Ultrasəslə işlənərək sulu suspenziyada dispersləşdirilmiş nanoalmazlar

Hielscher ultrasəs cihazlarından istifadə etməklə nanoalmaz dispersiyaları sürətlə və səmərəli şəkildə hazırlana bilər. Sulu suspenziyada ultrasəslə deaqreqasiya aqreqatların etibarlı şəkildə parçalanmasını və sabit kolloidlərin əmələ gəlməsini təmin edir. pH-ın tənzimlənməsi üçün sadəcə duz əlavə edilməsi ilə birləşdirildikdə bu üsul asan, ucuz və çirkləndiricilərdən azad yanaşma təmin edir. Miqyasının artırıla bilməsi və tətbiqinin sadəliyi sayəsində ultrasəslə dispersləşdirmə həm laboratoriya tədqiqatları, həm də nanoalmazların sənaye miqyasında emalı üçün çox uyğundur.

Nanoalmazların səmərəli və çirklənməsiz deaqreqasiyası

Nanoalmazlar biotibbdə, kvant texnologiyalarında, tribologiyada və qabaqcıl kompozitlərdə getdikcə daha çox tətbiq olunur, lakin onların sərt aqreqatlar əmələ gətirməyə təbii meyli çox vaxt effektivliyi məhdudlaşdırır. Buna görə də ayrı-ayrı hissəciklərdən ibarət sabit kolloidlərin əldə edilməsi dəqiq xarakterizə və etibarlı tətbiq üçün ilkin şərtdir. Ənənəvi deaqreqasiya üsulları çox vaxt zirkonium dioksid və ya digər qarışıqların daxil olmasına səbəb olan intensiv üyütmə üsullarına əsaslanır ki, bu da təmizləməni çətinləşdirir və biotibbi istifadəni məhdudlaşdırır. Ultrasəslə dispersləşdirmə sürətli, miqyası artırıla bilən və çirkləndiricilərdən azad alternativ təklif edir. Zond tipli ultrasəs cihazları sulu mühitdə akustik kavitasiyanı tətbiq edərək aqreqatları ölçüsü təkrəqəmli olan nanoalmazlara səmərəli şəkildə parçalayır. Duzun köməyi ilə pH-ın sadə tənzimlənməsi ilə birləşdirildikdə bu üsul zəhərli əlavə məhsullar yaratmadan geniş pH diapazonunda sabit kolloidlər verir və bu, onu həm laboratoriya tədqiqatları, həm də sənaye miqyasında istehsal üçün çox cəlbedici edir.

Hielscher ultrasəs cihazlarından istifadə etməklə nanoalmazlar səmərəli və etibarlı şəkildə dispersləşdirilə bilər.

Nanoalmazların ultrasəslə üyüdülməsi və dispersləşdirilməsi necə işləyir?

Ultrasəslə dispersləşdirmədə nanoalmazların özləri üyütmə vasitəsi kimi istifadə olunur. Yüksək güclü ultrasəs dalğalarının yaratdığı akustik kavitasiya yüksək sürətli maye axınları əmələ gətirir. Bu maye axınları suspenziyadakı hissəcikləri (məsələn, almazları) sürətləndirir, nəticədə hissəciklər 280km/s-dək sürətlə toqquşur və çox kiçik nanoölçülü hissəciklərə parçalanır. Bu, ultrasəslə üyütmə və dispersləşdirməni asan, ucuz və çirkləndiricilərdən azad üsula çevirir; həmin üsul nanoalmazı geniş pH diapazonunda sulu kolloid məhlulda sabit qalan nanoölçülü hissəciklərə etibarlı şəkildə deaqqlomerasiya edir. Sulu suspenziyada nanoalmazları sabitləşdirmək üçün duzdan (natrium xloriddən) istifadə olunur.

 

 
Analizdən əvvəl nümunələrin hazırlanması üçün nanoalmazların ultrasəslə deaqreqasiyası haqqında daha çox məlumat əldə edin!
 

Nanoalmazların ultrasəslə üyüdülməsi muncuqlu dəyirmanları üstələyir

Zond tipli ultrasəs cihazları yüksək səmərəli dəyirmanlardır və nanoalmaz suspenziyalarının sənaye miqyasında geniş həcmli istehsalı üçün artıq oturuşmuş üyütmə üsuludur. Ultrasəs dəyirmanları nanoalmazlardan üyütmə vasitəsi kimi istifadə etdiyinə görə üyütmə vasitələrinin, məsələn, zirkonium dioksid muncuqlarının səbəb olduğu çirklənmənin qarşısı tamamilə alınır. Bunun əvəzinə ultrasəs kavitasiyası qüvvələri hissəcikləri sürətləndirir, nəticədə nanoalmazlar bir-biri ilə güclü şəkildə toqquşur və eyni nanoölçüyə qədər parçalanır. Ultrasəsin yaratdığı bu hissəciklərarası toqquşma bərabər paylanmış nanodispersiyaların istehsalı üçün yüksək səmərəli və etibarlı üsuldur.
Ultrasəslə dispersləşdirmə və deaqreqasiya üsulunda pH-ın tənzimlənməsi və ultrasəs dispersiyasının sabitləşdirilməsi üçün natrium xlorid və ya saxaroza kimi suda həll olan, qeyri-toksik və çirklənmə yaratmayan əlavələrdən istifadə olunur. Natrium xloridin və ya saxarozanın bu kristal strukturları əlavə olaraq üyütmə vasitəsi kimi fəaliyyət göstərir və beləliklə, ultrasəslə üyütmə prosesinə kömək edir. Üyütmə prosesi tamamlandıqda bu əlavələr sadəcə su ilə yuyularaq asanlıqla çıxarıla bilər; bu, keramika muncuqlarından istifadə edən proseslə müqayisədə əhəmiyyətli üstünlükdür. Attritorlar kimi ənənəvi muncuqlu üyütmə qurğuları həll olmayan keramika üyütmə vasitələrindən (məsələn, kürələrdən, muncuqlardan və ya dənəciklərdən) istifadə edir və onların aşınma qalıqları son dispersiyanı çirkləndirir. Üyütmə vasitələrinin səbəb olduğu çirklənmənin aradan qaldırılması mürəkkəb sonrakı emal tələb edir, həm vaxt aparır, həm də baha başa gəlir.

Ultrasəslə dispersləşdirmə texnologiyası hissəcik ölçülərinin dar paylanmasına malik sulu nanoalmaz suspenziyalarını səmərəli şəkildə istehsal edir.
(Tədqiqat və qrafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Nanoalmazların ultrasəslə dispersləşdirilməsi üçün nümunə protokol

Suda nanoalmazların duzun köməyi ilə ultrasəslə deaqreqasiyası:
10 g natrium xlorid və 0,250 g nanoalmaz tozundan ibarət qarışıq çini həvəng və həvəngdəstə ilə qısa müddət əl ilə üyüdülmüş və 5 mL deionlaşdırılmış su ilə birlikdə 20 mL şüşə flakona yerləşdirilmişdir. Hazırlanmış nümunə zond tipli ultrasəs cihazı ilə 60% çıxış gücündə və 50% iş dövründə 100 min ərzində ultrasəslə işlənmişdir. Ultrasəslə işlənmədən sonra nümunə iki 50 mL plastik Falcon sentrifuqa borusu arasında bərabər bölünmüş və ümumi həcm 100 mL-ə (2 × 50 mL) çatana qədər distillə edilmiş suda dispersləşdirilmişdir. Sonra hər bir nümunə Eppendorf 5810-R sentrifuqası ilə 4000 rpm və 25°C şəraitində 10 min ərzində sentrifuqalanmış və şəffaf supernatant atılmışdır. Daha sonra nəm ND çöküntüləri distillə edilmiş suda (ümumi həcm 100 mL) yenidən dispersləşdirilmiş və 12.000 rpm və 25 °C şəraitində 1 h ərzində ikinci dəfə sentrifuqalanmışdır. Şəffaf supernatant yenidən atılmış və nəm nanoalmaz çöküntüləri xarakterizə etmək üçün bu dəfə 5 mL distillə edilmiş suda yenidən dispersləşdirilmişdir. Standart AgNO3 analizi Cl⁻ ionlarının yuxarıda təsvir edildiyi kimi iki dəfə distillə edilmiş su ilə yuyulmuş, duzun köməyi ilə ultrasəslə deaqreqasiya edilmiş nanoalmazlarda tamamilə olmadığını göstərmişdir. Nümunələrdən su buxarlandıqdan sonra ∼200 mg və ya ilkin nanoalmaz kütləsinin 80% çıxımı ilə qara bərk nanoalmaz “qırıntılarının” əmələ gəlməsi müşahidə edilmişdir. (aşağıdakı şəklə baxın)
(bax: Turcheniuk et al., 2016)

Ultrasəslə dispersləşdirilmiş nanoalmazların qurudulmuş nümunəsi.
(Tədqiqat və qrafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Nanoalmaz dispersiyaları üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları

Hielscher Ultrasonics nanoalmaz suspenziyalarının, cilalama vasitələrinin və nanokompozitlərin istehsalı kimi ağır iş şəraiti tələb edən tətbiqlər üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəslə üyütmə və dispersləşdirmə avadanlıqları layihələndirir, istehsal edir və paylayır. Hielscher ultrasəs cihazları nanomaterialları sulu kolloid suspenziyalarda, polimerlərdə, qatranlarda, örtüklərdə və digər yüksək effektivliyə malik materiallarda dispersləşdirmək üçün bütün dünyada istifadə olunur.
Hielscher ultrasəs dispersləşdiriciləri aşağı özlülükdən yüksək özlülüyədək materialların emalında etibarlı və səmərəlidir. İlkin materiallardan və hədəflənən son hissəcik ölçüsündən asılı olaraq optimal proses nəticələri üçün ultrasəs intensivliyi dəqiq tənzimlənə bilər.
Özlü pastaları, nanomaterialları və bərk maddə konsentrasiyası yüksək olan materialları emal etmək üçün ultrasəs dispersləşdiricisi davamlı olaraq yüksək amplitudalar yarada bilməlidir. Hielscher Ultrasonics şirkətinin sənaye ultrasəs prosessorları tam yük altında fasiləsiz işləyərkən çox yüksək amplitudalar təmin edə bilir. 200µm-dək amplitudalar 24/7 iş rejimində asanlıqla tətbiq edilə bilər. Ultrasəs dispersləşdiricisini yüksək amplitudalarda işlətmək və amplitudanı dəqiq tənzimləmək imkanı yüksək doldurucu tərkibli nanosuspenziyaların, nanomateriallarla möhkəmləndirilmiş polimer qarışıqlarının və nanokompozitlərin optimal formulunu əldə etmək üçün ultrasəs prosesinin şərtlərini uyğunlaşdırmağa lazımdır.
Ultrasəs amplitudasından əlavə, təzyiq də çox mühüm proses parametridir. Yüksək təzyiq altında ultrasəs kavitasiyasının intensivliyi və onun kəsilmə qüvvələri artır. Hielscher ultrasəs reaktorlarında təzyiq artırıla bilər və bununla da ultrasəslə işlənmənin daha intensiv nəticələri əldə olunur.
Prosesin monitorinqi və məlumatların qeydə alınması prosesin davamlı standartlaşdırılması və məhsulun keyfiyyəti üçün vacibdir. Qoşula bilən təzyiq və temperatur sensorları ultrasəslə dispersləşdirmə prosesini izləmək və idarə etmək üçün ultrasəs generatoruna kabellə birləşdirilir. Ultrasəs enerjisi (xalis + ümumi), temperatur, təzyiq və vaxt kimi bütün mühüm emal parametrləri avtomatik qeydə alınır və daxili SD kartda saxlanılır. Avtomatik qeydə alınmış proses məlumatlarına daxil olaraq əvvəlki ultrasəslə işlənmə dövrlərini nəzərdən keçirə və prosesin nəticələrini qiymətləndirə bilərsiniz.
Rəqəmsal ultrasəs sistemlərimizin istifadəçi üçün rahat olan başqa bir xüsusiyyəti brauzer vasitəsilə uzaqdan idarəetmədir. Brauzer vasitəsilə uzaqdan idarəetmə sayəsində ultrasəs prosessorunuzu istənilən yerdən uzaqdan işə sala, dayandıra, tənzimləyə və izləyə bilərsiniz.
Üyütmə və nanodispersiyalar üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorlarımız haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün indi bizimlə əlaqə saxlayın!
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü haqqında məlumat verir: