الماس النانوي منتشر في تعليق مائي مع صوتنة
يمكن تحضير مشتتات الألماس النانوي بسرعة وكفاءة باستخدام أجهزة Hielscher الصوتية. في المعلق المائي، يضمن التفكيك بالموجات فوق الصوتية تفككاً موثوقاً للركام وتشكيل غرويات مستقرة. عند دمجها مع إضافة ملح بسيط لضبط الأس الهيدروجيني، توفر هذه الطريقة طريقة سهلة وغير مكلفة وخالية من الملوثات. ونظراً لقابليتها للتطوير والتنفيذ المباشر، فإن التشتت بالموجات فوق الصوتية مناسب للغاية ليس فقط للأبحاث المختبرية ولكن أيضاً للمعالجة النانوية للماس النانوي على نطاق صناعي.
نزع الألماس النانوي الفعال والخالي من التلوث
يتم تطبيق الألماس النانوي بشكل متزايد في الطب الحيوي والتقنيات الكمية والترايبولوجي والمركبات المتقدمة، ومع ذلك فإن ميلها الجوهري لتشكيل تجمعات صلبة غالباً ما يحد من الأداء. وبالتالي فإن تحقيق الغرويات المستقرة للجسيمات المنفصلة شرط أساسي للتوصيف الدقيق والتطبيق الموثوق به. وتعتمد طرق التفتيت التقليدية في كثير من الأحيان على تقنيات الطحن القاسية التي تُدخل الزركونيا أو غيرها من الشوائب، مما يعقد عملية التنقية ويحد من الاستخدام الطبي الحيوي. يوفر التشتت بالموجات فوق الصوتية بديلاً سريعاً وقابلاً للتطوير وخالياً من الشوائب. من خلال تطبيق التجويف الصوتي في الوسط المائي، تعمل أجهزة الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار على تفتيت المجاميع بكفاءة إلى ماسات نانوية أحادية الرقم. وعندما تقترن هذه الطريقة بتعديل بسيط في الأس الهيدروجيني بمساعدة الملح، فإنها تنتج غرويات مستقرة عبر نطاق واسع من الأس الهيدروجيني دون إدخال منتجات ثانوية سامة، مما يجعلها جذابة للغاية لكل من الأبحاث المختبرية والإنتاج على نطاق صناعي.
يمكن أن تكون الماس النانوي فعالة ومشتتة بشكل موثوق باستخدام الموجات فوق الصوتية Hielscher.
مفاعلات التدفق بالموجات فوق الصوتية للإنتاج الصناعي المضمن لملاط الماس النانوي المائي.
كيف يعمل الطحن بالموجات فوق الصوتية وتشتت الماس النانوي؟
يستخدم التشتت بالموجات فوق الصوتية الماس النانوي نفسه كوسائط طحن. يخلق التجويف الصوتي الناتج عن الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة تدفقا سائلا عالي السرعة. تعمل هذه التيارات السائلة على تسريع الجسيمات (مثل الماس) في الملاط بحيث تصطدم الجسيمات بما يصل إلى 280 كم / ثانية وتتحطم إلى جزيئات دقيقة بحجم النانو. وهذا يجعل الطحن بالموجات فوق الصوتية والتشتت تقنية سهلة وغير مكلفة وخالية من الملوثات ، والتي تعمل بشكل موثوق على إزالة التكتلات النانوية إلى جزيئات نانوية الحجم مستقرة في محلول غرواني مائي في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني. يستخدم الملح (كلوريد الصوديوم) لتثبيت الماس النانوي في ملاط مائي.
تعرّف على المزيد حول التفكيك الماسي النانوي بالموجات فوق الصوتية لتحضير العينة قبل التحليل!
- تشتت عالي الكفاءة بحجم النانو
- السريع
- غير سامة وخالية من المذيبات
- لا توجد شوائب يصعب إزالتها
- توفير الطاقة والتكاليف
- قابلية التوسع الخطي لأي حجم إنتاج
- صديقة للبيئة
بالموجات فوق الصوتية نانو الماس طحن يتفوق حبة المطاحن
الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار هي مطاحن عالية الفعالية وهي تقنية طحن راسخة للإنتاج على نطاق واسع لمعلقات الماس النانوي على نطاق واسع. نظرا لأن المطاحن بالموجات فوق الصوتية تستخدم الماس النانوي كوسائط طحن ، يتم تجنب التلوث من خلال وسائط الطحن ، على سبيل المثال من حبات الزركونيا ، تماما. بدلا من ذلك ، تعمل قوى التجويف فوق الصوتية على تسريع الجسيمات بحيث تصطدم الماسات النانوية بعنف مع بعضها البعض وتتحلل إلى حجم نانو موحد. هذا التصادم بين الجسيمات المستحث بالموجات فوق الصوتية هو طريقة فعالة وموثوقة للغاية لإنتاج التشتت النانوي الموزع بشكل موحد.
تستخدم طريقة التشتت وإزالة التجميع بالموجات فوق الصوتية إضافات قابلة للذوبان في الماء وغير سامة وغير ملوثة مثل كلوريد الصوديوم أو السكروز لتنظيم الأس الهيدروجيني وتثبيت التشتت بالموجات فوق الصوتية. تعمل هذه الهياكل البلورية لكلوريد الصوديوم أو السكروز بالإضافة إلى وسائط طحن وبالتالي تدعم إجراء الطحن بالموجات فوق الصوتية. عند اكتمال عملية الطحن ، يمكن إزالة هذه المواد المضافة بسهولة عن طريق الشطف البسيط بالماء ، وهي ميزة ملحوظة على حبات السيراميك العملية. يستخدم طحن الخرز التقليدي مثل الإسنادات وسائط طحن خزفية غير قابلة للذوبان (مثل الكرات أو الخرز أو اللؤلؤ) ، والتي تلوث بقاياها الكاشطة التشتت النهائي. تتضمن إزالة التلوث الناجم عن وسائط الطحن معالجة لاحقة معقدة وتستغرق وقتا طويلا ومكلفة.
تنتج تقنية التشتيت بالموجات فوق الصوتية بشكل فعال معلقات نانوية مائية مع توزيع ضيق لحجم الجسيمات.
(دراسة ورسم: ©Turcheniuk et al. ، 2016)
UP400St بالموجات فوق الصوتية تشتيت الماس النانوي في محلول غرواني مائي
تقليل حجم الجسيمات من الماس النانوي مع الموجات فوق الصوتية UIP1000hdT. يظهر المنحنى الأحمر العينة غير الصوتية ، بينما توضح المنحنيات الأخرى عملية التشتت المتقدمة مع زيادة مدخلات طاقة الموجات فوق الصوتية.
بروتوكول مثالي لتشتت الماس النانوي بالموجات فوق الصوتية
إزالة التجميع بالموجات فوق الصوتية بمساعدة الملح للماس النانوي في الماء:
تم طحن خليط من 10 جم من كلوريد الصوديوم و 0.250 جم من مسحوق الماس النانوي لفترة وجيزة يدويا باستخدام ملاط خزفي ومدقة ووضعه في قنينة زجاجية سعة 20 مل مع 5 مل من ماء DI. تم صوتنة العينة المعدة باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار لمدة 100 دقيقة عند 60٪ من طاقة الإخراج ودورة عمل 50٪. بعد صوتنة ، تم تقسيم العينة بالتساوي بين أنبوبي طرد مركزي بلاستيكي من طراز فالكون سعة 50 مل وتم تشتيتها في الماء المقطر حتى إجمالي حجم 100 مل (2 × 50 مل). ثم تم طرد كل عينة باستخدام جهاز طرد مركزي Eppendorf 5810-R عند 4000 دورة في الدقيقة و 25 درجة مئوية لمدة 10 دقائق ، وتم التخلص من المادة الطافية الصافية. ثم تم إعادة تشتيت رواسب ND الرطبة في الماء المقطر (الحجم الكلي 100 مل) والطرد المركزي مرة ثانية عند 12000 دورة في الدقيقة و 25 درجة مئوية لمدة 1 ساعة. مرة أخرى ، تم التخلص من المادة الطافية الصافية وإعادة تشتيت رواسب الماس النانوي الرطب ، هذه المرة في 5 مل من الماء المقطر لتوصيفها. أظهر اختبار AgNO3 القياسي الغياب التام ل Cl− في الماس النانوي المتناهية الصغر المُعالج بالملح بمساعدة الموجات فوق الصوتية المغسول بالماء المقطر مرتين كما هو موضح أعلاه. بعد تبخير الماء من العينات، تكوَّن ألماس نانوي صلب أسود اللون “الرقائق” لوحظ محصول ∼200 مجم أو 80% من كتلة الماس النانوية الأولية. (انظر الصورة أدناه)
(راجع تورشينيوك وآخرون ، 2016)
عينة مجففة من الماس النانوي المشتت بالموجات فوق الصوتية.
(دراسة ورسم: ©Turcheniuk et al. ، 2016)
الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتشتت الماس النانوي
Hielscher Ultrasonics تصميم وتصنيع وتوزيع معدات الطحن بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء وتشتيت للتطبيقات الثقيلة مثل تصنيع الطين نانو الماس، وتلميع وسائل الإعلام والمركبات النانوية. تستخدم الموجات فوق الصوتية Hielscher في جميع أنحاء العالم لتفريق المواد النانوية في معلقات الغروية المائية والبوليمرات والراتنجات والطلاء وغيرها من المواد عالية الأداء.
المشتتات بالموجات فوق الصوتية Hielscher هي موثوقة وفعالة في معالجة اللزوجة المنخفضة إلى العالية. اعتمادا على المواد المدخلة وحجم الجسيمات النهائي المستهدف ، يمكن ضبط شدة الموجات فوق الصوتية بدقة للحصول على نتائج عملية مثالية.
من أجل معالجة المعاجين اللزجة والمواد النانوية والتركيزات الصلبة العالية ، يجب أن يكون المشتت بالموجات فوق الصوتية قادرا على إنتاج سعات عالية باستمرار. Hielscher الفوق صوتيات’ يمكن للمعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية تقديم سعات عالية جدا في التشغيل المستمر تحت الحمل الكامل. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة في عملية 24/7. يعد خيار تشغيل مشتت بالموجات فوق الصوتية بسعات عالية وضبط السعة بدقة ضروريا لتكييف ظروف العملية بالموجات فوق الصوتية من أجل الصياغة المثلى لملاط النانو المملوء للغاية ومخاليط البوليمر المقوى بالنانو والمركبات النانوية.
إلى جانب السعة فوق الصوتية ، يعد الضغط معلمة عملية أخرى مهمة للغاية. تحت ضغوط مرتفعة ، يتم تكثيف شدة التجويف بالموجات فوق الصوتية وقوى القص. يمكن الضغط على مفاعلات الموجات فوق الصوتية Hielscher وبالتالي الحصول على نتائج صوتنة مكثفة.
تعد مراقبة العمليات وتسجيل البيانات مهمة لتوحيد العمليات المستمر وجودة المنتج. سلك مستشعرات الضغط ودرجة الحرارة القابل للتوصيل بمولد الموجات فوق الصوتية لمراقبة عملية التشتت بالموجات فوق الصوتية والتحكم فيها. يتم تلقائيا بروتوكول جميع معلمات المعالجة المهمة مثل الطاقة فوق الصوتية (الصافي + الإجمالي) ودرجة الحرارة والضغط والوقت وتخزينها على بطاقة SD مدمجة. من خلال الوصول إلى بيانات العملية المسجلة تلقائيا ، يمكنك مراجعة عمليات تشغيل الصوتنة السابقة وتقييم نتائج العملية.
ميزة أخرى سهلة الاستخدام هي جهاز التحكم عن بعد في المتصفح لأنظمتنا الرقمية بالموجات فوق الصوتية. عبر التحكم في المتصفح عن بعد ، يمكنك بدء تشغيل المعالج بالموجات فوق الصوتية وإيقافه وضبطه ومراقبته عن بعد من أي مكان.
اتصل بنا الآن لمعرفة المزيد عن المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء للطحن وتشتت النانو!
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| 15 إلى 150 لتر | 3 إلى 15 لتر / دقيقة | UIP6000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.
الأدب / المراجع
- Turcheniuk, K., Trecazzi, C., Deeleepojananan, C., & Mochalin, V. N. (2016): Salt-Assisted Ultrasonic Deaggregation of Nanodiamond. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(38), 2016. 25461–25468.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue 1. January 9, 2020.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Mondragón Cazorla R., Juliá Bolívar J. E.,Barba Juan A., Jarque Fonfría J. C. (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology Vol. 224, 2012.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.