تشتت الجسيمات النانوية الموثوقة للتطبيقات الصناعية

يمكن أن بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة كفاءة وموثوق بها تفكك الجسيمات الجسيمات التجمعات وحتى تفكك الجسيمات الأولية. نظرا لأدائها التشتت عالية الأداء، يتم استخدام الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق كطريقة مفضلة لخلق تعليق الجسيمات النانوية متجانسة.

تشتت الجسيمات النانوية الموثوق بها عن طريق Ultrasonication

تتطلب العديد من الصناعات إعداد المعلقات ، والتي يتم تحميلها جسيمات نانوية. الجسيمات النانوية هي مواد صلبة بحجم جسيم أقل من 100 نانومتر. نظرا لحجم الدقيقة الجسيمات، الجسيمات النانوية التعبير عن خصائص فريدة من نوعها مثل قوة استثنائية، صلابة، والميزات البصرية، ليونة، مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، الموصلية، الكهربائية والكهرومغناطيسية (EM) خصائص، المضادة للتآكل، مقاومة الصفر، وغيرها من الخصائص الاستثنائية.
عالية الكثافة، والموجات فوق الصوتية منخفضة التردد يخلق التجويف الصوتية مكثفة، والتي تتميز الظروف القاسية مثل قوى القص، وارتفاع الضغط جدا والفروق في درجة الحرارة، والاضطرابات. هذه القوى التجويف تسريع الجسيمات مما تسبب في الاصطدامات بين الجسيمات وبالتالي تحطيم الجسيمات. وبالتالي، يتم الحصول على مواد نانوية البنية ذات منحنى ضيق لحجم الجسيمات وتوزيع موحد.
معدات تفريق الموجات فوق الصوتية مناسبة لعلاج أي نوع من المواد النانوية في الماء والمذيبات العضوية، مع اللزوجة منخفضة إلى عالية جدا.

التشتت بالموجات فوق الصوتية من الأنابيب النانوية الكربون

وتستخدم على نطاق واسع مشتتات بالموجات فوق الصوتية لغرض تفريق الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs). سونيكيشن هو وسيلة موثوق بها لفك وتفريق الأنابيب النانوية الكربونية ذات الجدران الواحدة (SWCNTs) وكذلك الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWCNTs). على سبيل المثال، من أجل إنتاج بوليمر بالحرارة موصل للغاية، عالية النقاء (> 95٪) نانوسيل® 3100 (MWCNTs؛ القطر الخارجي 9.5 نانومتر؛ نقاء 95 +٪) وقد تم تفريقها بالموجات فوق الصوتية مع HIELScher UP200S لمدة 30min. وNanocyl موزعة بالموجات فوق الصوتية® 3100 MWCNTs بتركيز 1٪ ث / ث في راتنج الايبوكسي أظهرت الموصلية متفوقة من حوالي 1.5 × 10-2 S / م.

التشتت بالموجات فوق الصوتية من الجسيمات النانوية النيكل

يمكن إنتاج الجسيمات النانوية النيكل بنجاح عن طريق توليف الحد من الهيدرازين assited بالموجات فوق الصوتية. الطريق توليف الحد من الهيدرازين تمكن TP إعداد الجسيمات النانوية النيكل المعدني النقي مع شكل كروي عن طريق الحد الكيميائي من كلوريد النيكل مع الهيدرازين. أثبتت مجموعة البحث في Adám أن ultrasonication – باستخدام Hielscher UP200HT (200W، 26kHz) – كان قادرا على الحفاظ على متوسط حجم الكريستال الأولي (7-8 نانومتر) بشكل مستقل عن درجة الحرارة المطبقة، في حين أن استخدام فترات سونيكيشن مكثفة وأقصر يمكن أن تقلل من الأقطار السولفودينامية للجسيمات الثانوية المجمعة من 710 نانومتر إلى 190 نانومتر في غياب أي السطحي. تم قياس أعلى الحموضة والنشاط الحفاز للجسيمات النانوية التي أعدتها خفيفة (30 واط قوة الانتاج) والعلاج المستمر بالموجات فوق الصوتية. تم اختبار السلوك الحفاز للجسيمات النانوية في رد فعل سوزوكي-مياورا عبر اقتران أكثر من خمس عينات أعدت في الطرق التقليدية وكذلك بالموجات فوق الصوتية. عادة ما يكون أداء المحفزات المعدة بالموجات فوق الصوتية أفضل ، وتم قياس أعلى نشاط تحفيزي على الجسيمات النانوية المعدة تحت سونيكيشن مستمر منخفض الطاقة (30 واط).
كان للعلاج بالموجات فوق الصوتية آثار حاسمة على ميل التجميع للجسيمات النانوية: تأثير إلغاء التجزئة لفراغات التجويف المدمرة مع النقل الجماعي القوي يمكن أن يتغلب على الكهروستاتيكي الجذاب لفراغات التجويف المدمرة مع النقل الجماعي القوي يمكن أن يتغلب على قوى الكهروستاتيكية الجذابة وفان دير وال بين الجسيمات.
(راجع Adám وآخرون 2020)

توليف بالموجات فوق الصوتية من الجسيمات النانوية ولستونيت

الولاستونيت هو معدن إينوسيليكاتي الكالسيوم مع الصيغة الكيميائية CaSiO3 ولاستونيت يستخدم على نطاق واسع كمكون لإنتاج الأسمنت والزجاج والطوب والبلاط في صناعة البناء، وتدفق في صب الصلب، فضلا عن إضافة في تصنيع الطلاء والدهانات. على سبيل المثال، يوفر الولاستونيت التعزيز، تصلب، وانخفاض امتصاص النفط، وغيرها من التحسينات. من أجل الحصول على خصائص ممتازة تعزيز wollastonite، نانو على نطاق deagglomeration وتشتت موحدة ضرورية.
أظهر دوردان ودورودماند (2021) في دراساتهما أن التشتت بالموجات فوق الصوتية هو عامل مهم للغاية يغزل حجم ومورفولوجيا الجسيمات النانوية الولاستونية بشكل كبير. لتقييم مساهمة سونيكيشن على التشتت نانو wollastonite، قام فريق البحث توليف الجسيمات النانوية wollastonite مع وبدون تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة. لتجارب سونيكيشن الخاصة بهم، استخدم الباحثون المعالج بالموجات فوق الصوتية UP200H (Hielscher الفوق صوتيات) مع تردد 24 كيلوهرتز لمدة 45.0 دقيقة. تظهر نتائج التشتت النانوي بالموجات فوق الصوتية في SEM عالي الدقة أدناه. تظهر صورة SEM بوضوح أن عينة الولاستونيت قبل المعالجة بالموجات فوق الصوتية متجمعة ومجمعة؛ بعد sonication مع UP200H ultrasonicator متوسط حجم جزيئات wollastonite هو تقريبا. وتبين الدراسة أن التشتت بالموجات فوق الصوتية هو تقنية موثوقة وفعالة لتوليف الجسيمات النانوية wollastonite. يمكن التحكم في متوسط حجم الجسيمات النانوية عن طريق ضبط معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
(راجع دوردان ودورودماند، 2021)

صور SEM من الجسيمات النانوية wollastonite (A) قبل و (ب) بعد ultrasonication باستخدام بالموجات فوق الصوتية UP200H المعالج لمدة 45.0 دقيقة.
دراسة وصورة: ©دوردان ودورودماند، 2021.

تشتت الموجات فوق الصوتية نانووفير

Sonication هو وسيلة متعددة لتفريق وإزالة ملء النانو في السوائل والملاط ، مثل البوليمرات ، راتنجات الايبوكسي ، تصلب ، اللدائن الحرارية الخ. لذلك ، يتم استخدام السونيشن على نطاق واسع كطريقة تشتت عالية الكفاءة في R&دال والإنتاج الصناعي.
Zanghellini وآخرون (2021) التحقيق في تقنية التشتت بالموجات فوق الصوتية لnanefillers في راتنج الايبوكسي. وقال انه يمكن أن تثبت أن سونيكيشن كان قادرا على تفريق تركيزات صغيرة وعالية من nanofillers في مصفوفة البوليمر.
مقارنة تركيبات مختلفة، و0.5 wt٪ CNT المؤقمة أظهرت أفضل النتائج لجميع العينات سونيكاتيد، والكشف عن توزيعات حجم معظم الغلوميرات في نطاق مماثل لثلاث عينات لفة مطحنة المنتجة، ملزمة جيدة لتصلب، وتشكيل شبكة percolation داخل التشتت، والذي يشير نحو الاستقرار ضد الرواسب وبالتالي الاستقرار السليم على المدى الطويل. وأظهرت كميات حشو أعلى نتائج جيدة مماثلة، ولكن أيضا تشكيل شبكات داخلية أكثر وضوحا، فضلا عن التكتلات أكبر إلى حد ما. حتى ألياف الكربون النانوية (CNF) يمكن تفريقها بنجاح عن طريق سونيكيشن. وقد تحقق بنجاح التشتت المباشر للنانوو (راجع زانغليني وآخرون، 2021)

مقارنة بين نانوفلر مختلفة موزعة في تصلب باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق): (أ) 0.5 wt٪ ألياف الكربون النانوية (CNF)؛ (أ) 0.5 wt٪ ألياف الكربون النانوية (CNF)؛ (ب) 0.5 wt٪ من ألياف الكربون النانوية (CNF)؛ (ب) 0.5 wt٪ من ألياف الكربون (CNF)؛ (ب) 0.5 wt٪ من (ب) 0.5 wt٪ CNToxid؛ (ج) 0.5 wt٪ من الأنابيب النانوية الكربونية (CNT)؛ (د) 0.5 wt٪ CNT شبه مشتتة.
دراسة وصورة: ©زانغليني وآخرون، 2021

التشتت بالموجات فوق الصوتية من الجسيمات النانوية – ثبت علميا للتفوق

وتبين البحوث في العديد من الدراسات المتطورة أن التشتت بالموجات فوق الصوتية هي واحدة من التقنيات متفوقة على deagglomerate وتوزيع الجسيمات النانوية حتى في تركيز عال في السوائل. على سبيل المثال ، حقق Vikash (2020) في تشتت الأحمال العالية من نانو السيليكا في السوائل اللزجة باستخدام مشتت الموجات فوق الصوتية Hielscher UP400S. في دراسته ، وقال انه يأتي الى استنتاج مفاده أن "تشتت مستقر وموحد من الجسيمات النانوية يمكن أن يتحقق باستخدام جهاز سونيكيشن فائقة في تحميل الصلبة العالية في السوائل اللزجة". [فيكاش، 2020]

معالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتشتت الجسيمات النانوية

Hielscher Ultrasonics هو المورد الموثوق به للحصول على معدات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء الموثوقة من المختبر والطيار إلى الأنظمة الصناعية الكاملة. Hielscher الفوق صوتيات’ تتميز الأجهزة بأجهزة متطورة وبرامج ذكية وسهولة استخدام متميزة – تم تصميمها وتصنيعها في ألمانيا. يمكن تشغيل آلات Hielscher الموجات فوق الصوتية القوية للتشتت ، deagglomeration ، تخليق الجسيمات النانوية والوظيفية 24/7/365 تحت الحمل الكامل. اعتمادا على العملية الخاصة بك ومرفق الإنتاج الخاص بك، يمكن تشغيل ultrasonicators لدينا في دفعة أو وضع مستمر في الخط. الملحقات المختلفة مثل سونوتروديس (مسابير بالموجات فوق الصوتية)، وقرون الداعم، وتدفق الخلايا والمفاعلات متاحة بسهولة.
اتصل بنا الآن للحصول على مزيد من المعلومات التقنية والدراسات العلمية والبروتوكولات والاقتباس لأنظمة التشتت النانوي بالموجات فوق الصوتية لدينا! سيكون موظفونا المدربون تدريبا جيدا وذوي الخبرة الطويلة سعداء بمناقشة تطبيق النانو الخاص بك معك!

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا: