Hajelscher ultrazvuk tehnologije

Ultrazvučno Sinteza Nanodiamonds

  • Zbog svoje intenzivne cavitational snagu, ultrazvuk moć je tehnika obećavajući za proizvodnju micron- i nano-veličine dijamanata iz grafita.
  • Mikro i nano-kristalni dijamanti može biti sintetiziran sonikatora obustavu grafit u organske tečnosti na atmosferskom pritisku i sobnoj temperaturi.
  • Ultrazvučni je također koristan alat za naknadnu obradu sintetisanih nano dijamanti, kao ultrasonication raspršuje, deagglomerates i functionalizes nano čestice vrlo efikasno.

Ultrazvukom za Nanodiamond tretman

Nanodiamonds (poznat i kao detonacija dijamanata (DND) ili ultradispersed dijamanata (UDD)) su poseban oblik ugljika nanomaterijala odlikuje jedinstvenim karakteristikama - kao što je njihov rešetka strukturu, velikim površina, Kao i jedinstveni optički i magnetski svojstva - i izuzetna aplikacija. Svojstva ultradispersed čestica čine ovih materijala inovativnih sastojaka za stvaranje novih materijala sa izuzetnim funkcijama. Veličina čestica dijamant na čađ je oko 5Nm.

Ultrazvučno Sinteza Nanodiamonds

Pod intenzivnim snage, kao što su sonication ili detonacije, grafit se može pretvoriti u dijamant.

Ultrazvučno sintetiziran Nanodiamonds

Sinteza dijamanata je važna istraživanja na terenu u pogledu naučne i komercijalnih interesa. Najčešće se koristi postupak za sintezu mikro-kristalni i nano-kristalni dijamant čestice je pod visokim pritiskom visoke temperature (HPHT) tehnike. Na ovaj način, potreban pritisak proces desetine hiljada atmosfere i temperature više od 2000K se stvaraju na izradi glavnog dijela u svijetu napajanja industrijskog dijamanta. Za transformaciju grafita u dijamant, generalno visoke pritiske i visoke temperature su potrebne, i katalizatori se koriste za povećanje prinosa dijamant.
Ovi zahtjevi potrebni za transformaciju može biti generiran vrlo efikasno korištenje High Power Ultrazvuk (= Niske frekvencije, visoka ultrazvuk intenzitet):

Ultrazvučna kavitacija

Ultrazvuk u tečnosti izaziva lokalno vrlo ekstremne efekte. Kada sonikatora tekućine na visokim intenzitetima, zvuk valova koje propagiraju u tečnom mediju rezultirati naizmjenično visokog pritiska (kompresija) i niskog pritiska (razrjeđivanje) ciklusi, sa stopama u zavisnosti od frekvencije. Tokom ciklusa niskog pritiska, visokog intenziteta ultrazvučnih valova stvoriti mali vakuum mjehurići ili šupljina u tečnosti. Kada se mjehurići postići volumen na kojem se više ne apsorbiraju energiju, oni kolaps nasilno tijekom ciklusa pod visokim pritiskom. Ovaj fenomen se naziva kavitacija. Tokom implozija vrlo visoke temperature (cca. 5,000K) i pritisaka (cca. 2,000atm) se donose na lokalnom nivou. Urušavanja kavitacije mjehur također rezultira tečnim mlazove do 280m / s brzina. (Suslick 1998) Očigledno je da mikro i nano-kristalni dijamanti može biti sintetiziran u oblasti ultrazvučne kavitacija.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučni Postupak za sintezu Nanodiamonds

De facto, proučavanje Khachatryan et al. (2008) pokazuje da dijamant mikrokristala može biti sintetiziran po ultrasonication suspenzije grafita u organskoj tečnost na atmosferskom pritisku i sobnoj temperaturi. Kao što je kavitacija tekućine, formula aromatične oligomera je izabran zbog svoje niske napona pare i njene visoke temperature ključanja. U ovom tečnost, specijalni čisti grafit u prahu – sa česticama u rasponu od 100-200 μm - je obustavljena. . U eksperimentima Kachatryan et al, odnos solid-fluid težina je 1: 6, gustoća kavitacija tekućine je 1.1g cm-3 na 25 ° C. Maksimalni ultrazvučnog intenziteta u sonoreactor je 75-80W cm-2 odgovara zvučni pritisak amplitude 15-16 bara.
To je otprilike ostvarila 10% grafita-na-dijamant konverzije. Dijamanti su bili gotovo mono-raspršeni sa vrlo oštar, dobro osmišljen veličine u rasponu od 6 ili 9μm ± 0.5μm, s kubni, kristalnog morfologiju i visoke čistoće.

Ultrazvučno sintetisani dijamanata (SEM slike): Veliki ultrazvuk moć daje energija potrebna da izazove nanodiamonds' synthsis

SEM snimke ultrazvučno sintetiziran dijamanata: slike (a) i (b) pokazati uzorak serije 1, (c) i (d) uzorak serije 2. [Khachatryan et al. 2008]

u troškovi mikro i nanodiamonds proizvedeni na ovaj način se procjenjuje na konkurentan s procesom visokog tlaka visoke temperature (HPHT). To čini ultrazvuk inovativna alternativa za sintezu mikro i nanodiamonds (Khachatryan et al. 2008), a posebno što je proizvodnja proces nanodiamonds može se optimizirati od daljnje istrage. Mnogim parametrima, kao što je amplituda, pritisak, temperatura, kavitacija tekućine, a koncentracija se mora ispitati precizno otkriti slatki spot nanodiamond sinteza ultrazvučnog.
Od postignute rezultate u sintezu nanodiamonds, dalje ultrazvučno generira kavitacija nudi potencijal za sintezu drugih važnih spojeva, kao što su kubnih bornitrid, ugljen nitrid itd (Khachatryan et al. 2008)
Nadalje, čini se da je moguće stvoriti dijamant nanožice i nanoštapovi iz multi-zidovima nanocijevi (MWCNTs) pod ultrazvučno zračenje. Diamond nanožice su jednodimenzionalna analoga rasutih dijamant. Zbog visoke modul elastičnosti, čvrstoće i težine omjer, a relativna lakoća s kojom svoje površine mogu biti funkcionalna, dijamant je utvrđeno da je optimalan materijal za nanomechanical dizajna. (Sunce i dr. 2004)

Ultrazvučno rasipanjem Nanodiamonds

Kao što je već opisano, u sprečavanju grupisanja malih čestica i distribucije čak veličina čestica u srednjem su osnove za uspješno iskorištavanje jedinstvenih karakteristika nanodiamonds '.
disperzija i sprečavanju grupisanja malih čestica po ultrasonication su rezultat ultrazvučnog kavitacija. Kada izlaganje tekućine za ultrazvuk zvuk valova koje propagiraju u tečnost rezultat naizmjenično visokog tlaka i niskog pritiska ciklusa. To se odnosi i mehanički stres na privlačenju snaga između pojedinih čestica. Ultrazvučna kavitacija u tekućinama uzrokuje velike brzine tečnost mlazove do 1000km / h (cca. 600mph). Takvi avioni pritisnite tečnost pod visokim pritiskom između čestica i odvojite ih jedne od drugih. Manje čestice su ubrzane sa tečnošću avione i sudaraju pri velikim brzinama. To čini ultrazvuk efikasno sredstvo za rasipanjem već i za glodanje od mikrona veličine i čestica mikrona veličine sub.
Na primjer, nanodiamonds (prosječna veličina oko 4nm) i polistirena mogu se razišli u cikloheksan da dobije poseban kompozita. U svojoj studiji, Chipara et al. (2010) su pripremili kompozita stiropora i nanodiamonds sadrži nanodiamonds u rasponu između 0 i 25% težine. Da biste dobili još disperzija, Oni sonicated rješenje za 60 min sa Hielscher a UIP1000hd (1kW).

Ultrazvučno Assisted Funksionalizacija Nanodiamonds

Za funkcionisanje kompletne površine svakog nano-veličine čestica, površina čestica mora biti na raspolaganju za hemijske reakcije. To znači da čak i fino disperzije je potrebno kao dobro razišli čestice su okruženi graničnog sloja molekula privlači na površinu čestica. Da biste dobili novi funkcionalne grupe na površinu nanodiamonds ', ovaj granični sloj mora biti slomljen ili uklonjeni. Ovaj proces pauze i uklanjanja graničnog sloja može se izvršiti ultrasonično.
Ultrazvuk uvodi u tečnost generira različite ekstremne efekte kao što su kavitacija, Lokalno vrlo visoke temperature do 2000K i tečnost mlazove do 1000km / h. (Suslick 1998) Ovim stres faktora u privlačenju snage (npr Van-der-Waals sile) mogu prevazići i funkcionalne molekule se prenose na površinu čestice na funkcionalizuje, npr površine nanodiamonds '.

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

Shema 1: Grafički od in situ-sprečavanju grupisanja malih čestica i površine funkcionalizacija nanodiamonds (Liang 2011.)

Eksperimenti sa perli-Assisted Sonic Dezintegracija (BASD) tretman su pokazali obećavajuće rezultate za površinu funcionalization od nanodiamonds kao dobro. Na taj način, kuglice (npr mikro veličine keramičke kuglice, kao što su ZrO2 perle) korišteni su za provođenje ultrazvučnog cavitacijski snage na čestice nanodiamond. U sprečavanju grupisanja malih čestica nastaje zbog interparticular sudara između čestica nanodiamond i zro2 perle.
Zbog bolje dostupnosti površine čestica ', za kemijske reakcije kao što je Boran smanjenje arylation ili silanizacije, ultrazvučnu ili BASD (perle uz pomoć sonic raspada) predtretman za raspršivanje svrhu se preporučuje. Ultrazvukom Disperzija i sprečavanju grupisanja malih čestica kemijske reakcije može mnogo više potpuno nastavite.

Kada velike snage, niske frekvencije ultrazvuka se uvodi u tečnom mediju, kavitacija se stvara.

Ultrazvučni rezultati caviatation u ekstremnim razlike temperature i pritiska i high-speed tečnost aviona. Na taj način, ultrazvuk moć je uspješna metoda obrade za miješanje i glodanje aplikacija.

Kontaktirajte nas / Pitajte za više informacija

Razgovarajte s nama o vašim potrebama za obradu. Mi ćemo preporučiti najpogodniji za podešavanje i obrade parametara za svoj projekt.





Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Literatura / Reference

  • Chipara, A. C. et al .: Toplinska svojstva nanodiamond čestica se razišli u stiropor. HESTEC 2010. godine.
  • El-Say, K. M .: Nanodiamonds kao sistem za isporuku droge: Primjena i potencijalnim. U J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; str. 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et al .: transformacije Grafit-to-dijamant izazvane ultrazvučne kavitacije. U Diamond & Vezane Materijali 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A .: Struktura i reaktivnost nano dijamant. In: J Mater Chem 18, 2008; str. 1485-1492.
  • Liang, Y:. Sprečavanju grupisanja malih čestica i površine nanodiamond pomoću termo-kemijske i mehanohemijskim metoda. Disertacija Julius Maximilian University Würzburg 2011.
  • Osawa, E .: Monodisperse jedan nanodiamond čestica. U: Pure Appl Chem 80/7, 2008; str. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. i dr .: Prednost polimernih kompozita sa Detonacija Nanodiamond Čestica za medicinske aplikacije. U: Na Biomimetiku; str. 298-320.
  • Sunce, L .; Gong, J .; Zhu, D .; Zhu, Z .; On je, S .: Diamond nanoštapovi od nanocijevi. U: Advanced Materials 16/2004. str. 1849-1853.
  • Suslick, K.S .: Kirk-Othmer Enciklopedija hemijske tehnologije. 4. izd. J. Wiley & Sons: New York; 26, 1998. godine; str. 517-541.

Nanodiamonds – Upotrebu i Aplikacije

U nanodiamond žitarice su nestabilne zbog svog zeta-potencijal. Na taj način, oni imaju tendenciju visoko da formiraju agregate. Uobičajena primjena nanodiamonds je upotreba u abraziva, rezanje i poliranje alata i hladnjacima. Druga potencijalna upotreba je primjena nanodiamonds kao nosač lijek za farmaceutske aktivne komponente (vidi Pramatarova). po ultrasonicacija, Prvo nanodiamonds može biti sintetiziran iz grafita i drugo, nanodiamonds jako teži da aglomeracije može biti ravnomjerno razišli u tečnom mediju (npr formulirati poliranje agent).