Hielscher تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية

بالموجات فوق الصوتية توليف Nanodiamonds

  • نظرا لقوة التجويف المكثفة لها، الموجات فوق الصوتية السلطة هي تقنية واعدة لإنتاج الماس micron- ونانو الحجم من الجرافيت.
  • الماس متناهية الصغر والنانو البلورية يمكن توليفها sonicating تعليق الجرافيت في السائل العضوي في الضغط الجوي ودرجة حرارة الغرفة.
  • بالموجات فوق الصوتية هو أيضا أداة مفيدة لمرحلة ما بعد المعالجة من الماس النانو توليفها، ويشتت ultrasonication، deagglomerates وfunctionalizes متناهية الصغر فعالة جدا.

الموجات فوق الصوتية لعلاج Nanodiamond

Nanodiamonds (الماس وتسمى أيضا تفجير (DND) أو الماس ultradispersed (الجبهة المتحدة)) هي شكل خاص للمواد النانوية الكربونية تتميز الخصائص الفريدة - مثل لها بنية هيكل، لها كبير سطح - المظهر الخارجيوكذلك فريدة من نوعها بصري و مغناطيسي خصائص - والتطبيقات استثنائية. خصائص الجسيمات ultradispersed تجعل هذه المواد المركبات المبتكرة لخلق مواد جديدة ذات وظائف غير عادية. حجم جزيئات الماس في السخام حوالي 5nm.

بالموجات فوق الصوتية توليف Nanodiamonds

تحت قوات مكثفة، مثل صوتنة أو التفجير، الجرافيت يمكن أن تتحول إلى الماس.

بالموجات فوق الصوتية توليفها Nanodiamonds

توليف الماس هو حقل البحوث الهامة بشأن مصالح العلمية والتجارية. العملية المستخدمة عادة لتركيب بلوري الصغيرة وجزيئات الماس النانو البلورية هي تقنية عالية الضغط، ارتفاع في درجة الحرارة (HPHT). بهذه الطريقة، يتم إنشاء ضغط العملية المطلوبة من عشرات الآلاف من جوي ودرجة حرارة أكثر من 2000K لإنتاج الجزء الرئيسي من العرض في جميع أنحاء العالم من الماس الصناعي. لتحويل الجرافيت إلى الماس في الضغوط العالية العامة وارتفاع درجات الحرارة المطلوبة، وتستخدم المحفزات لزيادة الغلة من الماس.
هذه المتطلبات اللازمة للتحول يمكن أن تتولد بكفاءة عالية من خلال استخدام بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة (= التردد المنخفض، وارتفاع الموجات فوق الصوتية كثافة):

التجويف بالموجات فوق الصوتية

الموجات فوق الصوتية في السوائل يسبب محليا آثار بالغة جدا. عندما sonicating السوائل في كثافات عالية، والموجات الصوتية التي تنتشر في وسائل الإعلام السائلة نتيجة بالتناوب في الضغط العالي (ضغط)، والضغط المنخفض (خلخلة) دورات، مع معدلات اعتمادا على التردد. خلال دورة الضغط المنخفض، وارتفاع كثافة الموجات فوق الصوتية خلق فقاعات فراغ صغيرة أو فراغات في السائل. عندما بلوغ فقاعات حجم في التي لم تعد قادرة على استيعاب الطاقة، وأنها تنهار بعنف خلال دورة الضغط العالي. ويطلق على هذه الظاهرة التجويف. خلال انهيار درجات حرارة عالية جدا (حوالي 5،000K) والضغوط (حوالي 2،000atm) وصلت محليا. وانهيار فقاعة التجويف النتائج أيضا في طائرات السائل لمدة تصل إلى 280M / ث سرعة. (Suslick 1998) ومن الواضح أن المتناهية الصغر و نانو البلورية يمكن توليفها الماس في مجال الموجات فوق الصوتية التجويف.

طلب معلومات





إجراء بالموجات فوق الصوتية للتوليف Nanodiamonds

في الواقع، ودراسة خاتشاتريان وآخرون. (2008) يدل على أن microcrystals الماس يمكن أيضا تصنيعه من قبل ultrasonication من تعليق الجرافيت في السائل العضوي في الضغط الجوي ودرجة حرارة الغرفة. كسائل التجويف، وقد اخترت صيغة الأوليغومرات العطرية نظرا لانخفاض ضغط البخار المشبع وارتفاع درجة حرارة غليانه. في هذا السائل، ومسحوق الجرافيت النقي خاص – مع الجزيئات في نطاق يتراوح بين 100-200 ميكرون - تم إيقاف. وفي تجارب Kachatryan وآخرون، بلغت هذه النسبة الوزن الصلبة السوائل 1: 6، وكانت كثافة السائل التجويف 1.1G سم-3 في 25 ° C. وكان الحد الأقصى لكثافة الموجات فوق الصوتية في sonoreactor 75-80W سم-2 المقابلة لضغط سعة الصوت من 15-16 بار.
وقد تحقق ذلك ما يقرب من 10٪ الجرافيت إلى الماس التحويل. وكانت الماس تقريبا فرقت أحادية مع حادة جدا، حجم مصممة بشكل جيد في حدود 6 أو 9μm 0.5μm ±، مع مكعب، بلوري مورفولوجيا و عالية النقاء.

توليفها بالموجات فوق الصوتية الماس (صور SEM): ارتفاع الموجات فوق الصوتية السلطة يوفر الطاقة اللازمة للحث على nanodiamonds' قشطه

صور SEM من الماس توليفها بالموجات فوق الصوتية: صور (أ) و (ب) تظهر العينة سلسلة 1، (ج) و (د) سلسلة عينة 2. [خاتشاتريان وآخرون. 2008]

ال التكاليف من المتناهية الصغر وnanodiamonds التي تنتجها هذه الطريقة ويقدر أن يكون منافس مع عملية الضغط العالي، ارتفاع في درجة الحرارة (HPHT). وهذا يجعل من الموجات فوق الصوتية بديلا مبتكرا لتركيب المتناهية الصغر وnanodiamonds (خاتشاتريان وآخرون 2008)، خصوصا أن عملية إنتاج nanodiamonds يمكن أن يكون الأمثل من خلال مزيد من التحقيقات. العديد من المعالم مثل هذه السعة، والضغط، ودرجة الحرارة، والسوائل التجويف، والتركيز يجب أن تدرس بدقة لاكتشاف بقعة الحلو التوليف nanodiamond بالموجات فوق الصوتية.
من النتائج التي تحققت في تجميع nanodiamonds، ولدت مزيد بالموجات فوق الصوتية التجويف توفر إمكانية لتجميع المركبات الهامة الأخرى، مثل نيتريد البورون مكعب، نيتريد الكربون الخ (خاتشاتريان وآخرون 2008)
وعلاوة على ذلك، يبدو أن من الممكن لخلق أسلاك الماس ونانواعواد من أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران (MWCNTs) تحت أشعة بالموجات فوق الصوتية. أسلاك الماس هي نظائرها ذات بعد واحد من الماس بكميات كبيرة. نظرا لمعامل لها مرونة عالية، ونسبة القوة إلى الوزن، والسهولة النسبية التي سطوحه يمكن functionalized، تم العثور على الماس لتكون مادة الأمثل للتصاميم ميكانيكية نانوية. (الشمس وآخرون 2004)

بالموجات فوق الصوتية تشتيت من Nanodiamonds

كما سبق وصفها، وdeagglomeration وتوزيع حجم الجسيمات حتى في المدى المتوسط ​​والضروريات لالاستغلال الناجح من الخصائص الفريدة nanodiamonds.
تشتت و إزالة الألغام من ultrasonication هي نتيجة لبالموجات فوق الصوتية التجويف. عندما فضح السوائل للموجات فوق الصوتية والموجات الصوتية التي تنتشر في النتيجة السائل بالتناوب في الضغط العالي والضغط المنخفض دورات. وهذا ينطبق الضغط الميكانيكي على قوات جذب بين الجزيئات الفردية. التجويف بالموجات فوق الصوتية في سوائل يسبب سرعة عالية طائرات السائل لمدة تصل إلى 1000km / ساعة (حوالي 600mph). هذه الطائرات اضغط السائل تحت ضغط عال بين الجسيمات وفصلها عن بعضها البعض. وتسارع جسيمات أصغر مع طائرات السائلة وتتصادم بسرعات عالية. وهذا يجعل من الموجات فوق الصوتية وسيلة فعالة لتفريق ولكن أيضا ل طحن من ميكرون الحجم والجسيمات دون حجم ميكرون.
على سبيل المثال، nanodiamonds (متوسط ​​حجم حول 4nm) والبوليسترين يمكن أن تكون مشتتة في الهكسان الحلقي للحصول على مركب خاص. في دراستهم، Chipara وآخرون. (2010) قد أعدت المركبة من البوليسترين وnanodiamonds، التي تحتوي على nanodiamonds في نطاق بين 0 و 25٪ الوزن. للحصول على حتى تشتت، فإنها sonicated الحل لمدة 60 دقيقة مع لHIELSCHER UIP1000hd (1KW).

بمساعدة بالموجات فوق الصوتية Functionalization من Nanodiamonds

لfunctionalization السطح كاملة من كل جزيئات نانو الحجم، يجب أن يكون سطح الجسيمات المتاحة للتفاعل كيميائي. وهذا يعني لا بد من وضع التشتت حتى وما يرام كما تحيط جزيئات فرقت جيدا من قبل طبقة الحدود من الجزيئات تنجذب إلى سطح الجسيمات. للحصول على مجموعات وظيفية جديدة لسطح nanodiamonds، هذه الطبقة الحدود لابد من كسر أو إزالتها. هذه العملية من كسر وإزالة الطبقة المتاخمة يمكن أن يقوم بها الموجات فوق الصوتية.
قدم الموجات فوق الصوتية في السائل يولد مختلف الآثار المتطرفة مثل التجويفودرجة الحرارة محليا عالية جدا تصل إلى 2000K وطائرات السائل لمدة تصل إلى 1000km / ساعة. (Suslick 1998) حسب هذا التوتر العصبي قوات جذب (مثل قوات فان-دير-فال) يمكن التغلب عليها وتتم الجزيئات وظيفية على السطح من الجسيمات إلى functionalize، على سبيل المثال سطح nanodiamonds.

