Nanodiamanter spredt i vandig suspension med sonikering

Nanodiamond dispersioner er effektive og hurtigt produceret ved hjælp af ultralyd dispergeringsmidler. Ultralyd deaggregering og dispersion af nanodiamanter kan pålideligt udføres i en vandig suspension. Ultralyddispersionsteknikken bruger salt til pH-modifikation og er derved en letkøbt, billig og forureningsfri teknik, som let kan bruges i industriel skala.

Nanodiamanter kan være effektive og pålideligt spredt ved hjælp af Hielscher ultralydapparater.

Hvordan virker ultralyd fræsning og spredning af nanodiamanter arbejde?

Ultralydsdispersion bruger nanodiamanterne selv som fræsemedier. Akustisk kavitation genereret af ultralydbølger med høj effekt skaber højhastigheds væskestreaming. Disse væskestrømme accelererer partiklerne (f.eks. diamanter) i gyllen, så partiklerne kolliderer med op til 280 km/s og splintres i små partikler i nanostørrelse. Dette gør ultralydfræsning og dispersion til en letkøbt, billig og forureningsfri teknik, som pålideligt deagglomererer nanodiamant til partikler i nanostørrelse, der er stabile i vandig kolloid opløsning i et bredt pH-område. Salt (natriumchlorid) bruges til at stabilisere nanodiamanterne i en vandig opslæmning.

Ultralyd Nanodiamond fræsning Excels perle møller

Sonde-type ultralydapparater er meget effektive møller og er en etableret fræseteknik til storskala produktion af nanodiamond suspensioner i industriel skala. Da ultralydsmøller bruger nanodiamanterne som fræsemiddel, undgås forurening gennem fræsemedier, f.eks. fra zirkoniaperler, fuldstændigt. I stedet accelererer ultralydkavitationskræfter partiklerne, så nanodiamanterne kolliderer voldsomt med hinanden og nedbrydes til ensartet nanostørrelse. Denne ultralydsinducerede interpartikelkollision er en yderst effektiv og pålidelig metode til fremstilling af ensartet fordelte nanodispersioner.
Ultralyddispersions- og deaggregeringsmetoden bruger vandopløselige, ikke-toksiske og ikke-forurenende additiver såsom natriumchlorid eller saccharose til pH-regulering og stabilisering af ultralyddispersionen. Disse krystalstrukturer af natriumchlorid eller saccharose fungerer desuden som fræsningsmedier og derved understøtter ultralydsfræsningsproceduren. Når fræsningsprocessen er afsluttet, kan disse tilsætningsstoffer let fjernes ved en simpel skylning med vand, hvilket er en bemærkelsesværdig fordel i forhold til en proces keramiske perler. Traditionel perlefræsning såsom attritorer bruger uopløselige keramiske fræsemedier (f.eks. Kugler, perler eller perler), hvis slibede rester forurener den endelige dispersion. Fjernelse af forurening forårsaget af fræsemedier involverer kompleks efterbehandling og er tidskrævende såvel som dyrt.

Ultralyd dispergeringsteknologi producerer effektivt vandige nanodiamond suspensioner med smal partikelstørrelsesfordeling.
(Undersøgelse og grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Eksemplarisk protokol for ultralyd nanodiamond dispersion

Saltassisteret ultralydsdeaggregering af nanodiamanter i vand:
En blanding af 10 g natriumchlorid og 0,250 g nanodiamantpulver blev kortvarigt malet i hånden ved hjælp af en porcelænsmørtel og pistil og anbragt i et 20 ml glashætteglas sammen med 5 ml DI-vand. Den forberedte prøve blev sonikeret ved hjælp af en sonde-type ultralydator i 100 minutter ved 60% udgangseffekt og 50% driftscyklus. Efter sonikering blev prøven ligeligt fordelt mellem to 50 ml Falcon-centrifugerør af plast og dispergeret i destilleret vand op til 100 ml samlet volumen (2 × 50 ml). Hver prøve blev derefter centrifugeret ved hjælp af en Eppendorf-centrifuge 5810-R ved 4000 o / min og 25 ° C i 10 minutter, og den klare supernatant blev kasseret. De våde ND-bundfald blev derefter gendisperseret i destilleret vand (100 ml totalvolumen) og centrifugeret en anden gang ved 12000 o / min og 25 ° C i 1 time. Endnu en gang blev den klare supernatant kasseret, og de våde nanodiamantudfældninger blev spredt igen, denne gang i 5 ml destilleret vand til karakterisering. Et standard AgNO3-assay viste fuldstændig fravær af Cl^- i saltassisteret ultralydsdeag gregerede nanodiamanter vasket med destilleret vand to gange som beskrevet ovenfor. Efter fordampning af vand fra prøverne blev der observeret dannelse af sorte faste nanodiamant "chips" med et udbytte på ∼ 200 mg eller 80% af den oprindelige nanodiamantmasse. (se billedet nedenfor)
(jf. Turcheniuk et al., 2016)

Tørret prøve od ultralyd dispergerede nanodiamanter.
(Undersøgelse og grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Højtydende ultralydapparater til nanodiamantdispersioner

Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydsfræsning og dispergeringsudstyr til tunge applikationer såsom fremstilling af nanodiamantopslæmninger, poleringsmedier og nanokompositter. Hielscher ultralydapparater bruges over hele verden til dispergering af nanomaterialer i vandige kolloide suspensioner, polymerer, harpikser, belægninger og andre højtydende materialer.
Hielscher ultralyd dispergeringsmidler er pålidelige og effektive til behandling af lave til høje viskositeter. Afhængigt af inputmaterialerne og den målrettede endelige partikelstørrelse kan ultralydintensiteten justeres præcist for optimale procesresultater.
For at behandle viskøse pastaer, nanomaterialer og høje faste koncentrationer skal ultralydsdispergeringsmidlet være i stand til at producere kontinuerligt høje amplituder. Hielscher Ultralyd’ Industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder i kontinuerlig drift under fuld belastning. Amplituder på op til 200 μm kan let køres i 24/7 drift. Muligheden for at betjene en ultralydsdispergeringsmiddel ved høje amplituder og justere amplituden præcist er nødvendig for at tilpasse ultralydsprocesbetingelserne for den optimale formulering af stærkt fyldte nano-opslæmninger, nanoforstærkede polymerblandinger og nanokompositter.
Udover ultralydsforstærkningen er tryk en anden meget vigtig procesparameter. Under forhøjet tryk intensiveres intensiteten af ultralydkavitation og dens forskydningskræfter. Hielschers ultralydsreaktorer kan presses og derved opnå intensiverede sonikeringsresultater.
Procesovervågning og dataregistrering er vigtige for kontinuerlig processtandardisering og produktkvalitet. Tilslut tryk- og temperatursensorer ledning til ultralydsgeneratoren til overvågning og styring af ultralydsdispersionsprocessen. Alle vigtige behandlingsparametre som ultralydsenergi (netto + total), temperatur, tryk og tid protokolleres automatisk og gemmes på et indbygget SD-kort. Ved at få adgang til de automatisk registrerede procesdata kan du revidere tidligere sonikeringskørsler og evaluere procesresultaterne.
En anden brugervenlig funktion er browserens fjernbetjening af vores digitale ultralydssystemer. Via fjernbetjening kan du starte, stoppe, justere og overvåge din ultralydsprocessor eksternt hvor som helst.
Kontakt os nu for at lære mere om vores højtydende ultralydshomogenisatorer til fræsning og nanodispersioner!
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: