Fordelagtig hydrogelproduktion via ultralyd

Sonikering er en meget effektiv, pålidelig og enkel teknik til fremstilling af højtydende hydrogels. Disse hydrogels tilbyder fremragende materialeegenskaber såsom absorptionskapacitet, viskoelasticitet, mekanisk styrke, kompressionsmodulus og selvhelende funktionaliteter.

Ultralyd polymerisering og spredning til Hydrogel Produktion

Ultrasonication is used to initiate cross-linking and polymerization during hydrogel production. Ultrasonic dispersion is used to distribute nanoparticles in hydrogels.Hydrogels er hydrofile, tredimensionelle polymere netværk, der er i stand til at absorbere store mængder vand eller væsker. Hydrogels udviser en ekstraordinær hævelse kapacitet. Almindelige byggesten i hydrgels omfatter polyvinylalkohol, polyethylenglycol, natriumpolyacrylat, akrylatpolymerer, carbomerer, polysaccharider eller polypeptider med et stort antal hydrofile grupper og naturlige proteiner som kollagen, gelatine og fibrin.
Såkaldte hybridhydrogeler består af forskellige kemisk, funktionelt og morfologisk forskellige materialer, såsom proteiner, peptider eller nano- / mikrostrukturer.
Ultralydsspredning anvendes i vid udstrækning som en yderst effektiv og pålidelig teknik til homogenisere nanomaterialer såsom carbon nanorør (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), cellulose nanokrystaller, chitin nanofibre, titandioxid, sølv nanopartikler, proteiner og andre mikron- eller nanostrukturer i den polymere matrix af hydrogeler. Dette gør sonikering til et hovedværktøj til at producere højtydende hydrogels med ekstraordinære kvaliteter.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultrasonic cavitation promotes the cross-linking and polymerization during hydrogel synthesis. Ultrasonic dispersion facilitates the uniform distribution of nanomaterials for hybrid hydrogel fabrication.

ultrasonicator UIP1000hdT med glasreaktor til hydrogelsyntese

Hvad forskning viser – Præparat af ultralydshydrogel

For det første fremmer ultralydbehandling polymerisering og krydssammenhængende reaktioner under hydrogeldannelse.
For det andet er ultralydbehandling blevet bevist som pålidelig og effektiv spredningsteknik til produktion af hydrogels og nanokomponite hydrogeler.

Ultralyd Cross-Linking og polymerisering af Hydrogels

Ultralydbehandling hjælper dannelsen af polymere netværk under hydrogelsyntese via fri radikal generation. Intense ultralydbølger genererer akustisk kavitation, som forårsager højforskydningskræfter, molekylær klipning og fri radikal dannelse.

Cass et al. (2010) forberedt flere "akryl hydrogels blev udarbejdet via ultralyd polymerisering af vandopløselige monomerer og makromonomerer. Ultralyd blev brugt til at skabe indledende radikaler i tyktflydende vandige monomere opløselser ved hjælp af tilsætningsstofferne glycerol, sorbitol eller glukose i et åbent system ved 37 °C. De vandopløselige tilsætningsstoffer var afgørende for hydrogelproduktionen, idet glycerol var den mest effektive. Hydrogeler er fremstillet af monomerer 2-hydroxyethylmetthacrylat, poly(ethylenglycol) dimethacrylat, dextran methacrylat, akrylsyre/ethylenglycol dimethacrylat og acrylamid/bis-acrylamid." [Cass et al. 2010] Ultralyd ansøgning ved hjælp af en sonde ultralydsscanning viste sig at være en effektiv metode til polymerisering af vandopløselige vinyl monomerer og den efterfølgende forberedelse af hydrogels. Den ultralydsinitierede polymerisering sker hurtigt i mangel af en kemisk initiator.

Ultrasonic Dispersion of Nano-Silica

Ultralydsspredning af

  • nanopartikler, f.eks.2
  • kulstof nanorør (CNTs)
  • cellulose nanokrystaller (CNC)
  • cellulose nanofibriller
  • tandkød, f.eks. xanthan, salviefrøgummi
  • Proteiner
Ultrasonic nano-dispersion with the ultralydator UP400St


Hydrogel formation via ultrasonically-assisted gelation using the ultrasonicator UP100H

Hydrogeldannelse via ultralydassisteret gelering ved hjælp af ultralydsdiske UP100H

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralydbehandling er kompatibel med alle former for polymerer og biopolymerer og gør det muligt at forstærke hybridhydrogeler med nanostrukturerede materialer som nanopartikler, nanokrystaller eller nanofibre. Forstærkning af hydrogels med forskellige nanomaterialer gør det muligt at ændre og kontrollere fysisk-kemiske og repomekaniske egenskaber ved nanokomponite hydrogels, da mikrostrukturerne er nøglefaktoren for de opnåede materialeegenskaber.

Ultrasonication is applied to produce high-performance hydrogels containing nano-materials

SEM af poly(acrylamid-co-itaconic acid hydrogel indeholdende MWCNT'er. MWCNT'erne blev ultralydsopderet ved hjælp af ultralydsapparatet UP200S.
undersøgelse og billede: Mohammadinezhada et al., 2018

Fremstilling af poly(acrylamid-co-itaconic syre) – MWCNT Hydrogel ved hjælp af Sonication

Mohammadinezhada et al. (2018) producerede med succes en superabsorbent hydrogelkomposit indeholdende poly(acrylamid-co-itaconic acid) og flervæggede carbon nanorør (MWCNTs). Ultralydbehandling blev udført med Hielscher ultralyd enhed UP200S. Hydrogelens stabilitet steg med stigende MWCNT-forhold, som kunne tilskrives MWCNT'ernes hydrofobe karakter samt stigningen i crosslinkertætheden. Vandbindingskapaciteten (WRC) for hydrogelet P(AAm-co-IA) blev også forøget i nærværelse af MWCNT (10 wt%). I denne undersøgelse blev virkningerne af ultralydbehandling vurderet overlegen med hensyn til den ensartede fordeling af kulstof nanorør på polymeroverfladen. MWCNT'erne var intakte uden afbrydelser i polymerstrukturen. Derudover blev styrken af den opnåede nanokomponit og dens væskeophobningskapacitet og absorptionen af andre opløselige materialer som Pb (II) øget. Sonikering brød initiativtageren og spredte MWCNT'erne som et fremragende fyldstof i polymerkæderne under stigende temperatur.
Forskerne konkluderer, at disse "reaktionsbetingelser ikke kan opnås ved hjælp af konventionelle metoder, og homogeniteten og den gode spredning af partikler i værten kan ikke opnås. Derudover adskiller sonikeringsprocessen nanopartikler i en enkelt partikel, mens omrøring ikke kan gøre dette. En anden mekanisme til størrelsesreduktion er effekten af kraftige akustiske bølger på de sekundære bindinger som hydrogenbinding, som denne bestråling bryder H-bindingen af partikler, og derefter dissocierer de aggregerede partikler og øger antallet af frie adsorptive grupper som -OH og tilgængelighed. Således gør denne vigtige sker sonikering proces som en overlegen metode i forhold til de andre som magnetisk omrøring anvendes i litteraturen. [Mohammadinezhada et al., 2018]

Højtydende ultralydsapparater til Hydrogel Syntese

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydsudstyr til syntese af hydrogels. Fra små og mellemstore R&D og pilot ultralydsapparater til industrielle systemer til kommerciel hydrogel fremstilling i kontinuerlig tilstand, Hielscher Ultrasonics har dine proceskrav dækket.
Ultralydsapparater af industriel kvalitet kan levere meget høje amplituder, hvilket giver mulighed for pålidelige krydsledende og polymeriseringsreaktioner og ensartet spredning af nanopartikler. Amplituder på op til 200μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7/365 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssontroder tilgængelige.

Hvorfor Hielscher Ultrasonics?

  • høj effektivitet
  • Den nyeste teknologi
  • pålidelighed & robusthed
  • parti & Inline
  • for enhver volumen
  • intelligent software
  • smarte funktioner (f.eks. dataprotokollering)
  • CIP (clean-in-place)

Spørg os i dag for yderligere tekniske oplysninger, priser og et uforpligtende tilbud. Vores mangeårige erfarne personale er glade for at konsultere dig!
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
1 til 500 ml 10 til 200 ml / min UP100H
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000hdT
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, programmer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.

Litteratur / Referencer



Fakta Værd at vide

Hvad bruges Hydrogels til?

Hydrogels anvendes i mange brancher, såsom i pharma til levering af lægemidler (f.eks. tidsudgivet, oral, intravenøs, aktuel eller rektal lægemiddellevering), medicin (f.eks. som stilladser i vævsteknik, brystimplantater, biomekanisk materiale, sårforbindinger), kosmetiske produkter, plejeprodukter (f.eks. kontaktlinser, bleer, sanitære servietter), landbrug (f.eks. til pesticidformuleringer, granulater til opbevaring af jordfugtighed i tørre områder), materialeforskning som funktionelle polymerer (f.eks. vandstof , indkapsling af kvanteprikker, termodynamisk elproduktion), kulafvanding, kunstig sne, fødevaretilsætningsstoffer og andre produkter (f.eks. lim).

Klassificering af Hydrogels

Når klassificeringen af hydrogels foretages afhængigt af deres fysiske struktur, kan klassificeres som følger:

  • amorf (ikke-krystallinsk)
  • semikrystallinsk: En kompleks blanding af amorfe og krystallinske faser
  • krystallinsk

Når hydrogels fokuserer på polymer sammensætning, kan de også inddeles i følgende tre kategorier:

  • homopolymeriske hydrogels
  • copolymeriske hydrogels
  • multipolymeriske hydrogels / IPN hydrogels

På grundlag af krydskoblingstypen klassificeres hydrogeler i:

  • kemisk krydskædede net: permanente vejkryds
  • fysisk krydsede netværk: forbigående vejkryds

Fysisk udseende fører til klassificering i:

  • Matrix
  • film
  • mikrosfære

Klassifikation baseret på netelektrikladning:

  • nonionisk (neutral)
  • ioniske (herunder anioniske eller kationiske)
  • amphoterisk elektrolyt (ampolytisk)
  • zwitterionic (polybetaines)

Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra den kompakte lab ultrasonicator over bench-top enheder til fuld-industrielle ultralydsystemer.