zum Sintern, das für das Erreichen der Superhydrophobie unerlässlich ist. Das Sintern von Metallnanopartikeln mit niedrigem Schmelzpunkt erwies sich als vielversprechende Strategie zur Herstellung funktioneller metallischer Oberflächen.

Galvanische Ersatzsynthese von Metall-Nanostrukturen

Bei einer Elektrosynthese werden die beiden Elektroden durch eine Elektrolytlösung räumlich getrennt, während bei einer chemischen Synthese eine Redox-Reaktion durch die Anwesenheit von zwei chemischen Verbindungen ermöglicht wird. Bei der sogenannten galvanischen Ersatzsynthese befinden sich die Kathoden und Anoden auf derselben Oberfläche, wenn auch an unterschiedlichen Stellen, selbst bei einem mikro-/nanostrukturierten Substrat (Abb. 2).

Bei der galvanischen Ersatzsynthese werden Atome eines Substrats oxidiert und aufgelöst, während der Salzvorläufer eines anderen Materials mit einem höheren Reduktionspotenzial reduziert und auf dem Substrat abgeschieden wird. Die treibende Kraft oder Spontaneität einer solchen Synthese ergibt sich aus dem Unterschied im Reduktionspotenzial zwischen den beteiligten Redox-Paaren.

Abb. 2  Galvanische Ersatzsynthese versus chemischer und ElektrosyntheseAbb. 2 Galvanische Ersatzsynthese versus chemischer und Elektrosynthese

Durch die Verwendung von mikro-/nanostrukturierten Materialien kann die Oberfläche erheblich vergrößert werden, was unmittelbare Vorteile gegenüber der herkömmlichen Elektrosynthese bietet. Die mikro-/nanostrukturierten Materialien können auch in einer Lösungsphase eng mit dem Salzvorläufer vermischt werden, was dem Setting einer typischen chemischen Synthese ähnelt. Das reduzierte Material wird in der Regel direkt auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden, genau wie bei einer Elektrosynthese. Da die Oxidations- und Auflösungsreaktionen an anderen Stellen ablaufen als die Reduktions- und Abscheidungsreaktionen, kann man das Wachstumsmuster der neu abgeschiedenen Atome auf derselben Oberfläche eines Substrats steuern und so in einem einzigen Schritt zu nanostrukturierten Materialien mit unterschiedlicher und kontrollierbarer Zusammensetzung, Form und Morphologie gelangen.

Die galvanische Ersatzsynthese wurde erfolgreich auf verschiedene Arten von Substraten angewandt, darunter solche aus kristallinen und amorphen Materialien sowie metallische und nichtmetallische Werkstoffe. Diese sind in einem Account von Wissenschaftlern aus dem Georgia Institute of Technology in Atlanta, USA zusammengefasst worden. Im Account werden die einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen von nanostrukturierten Materialien vorgestellt, die aus galvanischen Ersatzreaktionen für die Biomedizin und Katalyse stammen. Außerdem geben die Autoren einen Ausblick auf die Herausforderungen und Möglichkeiten in diesem vielversprechenden Forschungsbereich.

National Quantum Mission Indiens

In einem Wettlauf um die Vorreiterrolle im Quantenzeitalter hat Indien die National Quantum Mission ins Leben gerufen, die darauf abzielt, Forschungs- und Entwicklungszentren für Bereiche wie Kommunikation, Gesundheit, Finanzen und Energie aufzubauen. Wissenschaftliche und industrielle Forschung und Entwicklung sollen befördert und ein Ökosystem für Quantentechnologie aufgebaut werden. Damit wird Indien nach den USA, Österreich, Finnland, Frankreich und China das sechste Land, das eine eigene Quantenmission hat.

Die Mission zielt darauf ab, in den kommenden Jahren Quantencomputer im mittleren Maßstab mit 50–1.000 physikalischen Qubits auf Plattformen wie supraleitender und photonischer Technologie zu entwickeln. Die Mission wird satellitengestützte sichere Quantenkommunikation innerhalb Indiens und sichere Quantenkommunikation über große Entfernungen zwischen Indien und anderen Ländern entwickeln. Im Rahmen der Mission ist auch geplant, hochempfindliche Magnetometer in atomaren Systemen und Atomuhren zu entwickeln, Entwurfs und der Synthese von Quantenmaterialien zu fördern sowie einzelne Fotoquellen/-detektoren und verschränkte Fotoquellen zur Marktreife zu bringen.

Indien liegt in der Quantentechnologie noch weit hinter China zurück. China hat bereits einen ersten QKD-Satelliten (Quantum Key Distribution) gestartet, der Daten zwischen zwei 2.600 km voneinander entfernten Bodenstationen übertragen kann. Die indische Weltraumforschungsorganisation ISRO demonstrierte im März 2021 ihre QKD-Übertragungstechnologie über eine Entfernung von 300 km.

Silber-Produktion in Indien steigt

Hindustan Zinc, Indiens führender Zink-Blei-Silber-Produzent, ist laut der World Silver Survey 2023 vom Silver Institute zum fünftgrößten Silberproduzenten der Welt aufgestiegen. Bis vor drei Jahrzehnten hatte Indien keine eigene Produktion von Silber. Hindustan Zinc verfügt über eine Produktionskapazität von 800 Tonnen. Bis zum Jahr 2003 war das Unternehmen in staatlicher Hand und schrieb rote Zahlen.

In Indien ist die Silbernachfrage um 24 % gestiegen, was in erster Linie auf die erhöhte Nachfrage bei der Schmuck-Herstellung und -Versilberung, die Nachfrage nach Silberwaren und physische Investitionen nach der Pandemie zurückzuführen ist. Die Silberimporte in den ersten sieben Monaten des Jahres 2022 lagen bei 5.100 Tonnen. Silber wird global am häufigsten in der industriellen Fertigung verwendet, gefolgt von Schmuck, Münzen und Barren sowie Silberwaren. Die industrielle Fertigung wird voraussichtlich im Jahr 2023 ein weiteres Allzeithoch erreichen, was auf die anhaltenden Zuwächse bei den Photovoltaik-Anwendungen (PV) zurückzuführen ist.

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 5
  • Jahr: 2023
  • Autoren: Dr. Nagaraj N. Rao

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