Hielscher ултразвукова технология

Ултразвуково Синтез на Нанодиамантите

  • Благодарение на своя интензивен Cavitational сила, мощ ултразвук е обещаващ техника за производство на micron- и наноразмерни диаманти от графит.
  • Микро- и нано-кристални диаманти могат да бъдат синтезирани соникация суспензия от графит в органична течност при атмосферно налягане и стайна температура.
  • Ултразвуково също е полезен инструмент за пост-обработване на нано синтезирани диаманти, като ултразвук диспергира, deagglomerates и functionalizes нано частици много ефективна.

Ultrasonics за нанодиаманти Лечение

НАНОДИАМАНТИ (също наречен детонация диаманти (DND) или ultradispersed диаманти (UDD)) са специална форма на въглеродни наноматериали отличава с уникални характеристики - като например неговата решетка структура, голям повърхност, Както и уникален оптичен и магнитен свойства - и изключителни приложения. Свойствата на ultradispersed частици правят тези материали иновативни съединения за създаването на нови материали с извънредни функции. Размерът на диамантени частици в саждите е около 5 пМ.

Ултразвуково Синтез на Нанодиамантите

При интензивни сили, като например обработване с ултразвук или детонация, графит може да се трансформира в диамант.

Ултразвуковата синтезирани Нанодиамантите

Синтезът на диаманти е важен теренни проучвания по отношение на научни и търговски интереси. Най-често се използва процес за синтез на микро-кристална и нано-кристални диамантени частици е високо налягане-висока температура (HPHT) техниката. Чрез този метод изисква процес налягането на десетки хиляди атмосфери и температури от над 2000K са генерирани за да се получи основната част на света доставка на промишлено диамант. За трансформирането на графит в диамант, в общи високи налягания и високи температури се изисква, и катализатори се използват за увеличаване на добива на диамант.
Тези изисквания, необходими за трансформация могат да бъдат генерирани много ефективно чрез използване на Мощна ултразвукова (= Ниска честота, ултразвук с висок интензитет):

Ултразвукова кавитация

Ултразвук в течности причинява локално много крайни ефекти. Когато соникация течности при висок интензитет, на звукови вълни, които се разпространяват в течна среда водят до променлив високо налягане (натиск) и ниско налягане (разрежението) цикъла, с проценти в зависимост от честотата. По време на цикъла на ниско налягане, висока интензивност ултразвукови вълни се създадат малки мехурчета вакуум или кухини в течността. Когато мехурчетата достигат обем, при които те вече не могат да абсорбират енергия, те колапс бурно по време на цикъла на високо налягане. Това явление се нарича кавитация, По време на имплозията много високи температури (ок. 5000 К) и натиск (прибл. 2,000atm) са достигнали на местно ниво. Имплозията на балона на кавитация също води до течни струи до двеста и осемдесет метра / и скорост. (Suslick 1998) Очевидно е, че микро- и нано-кристален диаманти могат да бъдат синтезирани в областта на ултразвукова кавитация,

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Процедура Ултразвуков за синтез на Нанодиамантите

Фактически, изследването на Хачатрян и сътр. (2008) показва, че диамантени микрокристали може да се синтезира чрез ултразвук на суспензия от графит в органична течност при атмосферно налягане и стайна температура. Както кавитация течност, формула на ароматни олигомери е избран поради неговата ниска наситен парно налягане и висока температура на кипене. В тази течност, специалната чист графит на прах – с частици в обхвата между 100-200 цт - е спрян. . В експериментите на Kachatryan сътр, твърдо-течност тегловното съотношение е 1: 6, плътността на кавитация течност е 1.1 гр cm-3 при 25 ° С. Максималният интензитет ултразвукови в sonoreactor е 75-80W см-2 съответстващо на звука амплитуда налягане от 15-16 бара.
Това се постига около 10% превръщане графит към диамант. Диамантите са почти моно-диспергира с много остър, добре проектирана размер в обхвата от 6 или 9 цт ± 0.5 цМ, с кубична, кристален морфология и висока степен на чистота,

Ултразвуковата синтезирани диаманти (SEM изображения): Висока мощност ултразвук осигурява необходимата енергия за предизвикване на нанодиаманти' синтезата на

SEM изображения на ултразвуково синтезирани диаманти: снимки (а) и (Ь) показват серията проба 1, (в) и (г) серия проба 2. [Хачатрян и сътр. 2008]

Най- разходи на микро- и НАНОДИАМАНТИ произведени по този метод, се оценява конкурентен с процеса на високо налягане-висока температура (HPHT). Това прави ултразвук иновативна алтернатива за синтез на микро- и НАНОДИАМАНТИ (Хачатрян и др. 2008), особено като производствения процес на НАНОДИАМАНТИ може да бъде оптимизирана чрез допълнителни изследвания. Много параметри, като амплитуда, налягане, температура, кавитация течност и концентрацията трябва да се разглеждат точно из сладко място на ултразвукова синтез нанодиамант.
С постигнатите в синтезиране НАНОДИАМАНТИ резултатите, допълнително ултразвуково генерирани кавитация предлага възможност за синтез на други важни съединения, като кубичен борен нитрид, въглероден нитрид и т.н. (Хачатрян и др. 2008 г.)
Освен това, изглежда е възможно да се създаде диамантени наножици и nanorods от няколко стени въглеродни нанотръби (MWCNTs) под ултразвуково облъчване. Диамантени наножици са едномерни аналози на насипни диамант. Поради високата си модул на еластичност, съотношение на якост към тегло, и относителната лекота, с която може да бъде функционализиран неговите повърхности, диамант е установено, че са оптимално материал за наномеханичните дизайн. (Sun и др. 2004 г.)

Ултразвукова разпръскване на Нанодиамантите

Както вече беше описано, без агломерати и разпределението на частиците по размер, дори и в средата са от първа необходимост за успешното използване на уникални характеристики нанодиаманти.
дисперсия и агломерати с помощта на ултразвук са в резултат на ултразвукови кавитация, При излагане на течности на ултразвук звуковите вълни, които се разпространяват в течността, водят до редуване на цикли с високо налягане и ниско налягане. Това прилага механично напрежение върху привличащите сили между отделните частици. Ултразвуковата кавитация в течности води до високоскоростни течни струи до 1000 км / ч (около 600 км / ч). Такива струи пресоват течност при високо налягане между частиците и ги разделят един от друг. По-малките частици се ускоряват с течните струи и се сблъскват при високи скорости. Това прави ултразвук ефективно средство за разпръскване, но също и за фрезоване на микронен размер и под частици микрона размер.
Например, НАНОДИАМАНТИ (среден размер от около 4 пМ) и полистирол може да бъде диспергиран в циклохексан за получаване на специален състав. В тяхното изследване, Chipara и сътр. (2010) са получени смеси от полистирол и НАНОДИАМАНТИ, съдържащ НАНОДИАМАНТИ в диапазона между 0 и 25% тегл. За да се получи още по- дисперсия, Те се обработва с ултразвук на разтвора в продължение на 60 мин с Hielscher е UIP1000hd (1 kW).

Ултразвуковата Assisted Функционализиране Нанодиамантите

За функционализирането на пълната повърхнина на всеки наноразмерни частици на повърхността на частицата трябва да бъде на разположение за химична реакция. Това означава, че се изисква дори и фина дисперсия, както добре диспергирани частици са заобиколени от граничния слой от молекули, привлечени към повърхността на частиците. За да получите нови функционални групи до повърхността нанодиаманти, този граничен слой трябва да бъде разбита или премахнати. Този процес на спиране и премахване на граничния слой може да се извърши чрез ултразвук.
Блокада въвежда в течна генерира различни крайни ефекти, такива като кавитация, Локално много висока температура до 2000K и течни струи до 1000 km / час. (Suslick 1998) По този стресови фактори на привличане на сили (например Ван-дер-Ваалс сили) могат да бъдат преодолени и функционални молекули се извършват на повърхността на частицата на функционализиране, например повърхност нанодиаманти.

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

Схема 1: Графика на ин ситу-деагломерация и повърхност функционализиране на НАНОДИАМАНТИ (Liang 2011)

Експерименти с Bead-Assisted Sonic разпадане (БАРС) лечение са показали обещаващи резултати за повърхност funcionalization на НАНОДИАМАНТИ както добре. По този начин, мъниста (например микро размер керамични перли като ZrO2 мъниста) са използвани за прилагане на Ултразвуково Cavitational сили върху частиците на нанодиамант. В деагломерация възниква в резултат на interparticular сблъсък между частиците на нанодиамант и ZrO2 мъниста.
Поради по-добре наличието на повърхността частици, за химически реакции като Боран редукция, арилирането или silanization, ултразвукова или БАРС (топчета с помощта на звуков разпадане) предварителна обработка за диспергиране цел е силно препоръчително. Чрез ултразвукови Диспергиращи и агломерати химическата реакция може да се осъществи много по-пълно.

Когато висока мощност, ниско-честотен ултразвук се въвежда в течна среда, кавитация се генерира.

Ултразвукови резултати caviatation в екстремни температурни разлики и налягане и висока скорост течни струи. По този начин, мощността ултразвук е успешен метод за смесване и смилане обработка на заявленията.

Свържете се с нас / Попитай за повече информация

Свържете се с нас за вашите изисквания за обработка. Ние ще ви препоръча най-подходящите настройки и обработка на параметрите за вашия проект.





Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,


Позоваването литература /

  • Chipara, А. С. и др .: Термични свойства на нанодиамант частици, диспергирани в полистирол. HESTEC 2010.
  • El-Say, К. М .: Нанодиамантите като система за подаване на лекарство: Прилагане и перспективно. В J Appl Pharm Sci 1.6, 2011; стр. 29-39.
  • Хачатрян, A. Kh. и др .: графит към диамант трансформация, предизвикана от ултразвукова кавитация. В: Diamond & Свързани материали 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A .: Структурата и реактивност на наноскални диамант. В: J Mater Chem 18, 2008; стр. 1485-1492.
  • Liang, Y:. Деагломерация и повърхност на нанодиамант чрез термо-химични и Механохимична методи. Дисертация Юлиус Максимилиан университет Вюрцбург 2011-та
  • Osawa, Е .: монодисперсни единични нанодиамант частиците. В: Pure Appl Chem 80/7, 2008; стр. 1365-1379.
  • Праматарова, L. и сътр .: Предимството на полимерни композити с Детонационни нанодиамант Частиците за медицински приложения. В: На Биомиметиката; стр. 298-320.
  • Слънце, L .; Gong, J .; Zhu, D .; Zhu, Z .; Той, S .: Diamond Nanorods от въглероден нанотръби. В: съвременни материали 16/2004. стр. 1849-1853.
  • Suslick, K.S .: Kirk-Othmer Encyclopedia на химичните технологии. 4то изд. J. Wiley & Sons: New York; 26, 1998; стр. 517-541.

Нанодиамантите – Използването и приложения

зърна нанодиаманти са нестабилни поради тяхната зета потенциал. По този начин, те са склонни да образуват агрегати силно. Една обща прилагане на нанодиаманти е използването на абразиви, рязане и полиране и радиатори. Друга потенциална употреба е прилагането на НАНОДИАМАНТИ като лекарствен носител за фармацевтично активни компоненти (вж Праматарова). от ултразвукПърво НАНОДИАМАНТИ могат да бъдат синтезирани от графит и второ, НАНОДИАМАНТИ силно тенденция към агломерация може да бъде равномерно разпръснато в течна среда (например, да се формулират полиращ агент).