Sonication je vrlo učinljiva, pouzdana i jednostavna tehnika za pripremu hidrogela visokih performansi. Ovi hidrogeli nude izvrsna materijalna svojstva kao što su apsorpcioni kapaciteti, viskoelastičnost, mehanička jačina, modul kompresije i funkcije samocjeljenja.

Ultrazvučna polimerizacija i disperzija za proizvodnju hidrogela

Hidrogeli su hidrofilne, trodimenzionalne polimerne mreže koje su u stanju apsorbirati velike količine vode ili tekućine. Hidrogeli ispoljavaju izuzetan kapacitet oteklina. Zajednički gradivni blokovi hidrgela uključuju polivinil alkohol, polietilenski glikol, natrijev poliakrilat, akrilate polimere, karbomore, polisaharide ili polipeptide s visokim brojem hidrofilnih grupa, te prirodne proteine kao što su kolagen, želatina i fibrin.
Tako zvani hibridni hidrogeli se sastoji od različitih hemijskih, funkcionalnih i morfološki različitih materijala, kao što su proteini, peptidi, ili nano- / mikrostrukturi.
Ultrazvučna dispersija se široko koristi kao visoko efikasna i pouzdana tehnika za homogenizaciju nano-materijala kao što su ugljikove nanocijeve (CNT, MWCNTs, SWCNT), celuloznu nano-kristale, chitin nanofibres, titanij dioksid, srebrne nanočestice, proteine i druge mikron- ili nanostrukturu u polimernu matricu hidrogela. To čini sonication glavnim alatom za proizvodnju hidrogela visokih performansi sa izvanrednim kvalitetama.

Šta istraživanja pokazuju – Ultrazvučna hidrogel priprema

Prvo, ultrasonikacija promiče polimerizaciju i reakcije unakrsnog povezivanja tokom formiranja hidrogela.
Drugo, ultrasonikacija je dokazana kao pouzdana i efikasna tehnika disperzija za proizvodnju hidrogela i nanokompozitnih hidrogela.

Ultrazvučno unakrsno povezivanje i polimerizacija hidrogela

Ultrasonication pomaže u formiranju polimernih mreža tokom sinteze hidrogela putem slobodne radikalne generacije. Intenzivni ultrazvučni talasi stvaraju akustičnu kavitaciju koja uzrokuje sile visokog smicanja, molekularno sniženje i slobodnu radikalnu formaciju.

Cass et al. (2010) pripremio je nekoliko "akrilinih hidrogela pripremljenih putem ultrazvučne polimerizacije vodotopljenih monomera i makromonoma. Ultrazvuk je korišten za stvaranje inicijacionih radikala u viskoznim vodu monomernim soluionima koristeći dodatke glycerol, sorbitol ili glukozu u otvorenom sistemu na 37°C. Dodaci koji se rastvore u vodi su bili neophodni za proizvodnju hidrogela, glycerol je bio najučinkovitiji. Hidrogeli su pripremljeni od monomera 2-hidroksietilmetakrilata, poli(etilenski glikol) dimetakrilata, dekstrana metakrilata, akrilne kiseline/etilenska glikol dimetakrilata i akrylamida/bis-akrylamida." [Cass et al. 2010] Ultrazvučna primjena pomoću ultrasonikatora sonde je bila učinkovita metoda za polimerizaciju vode rastvornih vinilnih monomera i naknadnog priprema hidrogela. Ultrazvučno inicirana polimerizacija se javlja brzo u nedostatku hemijskog inicijatora.

Read more about Ultrazvučna sinteza nanokompozitnih hidrogelova i nanogelova!

Ultrasonication je kompatibilan sa svim vrstama polimere i biopolimere i omogućava pojačavanje hibridnih hidrogela nano-strukturnim materijalima kao što su nanočestice, nanocrystals ili nanofibre. Pojačavanje hidrogela raznim nanomaterijalima omogućava modificiranje i kontrolu fiziohemijskih i reo-mehaničkih svojstava nanokompozitnih hidrogela, budući da su mikrostrukture ključni faktor za dobivena materijalna svojstva.

Izmišljotina Poli(akrilamid-ko-itakonska kiselina) – MWCNT Hydrogel koristeći Sonication

Mohammadinezhada et al. (2018) je uspješno proizvela superabsorbentni hidrogel kompozit koji sadrži poli(akrilamid-koitakonsku kiselinu) i višezidane ugljikove nanocijeve (MWCNTs). Ultrasonikacija je izvedena hielscherovim ultrazvučnim uređajem UP200S. Stabilnost hidrogela se povećala sa povećanjem MWCNTs omjera, koji bi se mogli pripisati hidrofobnoj prirodi MWCNTs kao i povećanju ukrštene densi. Kapacitet za održavanje vode (WRC) hidrogela P(AAm-co-IA) je također povećan u prisustvu MWCNT (10 wt%). U ovoj studiji, efekti ultrasonication su ocijenjeni superiornim u odnosu na uniformnu distribuciju ugljika nanocijevi na polimernoj površini. MWCNTs su bili netaknuti bez ikakvog prekida u polimerni strukturi. Osim toga, povećana je jačina dobivenog nanokompozita i njegov kapacitet za održavanje vode i apsorpcija drugih topivih materijala kao što je Pb (II). Sonication je razbio inicijator i raspršio MWCNTs kao odličan punilac u lancima polimera pod povećanjem temperature.
Istraživači zaključuju da se ti "uvjeti reakcije ne mogu postići konvencionalnim metodama, a homogenost i dobro raspršivanje čestica u domaćina ne mogu se postići. Osim toga, proces sonikacije razdvaja nanočestice u jednu česticu, dok miješanje to ne može. Drugi mehanizam za smanjenje veličine je efekat snažnih akustičanih talasa na sekundarne veze kao što je vezivanje vodika koje ovo zračenje razbija H-povezivanje čestica, i naknadno, disocira zbrojene čestice i povećava broj slobodnih adsorptivnih grupa kao što su -OH i pristupačnost. Tako, ovaj važan događaj čini proces sonikacije kao superiornu metodu nad ostalima kao što je magnetno miješanje primijenjeno u literaturi." [Mohammadinezhada et al., 2018]

High Performance Ultrasonicators for Hydrogel Synthesis

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučnu opremu visokih performansi za sintezu hidrogela. Od malog i srednjeg R&D i pilot ultrasonikatori industrijskim sistemima za komercijalnu proizvodnju hidrogela u kontinuiranom modu, Hielscher Ultrasonics ima pokrivene vaše procesne zahtjeve.
Ultrasonikatori industrijskog razreda mogu isporučiti vrlo visoke amplitude, što omogućava pouzdane reakcije unakrsnog povezivanja i polimerizacije i uočljivo raspršivanje nano čestica. Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano pokrenuti u 24/7/365 operaciji. Za još više amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.

Pitajte nas danas za dodatne tehničke informacije, cijenjenje i nekomittalnu citat. Naše davno iskusno osoblje je drago da vas konzultiše!
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators: