PL365435A1 - Sposób otrzymywania koloidu albo jego pochodnej, koloid i jego zastosowania - Google Patents

Description

365435 Τ'

Sposób otrzymywania koloidu albo jego pochodnej, koloid i jego zastosowania

Przedmiotem wynalazku jest wytwarzanie stabilnych niejonowych nanocząsteczkowych albo mikorcząsteczkowych koloidów metalicznych z metali i ich stopów, oraz koloidy otrzymane tym sposobem jak również ich zastosowania. Znane są liczne chemiczne oraz fizyczne metody produkcji koloidów metalicznych. 5 Wśród metod chemicznych należy wymienić redukcję metalu z jego roztworu jonowego. Przykładem takiego procesu jest redukcja srebra z azotanu srebrowego przy użyciu aldehydu mrówkowego czy też cukrów gronowych. Do metod fizykochemicznych zaliczyć można podobną redukcję srebra z wodnego roztworu azotanu srebrowego dokonywaną jednak przy użyciu promieniowania 10 ultrafioletowego, bądź tez koherentnego promieniowania z lasera. W metodzie dyspersyjno-kondensacyjnej pomiędzy metalicznymi elektrodami zanurzonymi w wodzie wywołany zostaje luk Volty. Powstałe w takim luku pary metalu, oziębiane i rozpraszane w cieczy tworzą koloid metaliczny. Sposób ten nosi nazwę „Metody Brediga”. Innym sposobem otrzymywania koloidów jest elektrochemiczne 15 roztwarzanie metalu w roztworze wodnym przewodzącym prąd elektryczny. W pewnych przypadkach takim roztworem może być zwykła woda pitna. Metoda ta stała się wielce popularna w byłym ZSRR, gdzie srebro w postaci koloidów używane było celem częściowej sterylizacji wody pitnej.

Inną metodą koloidyzacji metalu jest metoda kawitacyjna wykorzystująca energię 20 ultradźwięków. Powstające na powierzchni metalu przestrzenie próżniowe graniczące z obszarami, w których wytwarza się znaczne nadciśnienie powodują powstawanie naprężeń powierzchniowych w roztwarzanym metalu. Przy h odpowiednio dużych energiach ultradźwięków daje się więc wyzwolić małe ilości metalu z powierzchni próbki. Metoda ta posiada zastosowanie tylko w odniesieniu do metali o niskiej wartości modułu spójności. Z wcześniejszych opisów patentowych autora niniejszego wynalazku znane są w 5 szczególności dwa patenty amerykańskie: US Patent 5437243 oraz US Patent 5609683, które wykazują pewną zbieżność metodyczną ze zgłaszanym rozwiązaniem. W obu tych patentach wykazano, iż prąd elektryczny wielkiej gęstości dokonywać może głębokich zmian strukturalnych materiału elektroprzewodzącego, które zostały zastosowane do przemiany grafitu w 10 diament. Autor opublikował tez szereg prac naukowo-technicznych poświeconych zmianom strukturalnym, które zostały wskazane w wykazie literaturowym i włączone w ten sposób do treści niniejszego opisu.

Patent USA 5885321 opisuje elektroforetyczny sposób otrzymywania proszku aluminowego. Ujawniono także sposób uzyskiwania proszku metalicznego, 15 przykładowo z miedzi lub cynku, który jest otrzymywany z roztworu wodnego techniką elektroforetyczną w specjalnie do tego celu przygotowanym urządzeniu wyposażonym w obrotową katodę.

Patent USA 5935461 ujawnia sposób uzyskiwania proszku metalicznego polegającego na wykorzystaniu pulsów wysokiej energii, którym towarzyszy 20 wytwarzanie plazmy.

Publikacja WO0117671 opisuje urządzenie i sposób do otrzymywania proszku metalicznego wykorzystujące zjawisko rozpadu przewodów elektrycznych pod wpływem prądów o wysokich natężeniach. W opisanych realizacjach ujawniono sposób otrzymywania proszku aluminiowego ulegającego w trakcie wytwarzania 25 procesowi pasywacji. Tak wytworzony proszek może być stosowany do ochrony powierzchni metalowych.

Tradycyjne procesy koloidyzacji metali stwarzają jednak liczne, poważne niedogodności, czy trudności, które niezwykle ograniczają zakres zastosowań metod koloidyzacji znanych dotąd technice. 30 Pierwszą obserwowaną niedogodnością koloidyzacji metali w znanych i wymienionych wyżej procesach jest stosunkowo mała wydajność takich procesów. 3