Under powerful ultrasonic irradiation (e.g. with Hielscher's UIP2000hdT) it becomes possible to synthesis, deagglomerate and functionalize nanodiamonds efficiently.

مخطط 1: الجرافيك في الموقع، deagglomeration وfunctionalization سطح nanodiamonds (يانغ 2011)

وقد أظهرت التجارب مع بمساعدة الخرزة سونيك التفكك (basd بناء) معالجة نتائج واعدة لfuncionalization سطح nanodiamonds كذلك. وبالتالي، تم استخدام الخرز (حبات السيراميك على سبيل المثال الصغيرة الحجم مثل حبات ل ZrO2) لفرض بالموجات فوق الصوتية التجويف القوات على الجسيمات nanodiamond. يحدث deagglomeration بسبب تصادم بين الجسيمات interparticular nanodiamond وZrO2 خرز.
ونظرا لتوفر أفضل من سطح الجزيئات، عن التفاعلات الكيميائية مثل بوران تخفيض، arylation أو silanization، وهو (حبة ساعد تفكك الصوتية) ما قبل المعالجة بالموجات فوق الصوتية أو basd بناء لتفريق الغرض ينصح بشدة. بواسطة الموجات فوق الصوتية تشتيت و إزالة الألغام تفاعل كيميائي يمكن المضي قدما أكثر من ذلك بكثير تماما.

عندما، ويقدم عالية الطاقة ذات التردد المنخفض الموجات فوق الصوتية في وسط سائل، يتم إنشاء التجويف.

النتائج caviatation بالموجات فوق الصوتية في درجة الحرارة والضغط الفروق الشديدة وعالية السرعة طائرات السائل. وبالتالي، الموجات فوق الصوتية السلطة هو طريقة معالجة ناجحة لخلط وطحن التطبيقات.

اتصل بنا / اسأل عن مزيد من المعلومات

تحدث معنا حول متطلبات معالجة الخاص بك. وسوف نوصي معلمات الإعداد والتجهيز أكثر ملائمة للمشروع الخاص بك.





يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


مراجع الادب

  • Chipara، A. C. وآخرون: الخواص الحرارية للجزيئات nanodiamond تفرقوا في البوليسترين. HESTEC 2010.
  • شرم قل، K. M .: Nanodiamonds كنظام تسليم المخدرات: تطبيق والمحتملين. في J تطبيق ورقة فارم الخيال العلمي 06/01، عام 2011؛ ص. 29-39.
  • خاتشاتريان، A. خ. وآخرون: تحويل الجرافيت إلى الماس يسببها كتبها التجويف بالموجات فوق الصوتية. في: الماس & مواد ذات صلة 17، 2008؛ pp931-936.
  • كروجر، A: هيكل وتفاعل النانو الماس. في: J مطر علم 18، 2008؛ ص 1485-1492.
  • ليانغ، Y: deagglomeration وسطح nanodiamond عن طريق أساليب الميكانيكي الحرارية والكيميائية. جامعة أطروحة يوليوس ماكسيميليان فورتسبورغ 2011th
  • أوساوا، E: Monodisperse الجسيمات nanodiamond واحدة. في: الصرفة تطبيق ورقة علم 80/7، 2008؛ ص 1365-1379.
  • Pramatarova، L. آخرون: إن الاستفادة من المركبات بوليمر مع التفجير Nanodiamond الجسيمات للتطبيقات الطبية. في: في بيوميميتيقا. ص. 298-320.
  • الشمس، L؛ غونغ، J .؛ وقال تشو، D؛ وقال تشو، Z؛ و، S: الماس نانواعواد من أنابيب الكربون النانوية. في: المواد المتقدمة 16/2004. ص 1849-1853.
  • Suslick، K.S: كيرك-Othmer موسوعة التكنولوجيا الكيميائية. إد 4TH. J. ايلي & أبناء: نيويورك؛ 26، 1998؛ ص. 517-541.

نانودياموندس – استخدام وتطبيقات

الحبوب nanodiamond غير مستقرة بسبب بهم زيتا الإمكانات. وبالتالي، فإنها تميل للغاية لتشكيل المجاميع. تطبيق مشترك من nanodiamonds هو استخدامها في كشط، وقطع وأدوات والمصارف الحرارة تلميع. استخدام محتمل آخر هو تطبيق nanodiamonds والناقل المخدرات للمكونات النشطة الدوائية (راجع Pramatarova). بواسطة بالموجات فوق الصوتيةأولا nanodiamonds يمكن توليفها من الجرافيت وثانيا، nanodiamonds بشدة تميل إلى التكتل يمكن أن يكون بالتساوي مشتت في وسائل الإعلام السائل (على سبيل المثال، لصياغة وكيل تلميع).