Snažni ultrazvuk za obradu čestica: napomene o primjeni

Da bi u potpunosti ispoljile svoje karakteristike, čestice moraju biti deaglomerirane i ravnomjerno dispergirane kako bi površina čestica bila dostupna. Poznato je da su snažne ultrazvučne sile pouzdani alati za dispergiranje i mljevenje koji razbijaju čestice do submikronske i nano veličine. Osim toga, ultrazvučna obrada omogućava modificiranje i funkcionaliziranje čestica, npr. oblaganjem nanočestica metalnim slojem.

U nastavku je izbor čestica i tekućina s odgovarajućim preporukama kako obraditi materijal da bi se čestice mljele, dispergirale, deaglomerirale ili modificirale pomoću ultrazvučnog homogenizatora.

Kako pripremiti prahove i čestice snažnom ultrazvučnom obradom.

Abecednim redom:

Aerosil

Ultrazvučna primjena:
Disperzije čestica silicijevog dioksida Aerosil OX50 u Millipore vodi (pH 6) pripremljene su dispergiranjem 5,0 g praha u 500 mL vode pomoću visokointenzivnog ultrazvučnog procesora UP200S (200W; 24kHz). Disperzije silicijevog dioksida pripremljene su u otopini destilirane vode (pH = 6) pod ultrazvučnim zračenjem uređajem UP200S tokom 15 min., nakon čega je slijedilo snažno miješanje tokom 1 h. Za podešavanje pH korištena je HCl. Sadržaj čvrstih tvari u disperzijama iznosio je 0,1% (w/v).
Preporuka uređaja:
UP200S
Referenca/ istraživački rad:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): Kombinacija prirodnih i termoosjetljivih polimera u flokulaciji finih disperzija silicijevog dioksida. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Al₂O₃-voda nanofluidi

Ultrazvučna primjena:
Al₂O₃-voda nanofluidi mogu se pripremiti sljedećim koracima: Prvo izvažite masu Al₂O₃ nanočestica na digitalnoj elektroničkoj vagi. Zatim postupno stavite Al₂O₃ nanočestice u izvaganu destiliranu vodu i miješajte smjesu Al₂O₃-voda. Smjesu kontinuirano ultrazvučno obrađujte 1h ultrazvučnim uređajem sondnog tipa UP400S (400W, 24kHz) kako bi se dobila ujednačena disperzija nanočestica u destiliranoj vodi.
Nanofluidi se mogu pripremiti u različitim udjelima (0,1%, 0,5% i 1%). Nisu potrebni surfaktant ni promjene pH.
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Eksperimentalno istraživanje strujanja nanofluida u mikromodelu kao poroznom mediju. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77-84.

Ultrazvučna disperzija aluminijevog oksida (Al2O3) rezultira značajnim smanjenjem veličine čestica i ujednačenom disperzijom.

Čestice silicijevog dioksida obložene bemitom

Ultrazvučna primjena:
Čestice silicijevog dioksida oblažu se slojem bemita: Da bi se dobila savršeno čista površina bez organskih tvari, čestice se zagrijavaju na 450°C. Nakon mljevenja čestica radi razbijanja aglomerata priprema se 6 vol% vodena suspenzija (≈70 ml) i stabilizira pri pH 9 dodavanjem tri kapi otopine amonija. Suspenzija se zatim deaglomerira ultrazvučnom obradom uređajem UP200S pri amplitudi od 100% (200 W) tokom 5 min. Nakon zagrijavanja otopine na više od 85°C dodano je 12,5 g aluminijevog sek-butoksida. Temperatura se održava na 85-90°C tokom 90 min., a suspenzija se tokom cijelog postupka miješa magnetnom miješalicom. Potom se suspenzija drži uz kontinuirano miješanje dok se ne ohladi ispod 40°C. Zatim je pH vrijednost podešena na 3 dodavanjem hlorovodične kiseline. Odmah nakon toga suspenzija se ultrazvučno obrađuje u ledenoj kupelji. Prah se ispire razrjeđivanjem i potom centrifugiranjem. Nakon uklanjanja supernatanta čestice se suše u sušioniku na 120°C. Na kraju se čestice termički obrađuju na 300°C tokom 3 sata.
Preporuka uređaja:
UP200S
Referenca/ istraživački rad:
Wyss, H. M. (2003): Mikrostruktura i mehaničko ponašanje koncentriranih gelova čestica. Disertacija Swiss Federal Institute of Technology 2003. str.71.

Sinteza nanokompozita kadmij(II)-tioacetamid

Ultrazvučna primjena:
Nanokompoziti kadmij(II)-tioacetamid sintetizirani su u prisutnosti i odsutnosti polivinil-alkohola sonohemijskim putem. Za sonohemijsku sintezu (sono-sintezu) 0,532 g kadmij(II) acetat dihidrata (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g tioacetamida (TAA, CH3CSNH2) i 0,664 g kalij-jodida (KI) otopljeno je u 20mL dvostruko destilirane deionizirane vode. Ova otopina ultrazvučno je obrađena snažnim ultrazvučnim uređajem sa sondom UP400S (24 kHz, 400W) na sobnoj temperaturi tokom 1 h. Tokom ultrazvučne obrade reakcijske smjese temperatura je porasla na 70-80degC, što je izmjereno termoparom željezo–constantin. Nakon jednog sata formirao se svijetložuti talog. Izoliran je centrifugiranjem (4.000 rpm, 15 min), ispran dvostruko destiliranom vodom, a zatim apsolutnim etanolom radi uklanjanja zaostalih nečistoća i na kraju osušen na zraku (prinos: 0,915 g, 68%). Dec. p.200°C. Za pripremu polimernog nanokompozita 1,992 g polivinil-alkohola otopljeno je u 20 mL dvostruko destilirane deionizirane vode i potom dodano u gornju otopinu. Ova smjesa ultrazvučno je zračena uređajem UP400S tokom 1 h, pri čemu se formirao svijetlonarandžasti proizvod.
SEM rezultati su pokazali da se u prisutnosti PVA veličina čestica smanjila s oko 38 nm na 25 nm. Zatim smo sintetizirali heksagonalne nanočestice CdS sferne morfologije termičkom razgradnjom polimernog nanokompozita, kadmij(II)- tioacetamid/PVA, kao prekursora. Veličina nanočestica CdS izmjerena je pomoću XRD i pomoću SEM, a rezultati su se vrlo dobro slagali.
Ranjbar i sur. (2013) također su utvrdili da je polimerni nanokompozit Cd(II) pogodan prekursor za pripremu nanočestica kadmij-sulfida zanimljivih morfologija. Svi rezultati su pokazali da se ultrazvučna sinteza može uspješno primijeniti kao jednostavna, efikasna, jeftina, ekološki prihvatljiva i vrlo obećavajuća metoda za sintezu nanomaterijala bez potrebe za posebnim uvjetima, kao što su visoka temperatura, dugo reakcijsko vrijeme i visok pritisak.
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Sinteza i karakterizacija nanokompozita kadmij-tioacetamid. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO₃

Ultrazvučna primjena:
Ultrazvučno oblaganje nano-taloženog CaCO₃ (NPCC) stearinskom kiselinom provedeno je kako bi se poboljšala njegova disperzija u polimeru i smanjila aglomeracija. 2g neobloženog nano-taloženog CaCO₃ (NPCC) ultrazvučno je obrađeno uređajem UP400S u 30ml etanola. 9 wt% stearinske kiseline otopljeno je u etanolu. Etanol sa stearinskom kiselinom zatim je pomiješan s ultrazvučno obrađenom suspenzijom.
Preporuka uređaja:
UP400S sa sonotrodom promjera 22mm (H22D) i protočnom ćelijom s rashladnim omotačem
Referenca/ istraživački rad:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Učinci ultrazvuka na oblaganje nano-taloženog CaCO3 stearinskom kiselinom. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807-813.

Nanokristali celuloze

Ultrazvučna primjena:
Nanokristali celuloze (CNC) pripremljeni od celuloze eukaliptusa CNCs: Nanokristali celuloze pripremljeni od celuloze eukaliptusa modificirani su reakcijom s metil-adipoil-hloridom, CNCm, ili smjesom octene i sumporne kiseline, CNCa. U tu svrhu liofilizirani CNCs, CNCm i CNCa ponovno su dispergirani u čistim otapalima (EA, THF ili DMF) pri 0,1 wt%, magnetnim miješanjem preko noći na 24 ± 1 degC, nakon čega je slijedila ultrazvučna obrada tokom 20 min. ultrazvučnim uređajem sa sondom UP100H. Ultrazvučna obrada provedena je s 130 W/cm² intenziteta na 24 ± 1 degC. Nakon toga CAB je dodan u disperziju CNC tako da je konačna koncentracija polimera iznosila 0,9 wt%.
Preporuka uređaja:
UP100H
Referenca/ istraživački rad:
Blachechen, L. S.; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V.; Petri, D. F. S. (2013): Međudjelovanje koloidne stabilnosti nanokristala celuloze i njihove dispergibilnosti u matrici celuloza-acetat-butirata. Cellulose 20/3, 2013. 1329-1342.

Silan dopiran cerijum-nitratom

Ultrazvučna primjena:
Ploče od hladno valjanog ugljičnog čelika (6,5cm 6,5cm 0,3cm; hemijski očišćene i mehanički polirane) korištene su kao metalne podloge. Prije nanošenja premaza ploče su ultrazvučno očišćene acetonom, a zatim očišćene alkalnom otopinom (0,3molL 1 otopina NaOH) na 60°C tokom 10 min. Za upotrebu kao primer, prije predobrade podloge, tipična formulacija koja uključuje 50 dijelova γ-glicidoksipropiltrimetoksisilana (γ-GPS) razrijeđena je s oko 950 dijelova metanola, pri pH 4,5 (podešeno octenom kiselinom) i ostavljena da dođe do hidrolize silana. Postupak pripreme silana dopiranog pigmentima cerijum-nitrata bio je isti, osim što je 1, 2, 3 wt% cerijum-nitrata dodano u otopinu metanola prije dodavanja (γ-GPS), nakon čega je ova otopina miješana propelerskom miješalicom pri 1600 rpm tokom 30 min. na sobnoj temperaturi. Zatim su disperzije koje sadrže cerijum-nitrat ultrazvučno obrađivane tokom 30 min na 40°C uz vanjsku rashladnu kupelj. Proces ultrazvučne obrade proveden je ultrazvučnim uređajem UIP1000hd (1000W, 20 kHz) s ulaznom ultrazvučnom snagom od oko 1 W/mL. Predobrada podloge provedena je ispiranjem svake ploče tokom 100 sec. odgovarajućom otopinom silana. Nakon obrade ploče su ostavljene da se suše na sobnoj temperaturi tokom 24 h, a zatim su predobrađene ploče premazane dvokomponentnim epoksidom otvrdnutim aminom. (Epon 828, shell Co.) do debljine mokrog filma od 90μm. Ploče premazane epoksidom ostavljene su da se stvrdnu 1h na 115°C; nakon očvršćivanja epoksidnih premaza debljina suhog filma iznosila je oko 60μm.
Preporuka uređaja:
UIP1000hd
Referenca/ istraživački rad:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Elektrohemijski učinci predobrade silanima koji sadrže cerijum-nitrat na svojstva katodnog odljepljivanja čelika premazanog epoksidom. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

Glina: disperzija/ frakcioniranje

Ultrazvučna primjena:
Frakcioniranje po veličini čestica: Da bi se čestice < 1 μm izdvojile od čestica 1-2 μm, čestice veličine gline (< 2 μm) odvojene su u ultrazvučnom polju i naknadnom primjenom različitih brzina sedimentacije.
Čestice veličine gline (< 2 μm) odvojene su ultrazvučnom obradom s unosom energije od 300 J mL^-1 (1 min.) pomoću ultrazvučnog dezintegratora sa sondom UP200S (200W, 24kHz) opremljenog sonotrodom S7 promjera 7 mm. Nakon ultrazvučnog zračenja uzorak je centrifugiran pri 110 x g (1000 rpm) tokom 3 min. Faza koja se taloži (ostatak frakcioniranja) zatim je korištena u frakcioniranju po gustoći za izdvajanje frakcija male gustoće, a dobivena plutajuća faza (frakcija < 2 μm) prebačena je u drugu epruvetu za centrifugiranje i centrifugirana pri 440 x g (2000 rpm) tokom 10 min. radi odvajanja frakcije < 1 μm (supernatant) od frakcije 1-2 μm (talog). Supernatant koji sadrži frakciju < 1 μm prebačen je u drugu epruvetu za centrifugiranje i nakon dodavanja 1 mL MgSO₄ centrifugiran pri 1410 x g (4000 rpm) tokom 10 min radi dekantiranja ostatka vode.
Kako bi se izbjeglo pregrijavanje uzorka, postupak je ponovljen 15 puta.
Preporuka uređaja:
UP200S sa S7 ili UP200St sa S26d7
Referenca/ istraživački rad:
Jakubowska, J. (2007): Utjecaj vrste vode za navodnjavanje na frakcije organske tvari tla (SOM) i njihove interakcije s hidrofobnim spojevima. Disertacija Martin-Luther University Halle-Wittenberg 2007.

Glina: eksfolijacija anorganske gline

Ultrazvučna primjena:
Anorganska glina eksfolirana je radi pripreme nanokompozita na bazi pululana za disperziju premaza. U tu svrhu određena količina pululana (4 wt% na vlažnoj osnovi) otopljena je u vodi na 25degC tokom 1 h uz blago miješanje (500 rpm). Istovremeno je prah gline, u količini u rasponu od 0,2 do 3,0 wt%, dispergiran u vodi uz snažno miješanje (1000 rpm) tokom 15 minuta. Dobivena disperzija ultrazvučno je obrađena uređajem UP400S (snaga_max = 400 W; frekvencija = 24 kHz), ultrazvučnim uređajem opremljenim titanskom sonotrodom H14, promjer vrha 14 mm, amplituda_max = 125 μm; površinski intenzitet = 105 Wcm^-2) pod sljedećim uvjetima: 0,5 ciklusa i 50% amplitude. Trajanje ultrazvučne obrade varirano je u skladu s eksperimentalnim planom. Organska otopina pululana i anorganska disperzija zatim su pomiješane uz blago miješanje (500 rpm) tokom dodatnih 90 minuta. Nakon miješanja koncentracije dviju komponenti odgovarale su omjeru anorgansko/organsko (I/O) u rasponu od 0,05 do 0,75. Raspodjela veličina u vodenoj disperziji glina Na⁺-MMT prije i poslije ultrazvučne obrade procijenjena je analizatorom nanočestica IKO-Sizer CC-1.
Za utvrđenu količinu gline najučinkovitije vrijeme ultrazvučne obrade bilo je 15 minuta, dok duža ultrazvučna obrada povećava vrijednost P’O₂ (zbog reagregacije), koja se ponovo smanjuje pri najdužem vremenu ultrazvučne obrade (45 min), vjerovatno zbog fragmentacije i pločica i taktoida.
Prema eksperimentalnom postavu usvojenom u Introzzijevoj disertaciji, izračunat je jedinični energetski unos od 725 Ws mL^-1 za 15-minutnu obradu, dok je produženo vrijeme ultrazvučne obrade od 45 minuta dalo jediničnu potrošnju energije od 2060 Ws mL^-1. To bi omogućilo uštedu prilično velike količine energije tokom cijelog procesa, što će se na kraju odraziti na konačne troškove propusnosti.
Preporuka uređaja:
UP400S sa sonotrodom H14
Referenca/ istraživački rad:
Introzzi, L. (2012): Razvoj visokoučinkovitih biopolimernih premaza za primjenu u pakiranju hrane. Disertacija University of Milano 2012.

Provodljiva tinta

Ultrazvučna primjena:
Provodljiva tinta pripremljena je dispergiranjem čestica Cu+C i Cu+CNT s dispergatorima u miješanom otapalu (Publikacija IV). Dispergatori su bila tri disperzijska sredstva visoke molekulske mase, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 i DISPERBYK-2012, namijenjena vodenim disperzijama pigmenta čađe, proizvođača BYK Chemie GmbH. Deionizirana voda (DIW) korištena je kao glavno otapalo. Etilen-glikol-monometil-eter (EGME) (Sigma-Aldrich), etilen-glikol-monobutil-eter (EGBE) (Merck) i n-propanol (Honeywell Riedel-de Haen) korišteni su kao kootapala.
Miješana suspenzija ultrazvučno je obrađivana 10 minuta u ledenoj kupelji pomoću UP400S ultrazvučnog procesora. Potom je suspenzija ostavljena da se slegne jedan sat, nakon čega je slijedilo dekantiranje. Prije nanošenja premaza rotacijom ili štampanja suspenzija je ultrazvučno obrađivana u ultrazvučnoj kupelji 10 min.
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Forsman, J. (2013): Proizvodnja nanočestica Co, Ni i Cu redukcijom vodikom. Disertacija VTT Finland 2013.

Ultrazvučna obrada je vrlo učinkovita za smanjenje veličine čestica i dispergiranje pigmenata u tinti za inkjet.

Bakar-ftalocijanin

Ultrazvučna primjena:
Razgradnja metaloftalocijanina
Bakar-ftalocijanin (CuPc) ultrazvučno se obrađuje s vodom i organskim otapalima pri ambijentalnoj temperaturi i atmosferskom pritisku u prisutnosti oksidansa kao katalizatora, pomoću ultrazvučnog uređaja od 500W UIP500hd s protočnom komorom. Intenzitet ultrazvučne obrade: 37–59 W/cm², smjesa uzorka: 5 mL uzorka (100 mg/L), 50 D/D vode s hloroformom i piridinom pri 60% ultrazvučne amplitude. Reakcijska temperatura: 20°C pri atmosferskom pritisku.
Stopa razaranja do 95% u roku od 50 min. ultrazvučne obrade.
Preporuka uređaja:
UIP500hd

Dibutirilhitin (DBCH)

Ultrazvučna primjena:
Duge polimerne makromolekule mogu se razbiti ultrazvučnom obradom. Ultrazvučno potpomognuto smanjenje molarne mase omogućava izbjegavanje neželjenih sporednih reakcija ili odvajanja nusproizvoda. Vjeruje se da je ultrazvučna razgradnja, za razliku od hemijske ili termičke razgradnje, nenasumičan proces, pri čemu se cijepanje odvija otprilike u središtu molekule. Zbog toga se veće makromolekule brže razgrađuju.
Eksperimenti su izvedeni pomoću ultrazvučnog generatora UP200S opremljenog sonotrodom S2. Ultrazvučna postavka bila je 150 W ulazne snage. Korištene su otopine dibutirilhitina u dimetilacetamidu, koncentracije potonjeg 0,3 g/100 cm3, volumena 25 cm3. Sonotroda (ultrazvučna sonda / rog) uronjena je u otopinu polimera 30 mm ispod nivoa površine. Otopina je smještena u termostatiranu vodenu kupelj održavanu na 25°C. Svaka otopina zračena je tokom unaprijed određenog vremenskog intervala. Nakon tog vremena otopina je razrijeđena 3 puta i podvrgnuta analizi kromatografijom isključenja po veličini.
Predstavljeni rezultati pokazuju da dibutirilhitin ne podliježe razaranju snažnim ultrazvukom, ali dolazi do razgradnje polimera, što se shvata kao kontrolirana sonohemijska reakcija. Stoga se ultrazvuk može koristiti za smanjenje prosječne molarne mase dibutirilhitina, a isto vrijedi i za omjer masene i brojčane prosječne molarne mase. Uočene promjene pojačavaju se povećanjem ultrazvučne snage i trajanja sonikacije. Također je postojao značajan učinak početne molarne mase na stepen razgradnje DBCH-a pod ispitivanim uvjetima sonikacije: što je veća početna molarna masa, to je veći stepen razgradnje.
Preporuka uređaja:
UP200S
Referenca/ istraživački rad:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Ultrazvučna razgradnja dibutirilhitina. Polish Chitin Society, Monograph XI, 2006. 123-128.

Prah ferocena

Ultrazvučna primjena:
Sonohemijski put za pripremu SWNCNTs: Prah silicijevog dioksida (promjer 2–5 mm) dodaje se otopini 0,01 mol% ferocena u p-ksilenu, nakon čega slijedi ultrazvučna obrada uređajem UP200S opremljenim titanskom sondom (sonotroda S14). Ultrazvučna obrada provedena je tokom 20 min. na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku. Ultrazvučno potpomognutom sintezom na površini praha silicijevog dioksida proizvedene su SWCNTs visoke čistoće.
Preporuka uređaja:
UP200S sa ultrazvučnom sondom S14
Referenca/ istraživački rad:
Srinivasan C.(2005): ZVUČNA metoda za sintezu jednozidnih ugljikovih nanocijevi u ambijentalnim uvjetima. Current Science 88/ 1, 2005. 12-13.

Leteći pepeo / metakaolinit

Ultrazvučna primjena:
Test luženja: 100mL otopine za luženje dodano je u 50g čvrstog uzorka. Intenzitet ultrazvučne obrade: maks. 85 W/cm² pomoću UP200S u vodenoj kupelji od 20°C.
Geopolimerizacija: Suspenzija je miješana pomoću UP200S ultrazvučnog homogenizatora radi geopolimerizacije. Intenzitet ultrazvučne obrade bio je maks. 85 W/cm². Za hlađenje je ultrazvučna obrada provedena u kupelji od ledene vode.
Primjena snažnog ultrazvuka za geopolimerizaciju dovodi do povećanja tlačne čvrstoće nastalih geopolimera, a čvrstoća raste s produženjem ultrazvučne obrade do određenog vremena. Otapanje metakaolinita i letećeg pepela u alkalnim otopinama pojačano je ultrazvučnom obradom jer se više Al i Si oslobodilo u fazu gela za polikondenzaciju.
Preporuka uređaja:
UP200S
Referenca/ istraživački rad:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): Geopolimerizacija pojačana ultrazvukom. Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571-580

Grafen

Ultrazvučna primjena:
Čiste grafenske ploče mogu se proizvesti u velikim količinama, kao što pokazuje rad Stengl i sur. (2011) tokom proizvodnje nestehiometrijskog TiO₂ grafen nanokompozita termičkom hidrolizom suspenzije s grafenskim nanolistovima i titanijum-peroksokompleksom. Čisti grafenski nanolistovi proizvedeni su iz prirodnog grafita snažnom ultrazvučnom obradom ultrazvučnim procesorom od 1000W UIP1000hd u visokotlačnoj ultrazvučnoj reaktorskoj komori pri 5 barg. Dobivene grafenske ploče odlikuju se velikom specifičnom površinom i jedinstvenim elektronskim svojstvima. Istraživači tvrde da je kvaliteta ultrazvučno pripremljenog grafena mnogo veća od grafena dobivenog Hummerovom metodom, u kojoj se grafit eksfolira i oksidira. Budući da se fizikalni uvjeti u ultrazvučnom reaktoru mogu precizno kontrolirati i uz pretpostavku da će koncentracija grafena kao dopanta varirati u rasponu od 1 – 0,001%, moguća je proizvodnja grafena u kontinuiranom sistemu u komercijalnom mjerilu.
Preporuka uređaja:
UIP1000hd
Referenca/ istraživački rad:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): Nanokompozit TiO2-grafen kao visokoučinkoviti fotokatalizatori. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. str. 25209-25218.
Kliknite ovdje da biste saznali više o ultrazvučnoj proizvodnji i pripremi grafena!

Grafen-oksid

Ultrazvučna primjena:
Slojevi grafen-oksida (GO) pripremljeni su sljedećim putem: 25mg praha grafen-oksida dodano je u 200 ml deionizirane vode. Miješanjem su dobili nehomogenu smeđu suspenziju. Dobivene suspenzije ultrazvučno su obrađene (30 min, 1,3 × 105J), a nakon sušenja (na 373 K) dobiven je ultrazvučno obrađeni grafen-oksid. FTIR spektroskopija je pokazala da ultrazvučna obrada nije promijenila funkcionalne grupe grafen-oksida.
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): Utjecaj termičke i ultrazvučne obrade na formiranje nanolistova grafen-oksida. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. str. 1097-1102.
Kliknite ovdje da biste saznali više o ultrazvučnoj eksfolijaciji i pripremi grafena!

Dlakave polimerne nanočestice razgradnjom poli(vinil-alkohola)

Ultrazvučna primjena:
Jednostavan jednostepeni postupak, zasnovan na sonohemijskoj razgradnji polimera topivih u vodi u vodenoj otopini u prisutnosti hidrofobnog monomera, dovodi do funkcionalnih dlakavih polimernih čestica u serumu bez ostataka. Sve polimerizacije izvedene su u staklenom reaktoru s dvostrukom stijenkom od 250 mL, opremljenom pregradama, temperaturnim senzorom, magnetnom miješalicom i Hielscher US200S ultrazvučnim procesorom (200 W, 24 kHz) opremljenim titanskom sonotrodom S14 (promjer = 14 mm, dužina = 100 mm).
Otopina poli(vinil-alkohola) (PVOH) pripremljena je otapanjem tačne količine PVOH u vodi, preko noći na 50°C uz snažno miješanje. Prije polimerizacije otopina PVOH stavljena je u reaktor, a temperatura podešena na željenu reakcijsku temperaturu. Otopina PVOH i monomer posebno su propuhivani argonom 1 sat. Potrebna količina monomera dodavana je kap po kap u otopinu PVOH uz snažno miješanje. Nakon toga je propuhivanje argonom uklonjeno iz tekućine i počela je ultrazvučna obrada uređajem UP200S pri amplitudi od 80%. Ovdje treba napomenuti da upotreba argona služi za dvije svrhe: (1) uklanjanje kisika i (2) potreban je za stvaranje ultrazvučne kavitacije. Stoga bi kontinuirani protok argona u principu bio koristan za polimerizaciju, ali je došlo do prekomjernog pjenjenja; postupak koji smo ovdje slijedili izbjegao je taj problem i bio je dovoljan za učinkovitu polimerizaciju. Uzorci su periodično uzimani radi praćenja konverzije gravimetrijom, raspodjele molekulskih masa i/ili raspodjele veličina čestica.
Preporuka uređaja:
US200S
Referenca/ istraživački rad:
Smeets, N. M. B.; E-Rramdani, M.; Van Hal, R. C. F.; Gomes Santana, S.; Quéléver, K.; Meuldijk, J.; Van Herk, JA. M.; Heuts, J. P. A. (2010): Jednostavan jednostepeni sonohemijski put prema funkcionalnim dlakavim polimernim nanočesticama. Soft Matter, 6, 2010. 2392-2395.

HiPco-SWCNTs

Ultrazvučna primjena:
Disperzija HiPco-SWCNTs pomoću UP400S: U bočici od 5 mL 0,5 mg oksidiranih HiPcoTM SWCNTs (0,04 mmol ugljika) suspendirano je u 2 mL deionizirane vode ultrazvučnim procesorom UP400S pri čemu je dobivena suspenzija crne boje (0,25 mg/mL SWCNTs). U ovu suspenziju dodano je 1,4 μL otopine PDDA (20 wt./%, molekulska masa = 100.000-200.000) i smjesa je miješana vorteksom 2 minute. Nakon dodatne ultrazvučne obrade u vodenoj kupelji tokom 5 minuta, suspenzija nanocijevi centrifugirana je pri 5000g tokom 10 minuta. Supernatant je uzet za AFM mjerenja i potom funkcionaliziran siRNA.
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Jung, A. (2007): Funkcionalni materijali na bazi ugljikovih nanocijevi. Disertacija Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Hidroksiapatitna biokeramika

Ultrazvučna primjena:
Za sintezu nano-HAP-a 40 mL otopine 0,32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O stavljeno je u malu čašu. pH otopine zatim je podešen na 9,0 s približno 2,5 mL amonijum-hidroksida. Otopina je zatim ultrazvučno obrađena ultrazvučnim procesorom UP50H (50 W, 30 kHz) opremljenim sonotrodom MS7 (promjer roga 7mm), podešenim na maksimalnu amplitudu od 100% tokom 1 sata. Na kraju prvog sata 60 mL otopine 0,19M [KH₂PO₄] zatim je polako, kap po kap, dodano u prvu otopinu dok je ona prolazila drugi sat ultrazvučnog zračenja. Tokom miješanja provjeravana je pH vrijednost i održavana na 9, dok je omjer Ca/P održavan na 1,67. Otopina je zatim filtrirana centrifugiranjem (~2000 g), nakon čega je dobiveni bijeli talog podijeljen na više uzoraka za toplinsku obradu. Napravljena su dva skupa uzoraka, prvi koji se sastoji od dvanaest uzoraka za termičku obradu u cijevnoj peći i drugi koji se sastoji od pet uzoraka za mikrovalnu obradu
Preporuka uređaja:
UP50H
Referenca/ istraživački rad:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): Termički i ultrazvučni utjecaj na formiranje hidroksiapatitne biokeramike nanometarskih dimenzija. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083-2095.

Ultrazvučno smanjen i dispergiran kalcij-hidroksiapatit

Anorganske nanočestice WS₂ nalik fulerenu

Ultrazvučna primjena:
Ultrazvučna obrada tokom elektrodepozicije anorganskih nanočestica nalik fulerenu (IF) WS₂ u niklovoj matrici dovodi do postizanja ujednačenijeg i kompaktnijeg premaza. Štaviše, primjena ultrazvuka ima značajan učinak na maseni udio čestica ugrađenih u metalni depozit. Tako se maseni udio (wt.%) čestica IF-WS₂ u niklovoj matrici povećava s 4,5 wt.% (u filmovima dobivenim samo uz mehaničko miješanje) na oko 7 wt.% (u filmovima pripremljenim ultrazvučnom obradom pri 30 W cm^-2 ultrazvučnog intenziteta).
Nanokompozitni premazi Ni/IF-WS₂ elektrolitički su taloženi iz standardne niklove Wattsove kupelji kojoj su dodane nanočestice industrijske kvalitete IF-WS₂ (anorganski fulereni-WS₂).
Za eksperiment je IF-WS₂ dodan u niklove Wattsove elektrolite, a suspenzije su intenzivno miješane magnetnom miješalicom (300 rpm) najmanje 24 h na sobnoj temperaturi prije eksperimenata kodepozicije. Neposredno prije procesa elektrodepozicije suspenzije su podvrgnute 10 min. ultrazvučnoj predobradi radi izbjegavanja aglomeracije. Za ultrazvučno zračenje korišten je UP200S ultrazvučni uređaj sa sondom i sonotrodom S14 (promjer vrha 14 mm), podešen na 55% amplitude.
Za eksperimente kodepozicije korištene su cilindrične staklene ćelije volumena 200 mL. Premazi su taloženi na ravne komercijalne katode od mekog čelika (kvalitet St37) površine 3cm². Anoda je bila folija od čistog nikla (3cm²) postavljena na bočnu stranu posude, licem prema katodi. Udaljenost između anode i katode iznosila je 4cm. Podloge su odmašćene, isprane u hladnoj destiliranoj vodi, aktivirane u 15% otopini HCl (1 min.) i ponovo isprane u destiliranoj vodi. Elektrokodepozicija je provedena pri konstantnoj gustoći struje od 5,0 A dm^-2 tokom 1 h pomoću istosmjernog izvora napajanja (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350). Da bi se održala ujednačena koncentracija čestica u masi otopine, tokom procesa elektrodepozicije korištene su dvije metode miješanja: mehaničko miješanje magnetnom miješalicom (ω = 300 rpm) smještenom na dnu ćelije i ultrazvučna obrada ultrazvučnim uređajem sa sondom UP200S. Ultrazvučna sonda (sonotroda) uronjena je direktno u otopinu odozgo i tačno postavljena između radne i protuelektrode tako da nije bilo zaklanjanja. Intenzitet ultrazvuka usmjeren na elektrohemijski sistem varirao se kontrolom amplitude ultrazvuka. U ovoj studiji amplituda vibracija podešena je na 25, 55 i 75% u kontinuiranom režimu, što odgovara ultrazvučnom intenzitetu od 20, 30 i 40 W cm^-2 odnosno, mjereno procesorom povezanim s ultrazvučnim mjeračem snage (Hielscher Ultrasonics). Temperatura elektrolita održavana je na 55◦C pomoću termostata. Temperatura je mjerena prije i poslije svakog eksperimenta. Porast temperature uslijed ultrazvučne energije nije prelazio 2–4◦C. Nakon elektrolize uzorci su ultrazvučno čišćeni u etanolu 1 min. radi uklanjanja slabo adsorbiranih čestica s površine.
Preporuka uređaja:
UP200S s ultrazvučnim rogom / sonotrodom S14
Referenca/ istraživački rad:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): Kodepozicija anorganskih nanočestica WS2 nalik fulerenu u elektrodepoziranoj niklovoj matrici pod utjecajem ultrazvučnog miješanja. Electrochimica Acta 114, 2013. 859-867.

Sinteza lateksa

Ultrazvučna primjena:
Priprema lateksa P(St-BA)
Čestice lateksa P(St-BA) poli(stiren-r-butil-akrilat) P(St-BA) sintetizirane su emulzijskom polimerizacijom u prisutnosti surfaktanta DBSA. 1 g DBSA prvo je otopljen u 100 mL vode u trogrloj tikvici i pH vrijednost otopine podešena je na 2,0. Pomiješani monomeri 2,80 g St i 8,40 g BA s inicijatorom AIBN (0,168 g) uliveni su u otopinu DBSA. O/W emulzija pripremljena je magnetnim miješanjem tokom 1 h, nakon čega je slijedila ultrazvučna obrada uređajem UIP1000hd opremljenim ultrazvučnim rogom (sonda/ sonotroda) tokom dodatnih 30 min u ledenoj kupelji. Na kraju je polimerizacija provedena na 90degC u uljnoj kupelji tokom 2 h u atmosferi dušika.
Preporuka uređaja:
UIP1000hd
Referenca/ istraživački rad:
Izrada fleksibilnih provodljivih filmova dobivenih od poli(3,4-etilendioksitiofen)epoli(stirensulfonska kiselina) (PEDOT:PSS) na podlozi od netkanog tekstila. Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143-148.
Kliknite ovdje da biste saznali više o sono-sintezi lateksa!

Uklanjanje olova (sono-luženje)

Ultrazvučna primjena:
Ultrazvučno luženje olova iz zagađenog tla:
Eksperimenti ultrazvučnog luženja izvedeni su ultrazvučnim uređajem UP400S s titanskom ultrazvučnom sondom (promjer 14mm), koji radi na frekvenciji od 20kHz. Ultrazvučna sonda (sonotroda) kalorimetrijski je kalibrirana, s ultrazvučnim intenzitetom postavljenim na 51 ± 0,4 W cm^-2 za sve eksperimente sono-luženja. Eksperimenti sono-luženja termostatirani su pomoću staklene ćelije s ravnim dnom i omotačem na 25 ± 1°C. Tri sistema korištena su kao otopine za luženje tla (0,1L) uz ultrazvučnu obradu: 6 mL 0,3 mol L^-2 otopine octene kiseline (pH 3,24), 3% (v/v) otopina azotne kiseline (pH 0,17) i pufer octena kiselina/acetat (pH 4,79) pripremljen miješanjem 60mL 0f 0,3 mol L^-1 octene kiseline s 19 mL 0,5 mol L^-1 NaOH. Nakon procesa sono-luženja uzorci su filtrirani filter-papirom radi odvajanja luženog rastvora od tla, nakon čega je slijedila elektrodepozicija olova iz luženog rastvora i digestija tla nakon primjene ultrazvuka.
Dokazano je da je ultrazvuk vrijedan alat za pojačavanje luženja olova iz zagađenog tla. Ultrazvuk je također učinkovita metoda za gotovo potpuno uklanjanje olova koje se može lužiti iz tla, što rezultira znatno manje opasnim tlom.
Preporuka uređaja:
UP400S sa sonotrodom H14
Referenca/ istraživački rad:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Ultrazvučno luženje i elektrohemijska obrada u kombinaciji za uklanjanje olova iz tla. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195-199.

Priprema suspenzije nanočestica

Ultrazvučna primjena:
Prahovi golog nTiO2 (5nm prema transmisijskoj elektronskoj mikroskopiji (TEM)) i nZnO (20nm prema TEM) te nTiO2 obloženog polimerom (3-4nm prema TEM) i nZnO (3-9nm prema TEM) korišteni su za pripremu suspenzija nanočestica. Kristalni oblik NPs bio je anatas za nTiO2 i amorfan za nZnO.
0,1 g praha nanočestica odvagano je u čašu od 250mL koja je sadržavala nekoliko kapi deionizirane (DI) vode. Nanočestice su zatim pomiješane špatulom od nehrđajućeg čelika, a čaša je napunjena DI vodom do 200 mL, promiješana, a zatim ultrazvučno obrađena 60 sec. pri amplitudi od 90% s Hielscher UP200S ultrazvučnim procesorom, čime je dobivena matična suspenzija od 0,5 g/L. Sve matične suspenzije čuvane su najviše dva dana na 4°C.
Preporuka uređaja:
UP200S ili UP200St
Referenca/ istraživački rad:
Petosa, A. R. (2013): Transport, taloženje i agregacija nanočestica metalnih oksida u zasićenim zrnatim poroznim medijima: uloga hemije vode, površine kolektora i prevlake čestica. Disertacija McGill University Montreal, Quebec, Canada 2013. 111-153.
Kliknite ovdje da biste saznali više o ultrazvučnom dispergiranju nanočestica!

Taloženje nanočestica magnetita

Ultrazvučna primjena:
Nanočestice magnetita (Fe₃O₄) proizvode se koprecipitacijom vodene otopine željezo(III)-hlorid heksahidrata i željezo(II)-sulfat heptahidrata pri molarnom omjeru Fe3+/Fe2+ = 2:1. Otopina željeza taloži se koncentriranim amonijum-hidroksidom odnosno natrijum-hidroksidom. Reakcija taloženja provodi se pod ultrazvučnim zračenjem, uvođenjem reaktanata kroz kavitacijsku zonu u protočnoj reaktorskoj komori. Da bi se izbjegao bilo kakav pH gradijent, taložni reagens mora se pumpati u višku. Raspodjela veličina čestica magnetita izmjerena je fotonskom korelacijskom spektroskopijom. Miješanje izazvano ultrazvukom smanjuje srednju veličinu čestica sa 12- 14 nm na oko 5-6 nm.
Preporuka uređaja:
UIP1000hd s reaktorom s protočnom ćelijom
Referenca/ istraživački rad:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid. ICVT, TU-Clausthal. Poster predstavljen na GVC Annual Meeting 2004.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): Radni parametri kontinuiranog sonohemijskog reaktora za taloženje. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. April 2006.
Kliknite ovdje da biste saznali više o ultrazvučnom taloženju!

Prahovi nikla

Ultrazvučna primjena:
Priprema suspenzije Ni prahova s polielektrolitom pri baznom pH (radi sprječavanja otapanja i poticanja stvaranja vrsta obogaćenih NiO na površini), polielektrolitom na akrilnoj bazi i tetrametilamonijum-hidroksidom (TMAH).
Preporuka uređaja:
UP200S
Referenca/ istraživački rad:
Mora, M.; Lennikov, V.; Amaveda, H.; Angurel, L. A.; de la Fuente, G. F.; Bona, M. T.; Mayoral, C.; Andres, J. M.; Sanchez-Herencia, J. (2009): Izrada supravodljivih premaza na konstrukcijskim keramičkim pločicama. Applied Superconductivity 19/ 3, 2009. 3041-3044.

PbS – sinteza nanočestica olovo-sulfida

Ultrazvučna primjena:
Na sobnoj temperaturi 0,151 g olovo-acetata (Pb(CH3COO)2.3H2O) i 0,03 g TAA (CH3CSNH2) dodano je u 5mL ionske tekućine, [EMIM] [EtSO4], i 15mL dvostruko destilirane vode u čaši od 50mL koja je izložena ultrazvučnom zračenju uređajem UP200S tokom 7 min. Vrh ultrazvučne sonde/ sonotrode S1 bio je uronjen direktno u reakcijsku otopinu. Nastala suspenzija tamnosmeđe boje centrifugirana je radi izdvajanja taloga i dvaput isprana dvostruko destiliranom vodom odnosno etanolom radi uklanjanja nereagiranih reagensa. Radi ispitivanja učinka ultrazvuka na svojstva proizvoda pripremljen je još jedan uporedni uzorak, uz zadržavanje konstantnih reakcijskih parametara, osim što je proizvod pripremljen kontinuiranim miješanjem tokom 24 h bez pomoći ultrazvučnog zračenja.
Ultrazvučno potpomognuta sinteza u vodenoj ionskoj tekućini na sobnoj temperaturi predložena je za pripremu nanočestica PbS. Ova metoda zelene hemije, na sobnoj temperaturi i ekološki prihvatljiva, brza je i bez šablona, što znatno skraćuje vrijeme sinteze i izbjegava složene sintetske postupke. Pripremljeni nanoklasteri pokazuju ogroman plavi pomak od 3,86 eV koji se može pripisati vrlo maloj veličini čestica i učinku kvantnog zatočenja.
Preporuka uređaja:
UP200S
Referenca/ istraživački rad:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Jednostavna priprema i karakterizacija nanočestica PbS na sobnoj temperaturi u vodenoj [EMIM][EtSO4] ionskoj tekućini uz primjenu ultrazvučnog zračenja. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

Pročišćene nanocijevi

Ultrazvučna primjena:
Pročišćene nanocijevi zatim su suspendirane u 1,2-dihloretanu (DCE) ultrazvučnom obradom snažnim ultrazvučnim uređajem UP400S, 400W, 24 kHz) u impulsnom režimu (ciklusi) čime je dobivena suspenzija crne boje. Snopovi aglomeriranih nanocijevi potom su uklonjeni centrifugiranjem tokom 5 minuta pri 5000 rpm.
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Witte, P. (2008): Amfifilni fulereni za biomedicinske i optoelektronske primjene. Disertacija Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

Kompozit SAN/CNTs

Ultrazvučna primjena:
Za dispergiranje CNTs u SAN matrici korišten je Hielscher UIS250V sa sonotrodom za ultrazvučnu obradu sondom. Prvo su CNTs dispergirani u 50mL destilirane vode ultrazvučnom obradom oko 30 min. Radi stabilizacije otopine dodan je SDS u omjeru od ~1% otopine. Nakon toga dobivena vodena disperzija CNTs spojena je sa suspenzijom polimera i miješana 30 min. mehaničkom miješalicom Heidolph RZR 2051, a zatim ponovljeno ultrazvučno obrađena tokom 30 min. Za analizu su SAN disperzije koje sadrže različite koncentracije CNTs izlivene u teflonske kalupe i sušene na ambijentalnoj temperaturi 3–4 dana.
Preporuka uređaja:
UIS250v
Referenca/ istraživački rad:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Nanokompoziti stiren–akrilat/ugljikove nanocijevi: mehanička, toplinska i električna svojstva. In: Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 61/ 3, 2012. 172–177.

Nanoprah silicijevog karbida (SiC)

Ultrazvučna primjena:
Nanoprah silicijevog karbida (SiC) deaglomeriran je i raspoređen u otopini boje u tetrahidrofuranu pomoću Hielscher UP200S snažnog ultrazvučnog procesora, koji radi pri akustičnoj gustoći snage od 80 W/cm². Deaglomeracija SiC prvo je provedena u čistom otapalu uz malo deterdženta, a zatim su postupno dodavani dijelovi boje. Cijeli proces trajao je 30 minuta odnosno 60 minuta u slučaju uzoraka pripremljenih za uranjanje (dip coating) odnosno sitotisak. Tokom ultrazvučne obrade osigurano je odgovarajuće hlađenje smjese radi izbjegavanja ključanja otapala. Nakon ultrazvučne obrade tetrahidrofuran je isparen na rotacijskom isparivaču, a smjesi je dodan učvršćivač radi postizanja odgovarajuće viskoznosti za štampanje. Koncentracija SiC u dobivenom kompozitu iznosila je 3% wt u uzorcima pripremljenim za uranjanje. Za sitotisak pripremljene su dvije serije uzoraka, sa sadržajem SiC od 1 – 3% wt za preliminarna ispitivanja habanja i trenja i 1,6 – 2,4% wt za fino podešavanje kompozita na osnovu rezultata ispitivanja habanja i trenja.
Preporuka uređaja:
UP200S
Referenca/ istraživački rad:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): Elastični zatezač pređe s isprekidanim antihabajućim nanokompozitnim uzorkom. Fibres & Textiles in Eastern Europe 17/ 1, 2009. 91-96.

SWNT jednozidne ugljikove nanocijevi

Ultrazvučna primjena:
Sonohemijska sinteza: 10 mg SWNT i 30ml 2%MCB otopine 10 mg SWNT i 30ml 2%MCB otopine, UP400S Intenzitet ultrazvučne obrade: 300 W/cm2, trajanje ultrazvučne obrade: 5h
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): Jednostavan način hemijske reakcije jednozidnih ugljikovih nanocijevi s organskim materijalima primjenom ultrazvučne obrade. Nano Letters 1/ 7, 2001. 361–363.

Tiolirane SWCNTs

Ultrazvučna primjena:
25 mg tioliranih SWCNTs (2,1 mmol ugljika) suspendirano je u 50 mL deionizirane vode pomoću ultrazvučnog procesora od 400W (UP400S). Nakon toga suspenzija je dodana svježe pripremljenoj otopini Au(NP) i smjesa je miješana 1h. Au(NP)-SWCNTs izdvojene su mikrofiltracijom (celulozni nitrat) i temeljito isprane deioniziranom vodom. Filtrat je bio crvene boje jer su male Au(NP) (prosječni promjer ≈ 13 nm) mogle učinkovito proći kroz filtarsku membranu (veličina pora 0,2μm).
Preporuka uređaja:
UP400S
Referenca/ istraživački rad:
Jung, A. (2007): Funkcionalni materijali na bazi ugljikovih nanocijevi. Disertacija Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / kompozit perlita

Ultrazvučna primjena:
Kompozitni materijali TiO2 /perlit pripremljeni su. Prvo je 5 mL titanijum-izopropoksida (TIPO), Aldrich 97%, otopljeno u 40 mL etanola, Carlo Erba, i miješano 30 min. Zatim je dodano 5 g perlita i disperzija je miješana 60 min. Smjesa je dodatno homogenizirana ultrazvučnim sonikatorom s vrhom UIP1000hd. Ukupan unos energije od 1 Wh primijenjen je tokom ultrazvučne obrade u trajanju od 2 min. Na kraju je suspenzija razrijeđena etanolom do 100 mL suspenzije, a dobivena tekućina nazvana je otopinom prekursora (PS). Pripremljena PS bila je spremna za obradu kroz sistem plamene sprej pirolize.
Preporuka uređaja:
UIP1000hd
Referenca/ istraživački rad:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): Jednostepena sinteza kompozita TiO2/perlit plamenom sprej pirolizom i njihovo fotokatalitičko ponašanje. International Journal of Photoenergy 2013.

Snažni ultrazvuk uveden u tekućine stvara intenzivnu kavitaciju. Ekstremni kavitacijski učinci stvaraju suspenzije finog praha s veličinama čestica u submikronskom i nano opsegu. Osim toga, aktivira se površina čestica. Udar mikromlazeva i udarnih valova te međučestični sudari imaju značajne učinke na hemijski sastav i fizičku morfologiju čvrstih tvari, što može dramatično povećati hemijsku reaktivnost kako organskih polimera tako i anorganskih čvrstih tvari.

“Ekstremni uvjeti unutar kolabirajućih mjehurića proizvode visokoreaktivne vrste koje se mogu koristiti u različite svrhe, na primjer za pokretanje polimerizacije bez dodanih inicijatora. Kao drugi primjer, sonohemijska razgradnja hlapljivih organometalnih prekursora u otapalima s visokom tačkom ključanja proizvodi nanostrukturirane materijale u različitim oblicima s visokom katalitičkom aktivnošću. Nanostrukturirani metali, legure, karbidi i sulfidi, nanometarski koloidi i nanostrukturirani katalizatori na nosaču mogu se svi pripremiti ovim općim putem.”

[Suslick/ Price 1999: 323]

Literatura/ Reference

• Suslick, K. S.; Price, G. J. (1999): Primjene ultrazvuka u hemiji materijala. Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 1999. 295-326.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Eksfolirani CrPS4 s obećavajućom fotoprovodljivošću. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentacija molekulskih kristala. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Termički i ultrazvučni utjecaj na formiranje hidroksiapatitne biokeramike nanometarskih dimenzija. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.