Sənaye Tətbiqləri üçün Etibarlı Nanohissəciklərin Dispersiyası

Yüksək güclü ultrasəsləmə, hissəciklərin yığılmasını səmərəli və etibarlı şəkildə parçalaya və hətta ilkin hissəcikləri parçalaya bilər. Yüksək performanslı dispersiya performansına görə, homojen nanohissəcik süspansiyonları yaratmaq üçün prob tipli ultrasəs cihazları üstünlük təşkil edən üsul kimi istifadə olunur.

Ultrasonikasiya ilə Etibarlı Nanohissəciklərin Dispersiyası

Bir çox sənaye nanohissəciklər yüklənmiş süspansiyonların hazırlanmasını tələb edir. Nanohissəciklər hissəcik ölçüsü 100 nm-dən az olan bərk cisimlərdir. Kiçik hissəcik ölçüsünə görə nanohissəcik müstəsna güc, sərtlik, optik xüsusiyyətlər, çeviklik, UV müqaviməti, keçiricilik, elektrik və elektromaqnit (EM) xassələri, antikorozivlik, cızıqlara qarşı müqavimət və digər qeyri-adi xüsusiyyətlər kimi unikal xüsusiyyətləri ifadə edir.
Yüksək intensivlikli, aşağı tezlikli ultrasəs kəsici qüvvələr, çox yüksək təzyiq və temperatur fərqləri və turbulentliklər kimi ekstremal şəraitlərlə xarakterizə olunan intensiv akustik kavitasiya yaradır. Bu kavitasiya qüvvələri hissəcikləri sürətləndirərək hissəciklərarası toqquşmalara və nəticədə hissəciklərin parçalanmasına səbəb olur. Nəticədə, dar hissəcik ölçüsü əyrisi və vahid paylanması olan nanostrukturlu materiallar əldə edilir.
Ultrasəs dispersiya avadanlığı suda və üzvi həlledicilərdə, aşağıdan çox yüksək özlülüklərə malik istənilən növ nanomaterialları müalicə etmək üçün uyğundur.

Karbon nanoborucuqlarının ultrasəs dispersiyası

Ultrasonic dispersers are widely used for the purpose of dispersing carbon nanotubes (CNTs). Sonication is a reliable method to detangle and disperse single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as well as multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). For instance, in order to produce a highly conductive thermoplastic polymer, high-purity (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; external diameter 9.5 nm; purity 95 +%) have been ultrasonically dispersed with the Hielscher UP200S for 30min. at room temperature. The ultrasonically dispersed Nanocyl® 3100 MWCNTs at a concentration of 1% w/w in the epoxy resin showed superior conductivity of approx. 1.5 × 10-2 S /m.

Nikel nanohissəciklərinin ultrasəs dispersiyası

Nikel nanohissəcikləri ultrasəslə dəstəklənən hidrazin reduksiya sintezi vasitəsilə uğurla istehsal edilə bilər. Hidrazin reduksiyasının sintez marşrutu tp-yə nikel xloridinin hidrazinlə kimyəvi reduksiyası yolu ilə sferik formalı saf metal nikel nanohissəciklərini hazırlamağa imkan verir. Adəmin tədqiqat qrupu ultrasəsləməni nümayiş etdirdi – istifadə edərək Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – tətbiq olunan temperaturdan asılı olmayaraq orta ilkin kristalit ölçüsünü (7-8 nm) saxlaya bildi, eyni zamanda intensiv və daha qısa sonikasiya müddətlərinin istifadəsi ikincil, yığılmış hissəciklərin solvodinamik diametrlərini 710 nm-dən 190 nm-ə qədər azalda bilər. hər hansı səthi aktiv maddə. Ən yüksək turşuluq və katalitik aktivlik yumşaq (30 Vt çıxış gücü) və davamlı ultrasəs müalicəsi ilə hazırlanmış nanohissəciklər üçün ölçüldü. Nanohissəciklərin katalitik davranışı ənənəvi, eləcə də ultrasəs üsulları ilə hazırlanmış beş nümunə üzərində Suzuki-Miyaura çarpaz birləşmə reaksiyasında sınaqdan keçirilmişdir. Ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış katalizatorlar adətən daha yaxşı çıxış edirdilər və ən yüksək katalitik aktivlik aşağı güclü (30 Vt) davamlı sonikasiya altında hazırlanmış nanohissəciklər üzərində ölçüldü.
Ultrasəs müalicəsi nanohissəciklərin aqreqasiya tendensiyasına mühüm təsir göstərmişdir: güclü kütlə ötürülməsi ilə məhv edilmiş kavitasiya boşluqlarının defraqmentasiya təsiri, güclü kütlə ötürülməsi ilə məhv edilmiş kavitasiya boşluqlarının cəlbedici elektrostatik təsirini dəf edə bilər. Hissəciklər arasında Waals qüvvələri.
(bax. Adám et al. 2020)

Vollastonit nanohissəciklərinin ultrasəs sintezi

Vollastonit CaSiO3 kimyəvi formulu olan kalsium inosilikat mineralıdır. Vollastonit tikinti sənayesində sement, şüşə, kərpic və kafel istehsalı üçün komponent kimi, polad tökmə prosesində axıcı kimi, eləcə də metalların istehsalında əlavə kimi geniş istifadə olunur. örtüklər və boyalar. Məsələn, vollastonit möhkəmləndirmə, sərtləşmə, yağın aşağı udulması və digər təkmilləşdirmələri təmin edir. Vollastonitin əla gücləndirici xüsusiyyətlərini əldə etmək üçün nanoölçülü deaqlomerasiya və vahid dispersiya vacibdir.
Dordane və Doroodmand (2021) öz tədqiqatlarında ultrasəs dispersiyanın vollastonit nanohissəciklərinin ölçüsünə və morfologiyasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir edən çox vacib amil olduğunu nümayiş etdirdilər. Vollastonit nano-dispersiyasında sonikasiyanın töhfəsini qiymətləndirmək üçün tədqiqat qrupu yüksək güclü ultrasəs tətbiqi ilə və olmadan vollastonit nanohissəciklərini sintez etdi. Sonikasiya sınaqları üçün tədqiqatçılar istifadə etdilər ultrasəs prosessoru UP200H (Hielscher Ultrasonics) 24 kHz tezliyi ilə 45,0 dəq. Ultrasəs nano-dispersiyanın nəticələri aşağıda yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik SEM-də göstərilmişdir. SEM görüntüsü aydın şəkildə göstərir ki, ultrasəs müalicəsindən əvvəl vollastonit nümunəsi yığılmış və yığılmışdır; UP200H ultrasəs cihazı ilə sonikasiyadan sonra vollastonit hissəciklərinin orta ölçüsü təqribəndir. 10nm. Tədqiqat göstərir ki, ultrasəs dispersiyası vollastonit nanohissəciklərini sintez etmək üçün etibarlı və səmərəli texnikadır. Orta nanohissəcik ölçüsünü ultrasəs emal parametrlərini tənzimləməklə idarə etmək olar.
(bax. Dordane və Doroodmand, 2021)

Vollastonit nanohissəciklərinin (A) ultrasəsdən əvvəl və sonra (B) SEM şəkilləri ultrasəs prosessoru UP200H 45.0 dəq.
Tədqiqat və şəkil: ©Dordane və Doroodmand, 2021.

Ultrasonik Nanodoldurucu Dispersiya

Sonication mayelərdə və şlamlarda, məsələn, polimerlərdə, epoksi qatranlarda, sərtləşdiricilərdə, termoplastiklərdə, nanodoldurucuları dağıtmaq və deagglomerate etmək üçün çox yönlü bir üsuldur. Buna görə də, sonifikasiya R-də yüksək effektiv dispersiya üsulu kimi geniş istifadə olunur.&D və sənaye istehsalı.
Zanghellini və başqaları. (2021) epoksi qatranında nanodoldurucular üçün ultrasəs dispersiya texnikasını araşdırdı. O, sonikasiyanın kiçik və yüksək konsentrasiyalarda nanodoldurucuları polimer matrisinə səpələməyə qadir olduğunu nümayiş etdirə bildi.
Müxtəlif formulaları müqayisə edərək, 0,5 wt% oksidləşmiş CNT bütün sonikləşdirilmiş nümunələrin ən yaxşı nəticələrini göstərdi, üç rulon dəyirmanında istehsal olunan nümunələrlə müqayisə edilə bilən diapazonda əksər aglomeratların ölçü paylanmasını, sertleştirici ilə yaxşı birləşdiyini, dispersiya daxilində süzülmə şəbəkəsi, bu da çökməyə qarşı dayanıqlığa və beləliklə də düzgün uzunmüddətli sabitliyə işarə edir. Daha yüksək doldurucu miqdarı oxşar yaxşı nəticələr göstərdi, eyni zamanda daha aydın daxili şəbəkələrin, eləcə də bir qədər böyük aqlomeratların formalaşması. Hətta karbon nanolifləri (CNF) sonikasiya yolu ilə uğurla səpələnə bilər. Nanodoldurucuların əlavə həlledicilər olmadan sertleştirici sistemlərdə birbaşa ABŞ dispersiyası müvəffəqiyyətlə əldə edildi və beləliklə, sənaye istifadəsi potensialı ilə sadə və birbaşa dispersiya üçün tətbiq edilə bilən bir üsul kimi görünə bilər. (müq. Zanghellini və başqaları, 2021)
 

Sərtləşdiricidə səpələnmiş müxtəlif nanodoldurucuların müqayisəsi (ultrasəsləmə—ABŞ): (a) 0,5 ağırlıq % karbon nanolif (CNF); (b) 0,5 kütlə% CNToxi; (c) 0,5 ağırlıq % karbon nanoborusu (CNT); (d) 0,5 ağırlıq % CNT yarı dispers.
(Tədqiqat və şəkil: © Zanghellini et al., 2021)

Nanohissəciklərin ultrasəs dispersiyası – Üstünlük elmi cəhətdən sübut edilmişdir

Tədqiqatlar çoxsaylı mürəkkəb tədqiqatlarda göstərir ki, ultrasəs dispersiya hətta mayelərdə yüksək konsentrasiyada da nanohissəcikləri deaglomerasiya etmək və yaymaq üçün üstün üsullardan biridir. Məsələn, Vikash (2020) Hielscher ultrasəs disperseri UP400S istifadə edərək, yüksək yüklü nano-silisiumun özlü mayelərdə dispersiyasını araşdırdı. Tədqiqatında o, "nanohissəciklərin sabit və vahid dispersiyasına özlü mayelərdə yüksək bərk yüklənmə zamanı ultrasonikasiya cihazından istifadə etməklə nail olmaq olar" qənaətinə gəlir. [Vikash, 2020]

Nanohissəciklərin dispersiyası üçün yüksək performanslı ultrasəs prosessorları

Hielscher Ultrasonics laboratoriya və pilotdan tutmuş tam sənaye sistemlərinə qədər etibarlı yüksək performanslı ultrasəs avadanlığı üçün etibarlı təchizatçınızdır. Hielscher ultrasəs’ cihazlar mürəkkəb aparat, ağıllı proqram təminatı və əla istifadəçi dostudur – Almaniyada dizayn edilmiş və istehsal edilmişdir. Hielscher-in dispersiya, deaglomerasiya, nanohissəciklərin sintezi və funksionallaşdırılması üçün güclü ultrasəs maşınları tam yük altında 24/7/365 rejimində işləyə bilər. Prosesinizdən və istehsal müəssisənizdən asılı olaraq ultrasəs aparatlarımız toplu və ya fasiləsiz in-line rejimində işlədilə bilər. Sonotrotlar (ultrasəs zondları), gücləndirici buynuzlar, axın hüceyrələri və reaktorlar kimi müxtəlif aksesuarlar asanlıqla mövcuddur.
Daha çox texniki məlumat, elmi tədqiqatlar, protokollar və ultrasəs nano-dispersiya sistemlərimiz üçün qiymət təklifi əldə etmək üçün indi bizimlə əlaqə saxlayın! Bizim yaxşı təlim keçmiş, çoxillik təcrübəyə malik əməkdaşlarımız nano-tətbiqinizi sizinlə müzakirə etməkdən məmnun olacaqlar!

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir: