Elektrik patlaması, bir iletkenden (0.1-1.0 mm çapında metal
tel), 10-5-10-7 saniye 104-106 A.mm-2
yoğunlukta yüksek pulslu akım uygulanarak elektrik patlamasıyla, ince taneli
metal, oksit, nitrür ve karbid tozları üretmek için kullanılan bir metottur.
Tel elektrik patlaması, bir metalin fiziksel halinde ani bir
değişikliğe yol açar; metalden, yüksek yoğunluklu pulslu bir akımın şok
dalgalarla geçirilmesi, yoğun şekilde enerji çıkmasına ve metalin hızla 104
K'nin üzerindeki sıcaklıklara ısınmasına neden olur.
Elektrik patlamasının başlangıç fazında, telin Joule ısısı,
oldukça düşük bir hızda (1-3 m·s-1) doğrusal olarak genleşmesine neden
olur. Patlama aşamasında, puls akım tel boyunca ilerlerken metal ergime
noktasının üstündeki sıcaklıklara kadar (aşırı ısınma) çıkar, telde 5·103 m·s-1
hızla genleşme meydana gelir ve aşırı ısınan metal patlamaya benzer şekilde
parçalanır. Şok dalgaların önünde basınç birkaç yüz MPA ve sıcaklık ~104
K’dir. Hızla genişleyen buhar akışında kondensasyonla çok küçük partiküller
oluşur. Patlama koşullarının ayarlanmasıyla 50 nm ve daha büyük partikül
boyutlarında tozlar üretilebilir. Ortalama partikül boyutu, akım yoğunluğu
arttıkça ve puls daha kısaldıkça sürekli olarak azalır.
İnert atmosferde elektrik patlaması, metal ve alaşım
tozlarının üretiminde kullanılan tekniktir. Reaktöre ilave reaktifler injekte
edildiğinde (hava, oksijen ve inert gaz karışımı, azot, distile su, dekan C10H22,
parafin, endüstriyel yağ) ultradispers oksit tozlar, nitridler, karbidler veya
bunların karışımlar üretilebilir.
Partikül boyut dağılımı, elektrik patlaması sonucu üretilen
10-500 nm ince tozlar için, bir maksimumlu lognormal dağılımdır. Metal ve
alaşımların bu tür partikülleri küreseldir, ancak nitrür ve karbid toz
partiküller yüzeyli yapılardır.
‘Tel patlaması’ yoluyla hazırlanan nanopartiküllerin (a) XRD
paternleri ve (b) TEM görüntüleri (test örneği deiyonize suda, 20 askorbik
asitli suda ve 200 mM askorbik asitli suda Cu ve Cu2O karışımı)