Wynika to z istnienia procesów konkurencyjnych. Tak wiec obok procesu koloidyzacji konkuruje z nim w tych samych reakcjach inny proces, polegający na powstawaniu i wzroście dendrytów metalicznych. Ten konkurencyjny proces znacznie obniża wydajność samej koloidyzacji. Powstałe w takich przemysłowych procesach koloidyzacji metaliczne fragmenty są typowo znacznie większe od zamierzonych. Często na drodze tworzenia mikroskopijnych cząsteczek metali musimy więc uruchamiać dodatkowo mielenie mechaniczne, kiedy to rozdrobnieniu poddaje się przykładowe dendryty srebra w młynach Shegevariego. Ma to w szczególności miejsce w przypadku procesów jonowych prowadzonych celem uzyskania koloidu. Inną niedogodnością chemicznego procesu koloidyzacji, obserwowaną w przypadku wytwarzania farmaceutycznej zawiesiny złota jest zanieczyszczenie powierzchni mikro fragmentów metalicznych złota reagentami chemicznymi. Takie zanieczyszczenia nie dają się odmyć obniżając tym samym skuteczność koloidalnych preparatów złota w ich zastosowaniach medycznych znanych w reumatologicznej terapii iniekcyjnej. Równolegle nasila się w tym przypadku występowania niekorzystnych reakcji alergicznych pacjentów leczonych takim właśnie zanieczyszczonym koloidem złota. W przypadku użycia radzieckiej metody koloidyzacji srebra, sprowadza się ona do elektro erozji blaszki czy drutu srebrowego. W tym przypadku otrzymuje się bardzo niskie stężenia koloidów, zazwyczaj znacznie poniżej 1 ppm. Próby zastosowania długiego czasu elektroerozji prowadzą z kolei do powstawania koloidów niestabilnych, wykazujących znaczną tendencję do aglomeracji oraz wytrącania się z roztworu w postaci tlenkowych osadów srebra. Nie bez znaczenia jest fakt, iż w metodzie tej stosowanej w Rosji do uzdatniania wody pitnej pojawiają się także produkty stanowiące wynik rozkładu elektrochemicznego naturalnych minerałów rozpuszczonych w wodzie. Tak więc obok koloidu srebrowego wpływającego odkażająco, a więc korzystnie, na wodę pitną, pojawiają się w niej wodorotlenki wapnia, sodu, potasu, magnezu, żelaza, strontu, kwasy nieorganiczne, które oddziałują negatywnie na przewód pokarmowy ludzi czy zwierząt.

Istotną niedogodność stanowi także problem zanieczyszczeń powierzchniowych Η cząsteczek dyspergowanych powstających w wodnych roztworach dyspergujących. Tych często nie daje się całkowicie usunąć przez płukanie, bądź redukcję.

Kolejną niedogodnością jest posługiwanie się najczęściej pojedynczym, izolowanym metalem, nigdy zaś jego stopami. Stosując metody tradycyjne nie udaje się wiec wyprodukować koloidu stopowego o założonej koncentracji procentowej składników, przykładowo: Au50%Ag25%Cu25%.

Niedogodność stanowi także trudność bezpośredniego przeniesienia wymienionych wyżej, tradycyjnych metod wytwarzania koloidów na inne od wody ośrodki dyspergujące takie jak: ciekle gazy kriogeniczne, ciecze silikonowe, rozpuszczalniki węglowodorowe, alkohole, etery, estry, glikole, ciekłe monomery, etc. Jako przykład, nie daje się więc wytworzyć w tradycyjnym procesie koloidalnym kompleksu witaminy A + D z dodatkiem uodparniającego na infekcje srebra koloidalnego.

Kolejnym poważnym mankamentem znanych procesów koloidyzacji metali jest trudność w bezpośrednim przeniesieniu takiego procesu ze środowiska dyspergującego ciekłego do środowiska gazowego. Tak więc dla wyprodukowania przykładowego aerozolu niklu w gazowym azocie nie daje się w ogóle stosować wymienionych wyżej tradycyjnych metod wytwarzania.

Uzyskanie procesu otrzymywania koloidów metalicznych pozbawionych opisanych mankamentów jest celem niniejszego wynalazku.

Nieoczekiwanie tak zdefiniowany cel udało się osiągnąć dzięki niniejszemu wynalazkowi.

Przedmiotem niniejszego wynalazku są: sposób otrzymywania koloidu albo jego pochodnej, koloid i jego zastosowania zdefiniowane w załączonych zastrzeżeniach patentowych. W jednym z ujawnionych aspektów wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania zasadniczo niejonowych koloidów metalicznych, bądź też metalicznych koloidów stopowych. Wytwarzanie wymienionych koloidów następuje w procesie dwuetapowym. Pierwszym etapem jest rozdrobnienie metalicznego materiału próbki. Drugim wymieszanie otrzymanego materiału nano- lub

S mikrocząsteczkowego z substancją tworzącą wybrany ośrodek dyspergujący, przy czym ośrodkiem dyspergującym mogą być: płyny, gazy, bądź pary.

Przy czym jako nanocząsteczki rozumie się cząsteczki o wielkości od około 5 do 50 Angstremów, a jako mikrocząsteczki dla potrzeb tego opisu rozumie się cząsteczki o wielkości powyżej 50 Angstremów.

Zgodnie z wynalazkiem etapy tworzenia koloidu najczęściej zachodzą równolegle w czasie. Na początku i typowo metal bądź stop (poddawany koloidyzacji) zostaje umieszczony w ośrodku dyspergującym. Odbywa się to przez zanurzenie próbki metalicznej w cieczy dyspergującej, gazie, bądź parze. W następnym etapie stosując źródło napięcia zewnętrznego (w odniesieniu do próbki) wywołujemy w próbce impulsowy prąd elektryczny. Taki prąd posiadać musi wielką, oraz precyzyjnie dobrana gęstość. W wyniku przepływu owego prądu przez materiał próbki następuje jej gwałtowne rozproszenie, a wiec transformacja postaci. Próbka metaliczna znika wówczas, zaś w ośrodku dyspergującym pojawia się koloid. Całkowity czas transformacji metalu w koloid wynosi zazwyczaj kilka milionowych części sekundy. Możemy więc określić ujawniony proces koloidyzacji jako tworzenie koloidu w procesie „in statu nascendi”. Czas koloidyzacji równy jest czasowi trwania impulsu prądowego.

Przedstawiona metodyka postępowania koloidyzującego pozwala na wytwarzanie tysięcy nowych, nieznanych dotąd substancji koloidalnych. Dzieje się tak ponieważ sposób koloidyzacji według wynalazku pozwala na transformacje wszystkich metali oraz ich stopów w koloidy. Wyboru dogodnego dla konkretnego zastosowania ośrodka dyspersyjnego, metalu bądź stopu metalicznego, można dokonać niemal dowolnie wśród ogromnej liczby zróżnicowanych substancji. Przedstawiony sposób tworzenia koloidów posiada cechy wyróżniające go oraz przewyższające jego potencjał technologiczny w stosunku do wszystkich innych metod koloidyzacji znanych inżynierii chemicznej. Czas powstawania koloidu jest wielkością rzędu kilku milionowych części sekundy. Okres praktycznej repetycji procesu wytwarzania koloidu wynosi od ułamka do jednej sekundy. Czas ten jest ograniczony w zasadzie przez wydajność automatu podającego drut czy taśmę metaliczną. W procesie rozpadu powstają cząsteczki niejednakowej wielkości. 6

Obok cząsteczek koloidalnych powstają tez cząsteczki większe o wielkościach rzędu ułamków mikrona. Praktycznym sposobem wydzielenia cząsteczek koloidalnych jest wirowanie powstałego materiału w wirówce sedymentacyjnej. Wytwarzane nano- i mikrocząsteczki metalu posiadają także dwie odrębne 5 struktury: krystaliczną oraz amorficzną. Struktura krystaliczna wynika z rozpadu próbki, przy czym tworzona jest ona z wnętrza krystalitu metalicznego materiału wyjściowego. Z kolei struktura amorficzna o kształcie sferoidalnym powstaje ze stopienia końców kryształów, co dokonuje się na skutek powstawania elektrycznych mikro łuków Volty. Gwałtownie stygnący metal w cieczy tworzy 10 wówczas steroidy amorficzne.

Sposób koloidyzacji według wynalazku może przebiegać w bardzo wielu gatunkach cieczy prostych bądź ich mieszanin. Przykładowo, może on przebiegać w parach i gazach, w bardzo różniących się wzajemnie warunkach temperatury i ciśnienia. 15 Sposób koloidyzacji według wynalazku może odbywać się od razu w środowisku ostatecznego przeznaczani koloidu np.: srebra w witaminach, złota w sterylnej wodzie destylowanej lub roztworze fizjologicznym, chromo - niklu w olejach silikonowych, palladu w benzenie czy toluenie, etc.

Sposób koloidyzacji według wynalazku może także przebiegać w skroplonych 20 gazach. Aerozole, vapor-zole, mogą być wprowadzane bezpośrednio do środowiska ciekłego bądź suszone z wyłączeniem utlenianie.

Sposób koloidyzacji według wynalazku nie powoduje powstawania odpadów przemysłowych ani też nie zanieczyszcza on środowiska naturalnego człowieka. Jest to zatem metoda bezodpadowa, bezpieczna dla środowiska (ekologiczna). 25 Sposób koloidyzacji według wynalazku nie wymaga stosowania działań płuczących, oczyszczających etc. Ponadto może być on całkowicie zautomatyzowany. W tym samym procesie koloidyzacji mogą być produkowane koloidy o różnorakim przeznaczeniu. 30 Opisany proces koloidyzacji stanowi znaczny postęp w technologii koloidów metalicznych. W szczególności oferuje on ogromne możliwości dla zastosowań tego procesu i uzyskiwanych nim produktów, przykładowo dla celów farmacji, kosmetyki, elektroniki, czy energetyki. W przypadku elektroniki chodzi o zupełnie nowy typ substancji używanych jako farby do sito druku obwodów elektronicznych w tym: farb ferromagnetycznych, oporowych, a nawet półprzewodnikowych. Te 5 służyłyby w produkcji drukowanych magnesów, filtrów wysokiej częstości, wytwarzaniu elementów biernych mikro elektroniki, lecz także w wytwarzaniu półprzewodzących czy wysoko przewodzących klejów o strukturze polimerowej. Kleje takie stosowane być mogą w montażu powierzchniowym na płytkach drukowanych w technice zwanej "Cold Surface Mount" - mocowanie na zimno. 10 Znanymi metodami nie można uzyskać klei typu koloidalno - polimerowego, które są osiągalne dzięki wynalazkowi. U podstaw procesu nazwanego „rozsypywaniem się metalu”, stanowiącego istotę nowej technologii koloidów, leży zjawisko występowania sił elektrotensometrycznych. Są to siły odkryte przez autora wynalazku, które 15 pojawiają się w przewodnikach elektronowych w warunkach istnienia w nich prądów elektrycznych o wielkich natężeniach. Wówczas to elektrony przewodnictwa metalu przekazują własną energie kinetyczna w postaci ciepła Joulea, lecz równolegle przekazują one też własny pęd do metalu w postaci siły podłużnej. Takie właśnie siły podłużne, jak wykazano w badaniach naukowych 20 autora nie znajdują podstaw w nauce o elektromagnetyzmie, lecz w mechanice kwantowej. Podstawową cechą omawianych sił podłużnych jest to, iż nie posiadają one ściśle określonego punktu przyłożenia. Siła podłużna nazwana przez autora wynalazku „elektrotensometryczna" działa w zakresie drogi swobodniej elektronów wynoszącej typowo kilkaset angstremów. Stanowi tez ona 25 przykład siły rozproszonej. Możemy więc wyobrazić sobie, iż w metalu, w którym wywołano prąd elektryczny wielkiej gęstości w każdym z ogromnej liczby submikronowych obszarów pojawia się nagle potężny czynnik rozciągający podłużnie. W przybliżeniu obszary takie odpowiadają wymiarowo obszarom domen dyslokacyjnych. Rozsypujący się na niezwykle małe fragmenty metal 30 tworzy obiekty wykorzystywane następnie jako faza rozproszona metalu w koloidach. Ośrodkiem rozpraszającym mogą być na równi i bez ograniczeń: ciecze, gazy bądź pary.

Odkrycie przyczyny powodującej „rozsypywanie się metalu na fragmenty” pozwoliło więc ostatecznie na praktyczne zastosowanie tego zjawiska, którym stała się technologia wytwarzania mikro- czy nanocząsteczek metalicznych. Jedyne ograniczenia dla omówionego procesu polegającego na „rozsypywaniu się metalu na fragmenty” narzuca sama fizyka tego procesu, bowiem fragmentacji metalu możemy dokonać tylko wówczas, gdy siły podłużne przewyższą siły spójności cząsteczkowej kryształu metalicznego. Tensometria klasyczna poucza, iż wytrzymałość metali na rozciąganie zależy od ich budowy, oraz temperatury. Tak więc znacznie łatwiej jest rozerwać próbkę sporządzoną ze złota bądź glinu aniżeli próbkę sporządzoną z rodu, molibdenu czy wolframu. Łatwiej też rozerwać jest próbkę chromową w podwyższonej temperaturze niż w temperaturze niskiej. Przy odpowiednio jednak wielkich gęstościach prądów żaden metal nie może oprzeć się opisanemu tutaj rozpadowi. Zatem każdy metal czy stop posiadać musi określoną krytyczną wartość gęstości prądu niezbędnego dla pokonania sił spójności kryształu. Wartość tą jest łatwo ustalić i zweryfikować, np. metodą doświadczalną. Po ustaleniu wartości krytycznej gęstości prądu odpowiadającej danej próbce (substancji metalicznej) proces koloidyzacji próbki metalicznej prowadzić można w bardzo licznych ośrodkach gazowych czy ciekłych.

Istotą niniejszego wynalazku jest więc koloidyzacja materiału elektro-przewodzącego odbywająca się pod działaniem krytycznego prądu elektrycznego. Jak zauważono to wcześniej, omawiany tutaj proces tworzenia koloidu odbywać się może nie tyko w cieczach, lecz także w gazach pod dowolnym ciśnieniem, włączając w to pary i gazy w warunkach krytycznych. W przypadkach, w których ośrodkiem dyspersyjnym koloidu jest para, mówić będziemy o „vapor zolach” tak by gatunkowo odróżnić je od aerozoli, w których ośrodkiem dyspersyjnym są gazy. Opisany tutaj proces „rozsypywania się metalu na fragmenty” odbywać się może także w gazie wysoce rozrzedzonym lub nawet próżni. Innymi ośrodkami dyspergującymi według wynalazku może stać się ogromna mnogość cieczy: od skroplonych gazów szlachetnych poczynając, po skroplone powietrze lub jego składowe, mnogość roztworów wodnych, cieczy o naturze związków 9 organicznych, silikonowych, ciekłych monomerów czy polimerów. W przykładowej realizacji opisano szczegółowo kilka wyróżnionych metali oraz ośrodków dyspersyjnych. Przykładowo więc opisano tworzenie koloidów złota, aluminium, srebra i miedzi w ciekłym azocie. Odparowując z kolei skroplony gaz, otrzymujemy niezwykle drobne nano-proszki wymienionych wyżej metali. Takie nano wymiarowe proszki metaliczne mogą być używane jako standardy w spektroskopii, oraz jako materiały przemysłowe mikroelektroniki. Potwierdzono eksperymentalnie możliwość tworzenia koloidów z następujących metali oraz ich stopów: • Metale szlachetne: złoto, platyna, srebro, stop złota i srebra • Metale podstawowe: miedz, aluminium, wolfram, kanthal ( stop oporowy), nikiel, stal nierdzewna typu 316 (ASTM - USA).

Jako przykładowych roztworów dyspergujących używano: wody destylowanej, wody źródlanej filtrowanej ( 0.2 Mikrona), mieszanin wodnych z alkoholami: etylowym, metylowym, glicerolem, kwasami organicznymi: mrówkowym, octowym, cytrynowym, kwasami nieorganicznymi meta borowym oraz chlorowodorowym, oraz żywicy epoksydowej. Udane próby koloidyzacji przeprowadzono także w skroplonym azocie (LN2).

Jako gazowych nośnych ośrodków dyspergujących używano: powietrza naturalnego, powietrza nasyconego parą wodną, powietrza osuszonego nad kwasem siarkowym, wszystkich w zakresie temperatur pokojowych, czyli od 291 do 299 K. Jako ośrodka określanego mianem pary nasyconej używano pary wodnej wytwarzanej z wody nad szalkach Petriego w naczyniu zamkniętym, ewakuowanym z powietrza do ciśnienia 40 mm słupa rtęci. Innych eksperymentów dotyczących omawianej tutaj koloidyzacji dokonywano w zakresie ciśnień gazu: powietrza i azotu od 40 mm Hg do 5 x 760 mm Hg. Poniżej podano przykładowe wyniki uzyskane w tego typu realizacjach wynalazku. Inny przykład realizacji wynalazku stanowi metoda przeprowadzania aerozoli w zole. W próbach tych otrzymywano w pierwszym etapie aerozole złota czy miedzi w powietrzu w ciśnieniu 3 x 760 mm Hg (3 Atm). Otrzymane aerozole wprowadzano kapilarą do wody wykorzystując naturalne nadciśnienie panujące w reaktorze ciśnieniowym. Otrzymano wówczas koloidy złota oraz miedzi barwy różowo-zielonkawej w 10 pierwszym przypadku, zaś zielonkawo-niebieskiej w drugim. Z przemysłowego punktu widzenia wytwarzanie koloidów z licznych metali i ich stopów wymaga każdorazowo zoptymalizowania specyficznego postępowania technologicznego, które jednak leży w zakresie możliwości fachowca zaznajomionego z treścią niniejszego opisu.

Przykłady:

Celem lepszego zilustrowania wynalazku opisano poniżej wybrane, przykładowe jego realizacje. Są to: • Koloid „Farmakologiczny" Srebra • Koloid „Elektroniczny" Miedzi • Koloid „ Energetyczny” Palladu

Przykład 1. Koloid „Farmakologiczny" Srebra.

Koloid nazwany „ farmakologicznym" otrzymano z drutu srebrnego długości 5 cm, średnicy 0,1 mm. Drut przymocowany do elektrod prądowych zanurzono w wodzie destylowanej o temperaturze 15 stopni Celsjusza. Pojemność zbiornika 250 ml. Przebieg prądu obserwowano oscyloskopowo: mierzono czas przebiegu oraz natężenie posługując się oscyloskopem firmy Tektronix 2230 z pamięcią 100 MHz. Impuls prądowy zawiera dwa nie symetryczna składniki o następujących parametrach czasowych: impuls prądowy dodatni 0,7 mikro sekundy oraz impuls o polaryzacji ujemnej 0,9 mikro sekundy. Łączny czas przepływu prądu 1,6 mikro sekundy. Średnia wartość prądu dla obu połówek impulsu prądowego wyniosła ok. 1200 Amperów. Dokładność pomiaru prądu 5%. Obliczona gęstość prądu. I/A gdzie A jest polem przekroju drutu: 1200 Amperów dzielona przez 0,00007854 cm kwadratowego = 15,3 Milionów Amperów/cmA2. Jak widzimy jest to kolosalna gęstość prądu.

Przeprowadzono cztery kolejne próby, w których odpalano drut srebrny jednokrotnie, dwa, trzy i cztery razy kolejno w tej samej cieczy. Liniowość stężenia srebra w koloidzie w funkcji liczby reakcji rozpadu drutu sprawdzano poprzez pomiar turbimetryczny (pomiar stopnia mętności). Otrzymano wysoką korelację stężenia srebra w wodzie w funkcji liczby rozpadów (odpaleń). Współczynnik korelacji liniowej r wynosił 0.995. Wyliczone stężenie srebra w koloidzie po

U każdym odpaleniu wynosiło kolejno: • Jeden rozpad drutu o masie 4 mg Ag/250ml wody, stężenie srebra 16ppm., barwa słomkowa jasna, roztwór przezroczysty. • Dwa następujące po sobie rozpady drutu, każdy o masie 4mg Ag/250ml wody, koncentracja srebra 32ppm, barwa słomkowa średnio ciemna, roztwór przezroczysty. • Trzy następujące po sobie rozpady drutu, każdy o masie 4mg Ag/250ml wody, koncentracja srebra 48ppm, barwa słomkowa ciemna, obserwowane lekkie zmętnienie zawiesiny, roztwór lekko opalizujący. • Cztery następujące po sobie rozpady drutu, każdy o masie 4mg Ag/250ml wody, koncentracja srebra 64ppm, barwa brązowa, roztwór mętny - silnie opalizujący. Przykład 2. Koloid „ elektroniczny” miedzi W eksperymencie użyto ciekłego azotu (LN2) jako ośrodka rozpraszającego. Rozpad miedzi zachodził w reaktorze stalowym ( SS. 304) o pojemności 500ml wypełnionym skroplonym gazem do połowy. Stosowano odpowiednia izolacje termiczna z amerykańskiej waty szklanej powszechnego stosowania. Odpalano drut miedziany tej samej długości jak podano to w Przykładzie I. Z uwagi na różnice gęstości srebra i miedzi masa drutu miedzianego wynosiła 85% x 4 mg = 3,4 mg na odpalenie. Dokonywano rozpadu miedzi stosując napięcie generatora elektrycznego wynoszące około 10 kV. Wykonano łącznie 5 odpaleń uzyskując 17 mg czystej miedzi koloidalnej w ciekłym azocie. Zważono preparat miedziany po wyparowaniu azotu otrzymując w przybliżeniu masę 15.9 mg. Powstałą różnicę uznano za „rozkurz”. Uzyskany miedziany proszek praktycznie wolny od tlenków umieszczono natychmiast po wyparowaniu ciekłego azotu w żywicy epoksydowej firmy Shell typu Epon® 862 pochodzącej z Shell Chemical Company, Houston Texas, USA. Po utwardzeniu żywicy otrzymano doskonały, przewodzący elektrycznie materiał, znacznie przewyższający przewodnictwem elektrycznym wszystkie inne materiały istniejące na rynku.

Przykład 3. Koloid „Energetyczny” palladu

Celem eksperymentu było wyprodukowanie koloidu palladu w rozpuszczalniku stanowiącym ciecz organiczną celem sprawdzenia jego zastosowania w Λ% \ energetyce pojazdów. W eksperymencie posługiwano się cienką folią palladu o wymiarach w przybliżeniu: 0,076 mm - grubość, oraz 3,175 mm szerokość. Próbki folii przycinano każdorazowo na długość 1" = 25,4mm. Masa próbki foliowej wynosiła: 0.0076cm x 0.3175cm x 2.54cm x 12.02 g*cm(-3) = 0.074g =74mg 5 Dokonywano rozpadu palladu stosując napięcie generatora elektrycznego wynoszące 15 kV. Folię przymocowano do masywnych elektrod miedzianych rozpiętych w benzenie. Wobec możliwości zapłonu par benzenu w czasie odpalania próbki metalicznej stosowano szczególną ostrożność nie pozwalając na to by rozpad metalu następował blisko granicy fazowej benzen - powietrze, lecz 10 pod powierzchnia na głębokości ok. 2" cali, czyli około 5cm pod powierzchnią cieczy. Otrzymywano przezroczysty roztwór koloidu palladowego w benzenie. Ten mieszano natychmiast z typowym bezołowiowym paliwem płynnym firmy Εχχοη, stosowanym w USA do pojazdów mechanicznych. W doświadczeniu, w którym mierzono zysk energetyczny stosowano agregat prądotwórczy o mocy 5 kw. 15 sprzężony z silnikiem czterosuwowym o mocy 8 KM. Wydajność mierzono poprzez porównanie energii elektrycznej wytworzonej przez agregat pracujący z paliwem wzbogaconym koloidem palladu, oraz paliwem zwykłym. Określono zysk energetyczny na około 15%.

Przykład 4. Koloid farmaceutyczny 20 Koloidy zawierające nanocząsteczki okazały się w doświadczeniach autorów skutecznymi środkami działającymi leczniczo, lecz także ochronnie w przypadkach zakażeń bakteryjnych, grzybiczych oraz wirusowych. Nowatorstwo wymienionych tutaj medycznych czy innych ochronnych zastosowań koloidów krystalicznych, zawierających kryształy ciała stałego polega na takiej konstrukcji nanocząsteczki, 25 która pełnić może pojedynczą lub wielostronną funkcję w odniesieniu do ożywionej materii prostej. W naszych doświadczeniach uzyskano doskonałe wyniki bakteriobójczości licznych gram dodatnich oraz gram ujemnych szczepów bakteryjnych. Na uwagę zasługuje tutaj koloid nanocząsteczkowy srebra ze zlotem lub srebra z palladem. W doświadczeniach laboratoryjnych uzyskano silny efekt 30 bakteriobójczy w odniesie do szczepów Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Streptococus faecalis oraz Salmonella.

Rozpad Wybuchowy Drutu " Przegląd Elektrotechniczny 1999 Rok LXXV Warszawa, Polska, strony 11 do 15.

mgr ini. Rafał Witek Rzecznik Patentowy

Zgłaszający: Maciej Jan Pike-Biegunski, Paweł Bieguński 5 Pełnomocnik:

Cząsteczki o wymiarach od 10 do 50 angstremów złożone z atomów miedzi z rozpuszczonych w niej siarczkiem cynku, oraz siarczkiem miedzi okazały się skutecznie niszczyć grzyby atakujące stare druki, malowidła, wyroby skórzane i drewniane. Koloid nanocząsteczkowy dla tego przypadku sporządzano w alkoholu izopropylowym. Wreszcie nanocząsteczki wirusa zarazy ziemniaczanej zwalczano przy użyciu koloidu srebrowego z dodatkiem miedzi oraz siarczku cynkowego. Koloid ten rozpylano w doświadczeniach kontrolnych na sadzonki ziemniaka oraz pomidora. Wyniki zwalczania zarazy ziemniaczanej przewyższały wyniki otrzymywane z używanymi komercyjnie preparatami miedziowymi.

Podane przykłady miały na celu zorientowanie w potencjalnych możliwościach zastosowań przedstawionej tutaj metody koloidyzacji metali. Nie należy jednak ograniczać zakresu wynalazku ani możliwości jego realizacji i zastosowań do opisanych powyżej przykładów.

Literatura 1. Maciej J. Pike-Biegunski (AT Research and Development)" The Nonthermal Interactions Between Elactrons and Metal Crystalline Lattice", Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, Elektryka z.95, Nr. 868, 2001 STR: 17 do 40 2. Maciej J. Pike-Biegunski of Alcoa -Fujikura Ltd, USA, „Test Method to Measure Wire/Terminal Crimp Electrical Resistrance by using the Kiloampere Current Pulses of Microsecond Duration ", Materials of the 27-th Annual Connector and Interconnection Symposium and Trade Show, IICIT Boston Massachusetts, Boston Park Plaża Hotel September 19-21 1994, pages: 351 do 366. 3. Maciej J. Pike-Biegunski of Allotropic Transformations R(i3)D USA, „ Damage to Electrical Connections by Elektrotensiometric Forces ,„ Materials of the 29th Annuał Connector and Interconnection Symposium and Trade Show,, Boston, MA Boston Park Plaża Hotel September 16-18, 1996 IICIT pages 369 do 396 4. Maciej J. Pike-Biegunski of Alcoa- Fujikura Ltd., „ Electromagnetic Radiation from Termination Points of Metallic Conductor", Electrical Contacts 1995, forty-first Holm Conference on Electrical Contacts, Radisson Gouverneurs Hotel, Montreal, Canada October2-4,1995, pages 165 do 174. 5. Maciej J. Pike-Biegunski of Allotropic Transformations RgDD Milford, Ml, USA" 2 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że przed umieszczeniem w innym ośrodku, usuwa się przynajmniej część pierwotnego ośrodka dyspersyjnego. 9. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że proces prowadzi się manualnie albo w procesie zautomatyzowanym z wykorzystaniem odpowiedniego urządzenia. 10. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że proces prowadzi się w trybie ciągłym albo w trybie okresowym. 11. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że elektrorozpad prowadzi się środowisku ostatecznego przeznaczania koloidu uzyskując jeden spośród następujących układów: srebra w witaminach, złota w sterylnej wodzie destylowanej lub roztworze fizjologicznym, chromo - niklu w olejach silikonowych, palladu w benzenie czy toluenie. 12. Koloid, znamienny tym, że zawiera: a) fazę rozproszoną zawierającą nanocząsteczki substancji elektroprzewodzącej o wielkości od 5 do 50 Angstremów, b) ośrodek dyspersyjny będący cieczą albo gazem albo ich mieszaniną, przy czym rzeczone nanocząsteczki posiadają strukturę krystaliczną bądź amorficzną albo ich kombinację. 13. Koloid według zastrz. 12, znamienny tym, że jest dodatkowo rozproszony w gazie, cieczy, parze bądź ich mieszaninie albo w substancji polimeryzującej albo w polimerze. 14. Koloid według zastrz. 12, znamienny tym, że substancja elektroprzewodząca jest wybrana z grupy zawierającej metale chemicznie czyste, metale zanieczyszczone domieszkami, stopy metali z metalami, stopy metali z półprzewodnikami bądź dielektrykami albo pseudostopy. 15. Koloid według zastrz. 12, znamienny tym, że substancja elektroprzewodząca jest metalem szlachetnym albo jego stopem. 16. Koloid według zastrz. 12, znamienny tym, że jest jeden spośród następujących układów: srebra w witaminach, złota w sterylnej wodzie destylowanej lub roztworze fizjologicznym, chromo - niklu w olejach silikonowych, palladu w benzenie czy toluenie.

Claims (19)

1. 365435 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób otrzymywania koloidu albo jego pochodnej, znamienny tym, że substancję elektroprzewodzącą w postaci zwartej tworzącej ciało stałe umieszcza się w ośrodku dyspersyjnym, a następnie poddaje się ją elektrorozpadowi poprzez działanie krytycznym prądem elektrycznym, przy czym substancja elektroprzewodzącą tworzy fazę rozproszoną uzyskiwanego koloidu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiary nanocząsteczek fazy rozproszonej leżą w zakresie od 5 do 50 Angstremów, a wymiary otrzymywanych mikrocząsteczek są większe niż 50 Angstremów.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napięcie krytycznego prądu elektrycznego wynosi od 1 kV do 1 MV, korzystnie od 1 kV do 50 kV.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że natężenie krytycznego prądu elektrycznego wynosi od 500 A do 250 kA.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że substancję elektroprzewodzącą wybiera się z grupy zawierającej metale chemicznie czyste, metale zanieczyszczone domieszkami, stopy lub mieszaniny stałe metali z metalami, metale otrzymywane modami metalurgii proszkowej stopy metali z półprzewodnikami bądź dielektrykami.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ośrodkiem dyspersyjnym jest ciecz, gaz, gaz rozrzedzony albo ich kombinacja.
7. 7. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że uzyskany koloid zawierający nanocząsteczki wprowadza się dodatkowo do innego ośrodka, korzystnie ciekłego albo gazowego albo substancji polimeryzującej. 3
8. 17. Zastosowanie koloidu albo jego pochodnej według zastrz. 12-16 do wytwarzania środków farmaceutycznych albo środków ochrony roślin.
9. 18. Zastosowanie według zastrz. 17, znamienne tym, że do wytwarzania środków farmaceutycznych stosuje się koloid zawierający metal szlachetny, korzystnie srebro albo złoto albo stop srebra z domieszką co najmniej jednej substancji wybranej spośród złota, palladu, innych platynowców, miedzi i innych metali nieszlachetnych.
10. 19. Zastosowanie według zastrz. 17, znamienne tym, że wytwarzanym środkiem farmaceutycznym jest antybiotyk, korzystnie wybrany spośród preparatu dezynfekującego, odkażającego, profilaktycznego albo leczniczego.
11. 20. Zastosowanie według zastrz. 17 albo 18, znamienne tym, że wytwarzany preparat ma postać zawiesiny wodnej zawierającej nanocząsteczki srebra lub jego stopów.
12. 21. Zastosowanie koloidu albo jego pochodnej według zastrz. 12-16 do wytwarzania materiałów elektronicznych, w szczególności klejów, farb do drukowania obwodów elektrycznych oraz elementów biernych, albo smarów do kontaktów elektrycznych.
13. 22. Zastosowanie według zastrz. 21, znamienne tym, że koloid albo jego pochodna zawierają metal będący dobrym przewodnikiem elektryczności, korzystnie miedź i jej stopy.
14. 23. Zastosowanie koloidu albo jego pochodnej według zastrz. 12-16 do wytwarzania paliw albo smarów albo ich usprawniaczy.
15. 24. Zastosowanie według zastrz. 21, znamienne tym, że koloid albo jego pochodna zawierają platynowiec.
16. 25. Zastosowanie koloidu albo jego pochodnej według zastrz. 12-16 do wytwarzania preparatu do odkażania, dezynfekcji, profilaktyki albo leczenia, w szczególności przeznaczonego do stosowania w jednej spośród następujących dziedzin: dermatologii, okulistyce, laryngologii, urologii, ginekologii, reumatologii, onkologii, chirurgii, weterynarii, stomatologii, w szczególności w leczeniu paradentozy, ochronie roślin, technologii żywności, w szczególności konserwacji i dezynfekcji urządzeń służących do wytwarzania bądź przechowywania żywności. 4
17. 26. Cząsteczka zawierająca strukturę krystaliczną zbudowaną z co najmniej dwóch substancji elektroprzewodzących o różnych właściwościach, korzystnie substancji o właściwościach wirusobójczych, bakteriobójczych albo grzybobójczych.
18. 27. Nanocząsteczka według zastrz. 26, znamienna tym, że posiada wymiary leżące w zakresie od 5 do 50 Angstremów.
19. 28. Mikrocząsteczka według zastrz. 26, znamienna tym, że posiada wymiary większe niż 50 Angstremów. Zgłaszający: Maciej Jan Pike-Biegunski, Paweł Bieguński

    Pełnomocnik: