Υπερηχητική απολέπιση του Xenes

Τα Xenes είναι 2D μονοελμεταλικά νανοϋλικά με εξαιρετικές ιδιότητες όπως πολύ υψηλή επιφάνεια, ανισοτροπικές φυσικές / χημικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της ανώτερης ηλεκτρικής αγωγιμότητας ή της αντοχής σε εφελκυσμό. Υπερήχων απολέπιση ή απολέπιση είναι μια αποτελεσματική και αξιόπιστη τεχνική για την παραγωγή ενός στρώματος 2D νανοφυλλα από πολυστρωματικά πρόδρομα υλικά. Υπερήχων απολέπιση έχει ήδη καθιερωθεί για την παραγωγή υψηλής ποιότητας xenes νανοφυλλάκια σε βιομηχανική κλίμακα.

Ζήνες – Νανοκατασκευές μονοστρωματικής

Υπερήχων απολέπιση βορόφωνηΤα Xenes είναι μονοστρωματικά (2D), μονομεταμεταλλικά νανοϋλικά, τα οποία διαθέτουν δομή που μοιάζει με γραφένιο, ενδοστρωματικό ομοιοπολικό δεσμό και αδύναμες δυνάμεις van der Waals μεταξύ στρωμάτων. Παραδείγματα για τα υλικά, τα οποία αποτελούν μέρος της κατηγορίας xenes είναι η βοροφίνη, το σιλικονένιο, το γερμανένιο, το στανένιο, το φωσφορένιο (μαύρος φώσφορος), το αρσενικό, το δισουθένη και η τελλουρένη και το αντιμόνιο. Λόγω της μονοστρωματικής 2D δομής τους, τα νανοϋλικά xenes είναι φιλανθρωπικά από μια πολύ μεγάλη επιφάνεια καθώς και βελτιωμένες χημικές και φυσικές επανενεργοποιήσεις. Αυτά τα δομικά χαρακτηριστικά δίνουν στα νανοϋλικά xenes εντυπωσιακές φωτονικές, καταλυτικές, μαγνητικές και ηλεκτρονικές ιδιότητες και καθιστούν αυτές τις νανοκατασκευές πολύ ενδιαφέρουσες για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Η εικόνα που απομένει δείχνει εικόνες SEM της υπερηχητικά απολεπισμένης βορόφωνης.

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Υπερηχητικός αντιδραστήρας για βιομηχανική απολέπιση 2D νανοφυλλών όπως xenes (π.χ. βορόφενη, σιλικένιο, γερμανένιο, στανένιο, φώσφορο (μαύρος φώσφορος), αρσενικό, δισμουθίνες και τελλουρένη και αντιμονένιο).

Αντιδραστήρας με 2000 Watt υπερηχητικό UIP2000hdT για απολέπιση μεγάλης κλίμακας νανοφυλλών xenes.

Παραγωγή νανοϋλικών Xenes με υπερηχητική απολαίωση

Υγρή απολέπιση πολυεπίπεδων νανοϋλικών: Τα νανο φύλλα ενός στρώματος 2D παράγονται από ανόργανα υλικά με πολυεπίπεδες δομές (π.χ. γραφίτης) που αποτελούνται από χαλαρά στοιβαγμένα στρώματα ξενιστή που εμφανίζουν επέκταση γκαλερί στρώσης σε στρώμα ή πρήξιμο κατά την παρεμβολή ορισμένων ιόντων ή/και διαλυτών. Η απολέπιση, στην οποία η πολυεπίπεδη φάση χωρίζεται σε νανοφυλλάκια, συνοδεύει συνήθως το πρήξιμο λόγω των ταχέως εξασθενημένων ηλεκτροστατικών προσκλήσεων μεταξύ των στρωμάτων που παράγουν κολλοειδείς διασπορές των επιμέρους 2D στρώσεων ή φύλλων. (πρβλ. Geng et al, 2013) Σε γενικές γραμμές είναι γνωστό ότι το πρήξιμο διευκολύνει την απολέπιση μέσω υπερήχων και έχει ως αποτελέσματα αρνητικά φορτισμένα νανο φύλλα. Η χημική προεπεξεργασία διευκολύνει επίσης την απολέπιση με κατεργασία με υπερήχους σε διαλύτες. Για παράδειγμα, η λειτουργικότητα επιτρέπει την απολέπιση πολυστρωμαμένων διπλών υδροξειδίων (LDHs) σε αλκοόλες. (πρβλ. Νικολόσι κ.ά., 2013)
Για υπερηχητική απολέπιση / απολέπιση το πολυστρωματικά υλικό εκτίθεται σε ισχυρά υπερηχητικά κύματα σε διαλύτη. Όταν τα ενεργειακά πυκνά κύματα υπερήχων συνδυάζονται σε ένα υγρό ή πολτό, εμφανίζεται ακουστική aka υπερήχων σπηλαίωση. Υπερήχων σπηλαίωση χαρακτηρίζεται από την κατάρρευση των φυσαλίδων κενού. Τα κύματα υπερήχων ταξιδεύουν μέσα από το υγρό και παράγουν εναλλασσόμενους κύκλους χαμηλής πίεσης / υψηλής πίεσης. Οι φυσαλίδες κενού λεπτών προκύπτουν κατά τη διάρκεια ενός κύκλου χαμηλής πίεσης (rarefaction) και αναπτύσσονται σε διάφορους κύκλους χαμηλής πίεσης / υψηλής πίεσης. Όταν μια φυσαλίδα σπηλαίωσης φτάνει στο σημείο όπου δεν μπορεί να απορροφήσει περαιτέρω ενέργεια, η φυσαλίδα εκρήγνυται βίαια και δημιουργεί τοπικά πολύ ενεργειακά πυκνές συνθήκες. Ένα σπηλαιογραφικό θερμό σημείο καθορίζεται από πολύ υψηλές πιέσεις και θερμοκρασία, αντίστοιχες πιέσεις και διαφορικά θερμοκρασίας, υγρούς πίδακες υψηλής ταχύτητας και δυνάμεις κουράς. Αυτές οι sonomechanical και sonochemical δυνάμεις ωθούν το διαλύτη μεταξύ των στοιβαγμένων στρωμάτων και των διασπασμένων πολυστρωμαμένων σωματιδίων και των κρυσταλλικών δομών παράγοντας έτσι απολεπισμένα νανο φύλλα. Η παρακάτω ακολουθία εικόνας δείχνει τη διαδικασία απολέπισης με υπερήχους σπηλαίωση.

Υπερηχητική απολέπιση γραφενίου στο νερό

Μια ακολουθία υψηλής ταχύτητας (από α έως στ) πλαισίων που απεικονίζουν sono-μηχανική απολέπιση νιφάδας γραφίτη στο νερό με τη χρήση UP200S, ένας υπερηχητικός 200W με sonotrode 3 mm. Τα βέλη δείχνουν τον τόπο διαχωρισμού (απολέπιση) με φυσαλίδες σπηλαίωσης που διεισδύουν στη διάσπαση.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Η μοντελοποίηση έχει δείξει ότι εάν η επιφανειακή ενέργεια του διαλύτη είναι παρόμοια με εκείνη του πολυστρωματικού υλικού, η ενεργειακή διαφορά μεταξύ των απολεπιζόμενης και των επανασχεδιασμένων καταστάσεων θα είναι πολύ μικρή, αφαιρώντας την κινητήρια δύναμη για την εκ νέου συγκέντρωση. Σε σύγκριση με εναλλακτικές μεθόδους ανάδευσης και διάτμησης, οι υπερηχητικοί αναδευτήρες παρείχαν μια πιο αποτελεσματική πηγή ενέργειας για απολέπιση, οδηγώντας στην επίδειξη απολέπισης του TaS με τη βοήθεια της παρεμβολής ιόντων2, NBS2, και Βρύα2, καθώς και πολυεπίπεδα οξείδια. (πρβλ. Νικολόσι κ.ά., 2013)

Υπερήχους είναι ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό και αξιόπιστο εργαλείο για την υγρή απολέπιση των νανοφυλλών όπως το γραφένιο και xenes.

Εικόνες TEM από υπερηχητικά υγρά απολεπιστικά νανοφυλλάκια: (Α) Ένα νανοφυλλό γραφενίου απολεπισμένο με κατεργασία με υπερήχους στο διαλύτη N-μεθυλο-πυρολιδόνη. Β) Ένα νανοφυλλό h-BN απολεπισμένο με κατεργασία με υπερήχους στην ισοπροπανόλη διαλύτη. Γ) Ένα νανοφυλλό MoS2 απολεπισμένο με κατεργασία με υπερήχους σε υδατικό διάλυμα επιφανειοδραστικής.
(Μελέτη και εικόνες: ©Νικολόσι κ.ά., 2013)

Πρωτόκολλα υπερηχητικών υγρών απολέπισης

Υπερήχων απολέπιση και απολέπιση των xenes και άλλων νανοϋλικών μονοστρωματικών έχει μελετηθεί εκτενώς στην έρευνα και μεταφέρθηκε με επιτυχία στο στάδιο της βιομηχανικής παραγωγής. Παρακάτω σας παρουσιάζουμε επιλεγμένα πρωτόκολλα απολέπισης χρησιμοποιώντας κατεργασία με υπερήχους.

Υπερηχητική απολέπιση νανοφλεκών φωσφόρου

Το φωσφορένιο (επίσης γνωστό ως μαύρος φώσφορος, BP) είναι ένα 2D πολυστρωματικό, μονομελμεταλικό υλικό που σχηματίζεται από άτομα φωσφόρου.
Στην έρευνα του Passaglia et al. (2018), αποδεικνύεται η παρασκευή σταθερών εναιωρημάτων φωσφορενίου − μεθυλομεθακρυλικού με απολέπιση υγρής φάσης με υπερήχους (LPE) της bP παρουσία ΜΜΑ ακολουθούμενη από ριζικό πολυμερισμό. Το μεθυλομεθακρυλικό (ΜΜΑ) είναι ένα υγρό μονομερές.

Πρωτόκολλο υπερηχητικής υγρής απολέπισης φωσφορενίου

MMA_bPn, NVP_bPn και Sty_bPn εναιωρήματα ελήφθησαν από την LPE παρουσία του μοναδικού μονομερούς. Σε μια τυπική διαδικασία, ∼5 mg bP, προσεκτικά θρυμματισμένο σε ένα κονίαμα, τοποθετήθηκε σε δοκιμαστικό σωλήνα και στη συνέχεια προστέθηκε μια σταθμισμένη ποσότητα ΜΜΑ, Sty ή NVP. Το μονομερές εναιώρημα bP ήταν υπερήχων για 90 λεπτά με τη χρήση ενός ομογενοποιητή Υπερήχων Hielscher UP200St (200W, 26kHz), εξοπλισμένο με sonotrode S26d2 (διάμετρος άκρου: 2 mm). Το υπερηχητικό πλάτος διατηρήθηκε σταθερό στο 50% με P = 7 W. Σε όλες τις περιπτώσεις, χρησιμοποιήθηκε λουτρό πάγου για βελτιωμένη διάχυση θερμότητας. Οι τελικές MMA_bPn, NVP_bPn και Sty_bPn αναστολές στη συνέχεια ασφυκτιούσαν με N2 για 15 λεπτά. Όλες οι αναστολές αναλύθηκαν από το DLS, δείχνοντας τιμές rH πολύ κοντά σε αυτές των DMSO_bPn. Για παράδειγμα, το MMA_bPn εναιώρημα (με περίπου 1% περιεκτικότητα σε bP) χαρακτηρίστηκε από rH = 512 ± 58 nm.
Ενώ άλλες επιστημονικές μελέτες σχετικά με το χρόνο κατεργασίας με υπερήχους έκθεση φωσφόρου αρκετές ώρες χρησιμοποιώντας υπερηχητικό καθαριστικό, υψηλής περιεκτικότητας σε βρασμού διαλύτες, και χαμηλή απόδοση, η ερευνητική ομάδα του Passaglia επιδεικνύει ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό πρωτόκολλο απολέπισης υπερήχων χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό καθετήρα (δηλ. UP200St).

Υπερηχητική απολέπιση μπορόφωνης

Για πρωτόκολλα κατεργασίας με υπερήχους και αποτελέσματα της υπερηχητικής απολέπισης βορόφωνης, κάντε κλικ εδώ!

Υπερηχητική απολέπιση των νανοφυλλών πυριτίου λίγων στρωμάτων

Εικόνα SEM των υπερηχητικά απολεπισμένων νανοφυλλών πυριτίου.Λίγα απολεπίζοντα νανοφυλλάκια πυριτίου (E-SN) παρασκευάστηκαν από φυσικό βερμικουλίτη (Verm) μέσω υπερηχητικής απολέπισης. Για τη σύνθεση των απολεπισμένων νανοφυλλών πυριτίου εφαρμόστηκε η ακόλουθη μέθοδος απολέπισης υγρής φάσης: 40 mg νανοφυλλών πυριτίου (SN) διασκορπίστηκαν σε απόλυτη αιθανόλη 40 mL. Στη συνέχεια, το μείγμα υπερήχων για 2 ώρες χρησιμοποιώντας ένα Hielscher Υπερηχητικός επεξεργαστής UP200St, εξοπλισμένο με sonotrode 7 mm. Το πλάτος του κύματος υπερήχων παρέμεινε σταθερό στο 70%. Ένα λουτρό πάγου εφαρμόστηκε για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση. Το μη αποξενωμένο SN αφαιρέθηκε με φυγοενοποίηση στις 1000 σ.α.λ. για 10 λεπτά. Τέλος, το προϊόν μεταγγίστηκε και ξηραίνεται σε θερμοκρασία δωματίου υπό κενό κατά τη διάρκεια της νύχτας. (πρβλ. Γκουό κ.λπ., 2022)

Υπερήχων απολέπιση των 2D νανοστρωματικών νανοφυλλών όπως xenes (π.χ. φωσφορένιο, μπορόφεν κ.λπ.) επιτυγχάνεται αποτελεσματικά με κατεργασία με υπερήχους τύπου καθετήρα.

Υπερήχων απολέπιση των νανοφυλλών μονοστρωματικών με το υπερηχοχοιρωτής UP400St.


Υπερήχων υγρή απολέπιση των νανοφυλλών ενός στρώματος.

Υπερήχων υγρή απολέπιση είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική για την παραγωγή xenes νανοφυλλάκια. Η εικόνα δείχνει τα 1000 Watt ισχυρά UIP1000hdT.

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Υψηλής ισχύος ανιχνευτές υπερήχων και αντιδραστήρες για απολέπιση νανοφυλλών Xenes

Hielscher Ultrasonics σχεδιάζει, κατασκευάζει, και διανέμει στιβαρούς και αξιόπιστους υπερήχους σε οποιοδήποτε μέγεθος. Από συμπαγείς συσκευές υπερήχων εργαστηρίου σε βιομηχανικούς υπερήχους ανιχνευτές και αντιδραστήρες, Hielscher έχει το ιδανικό σύστημα υπερήχων για τη διαδικασία σας. Με πολυετή εμπειρία σε εφαρμογές όπως η νανοϋλικά σύνθεση και διασπορά, το άρτια εκπαιδευμένο προσωπικό μας θα σας συστήσει την καταλληλότερη ρύθμιση για τις απαιτήσεις σας. Hielscher βιομηχανικοί υπερήχων επεξεργαστές είναι γνωστή ως αξιόπιστα άλογα εργασίας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Ικανοί να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτος, hielscher υπερήχων είναι ιδανικό για εφαρμογές υψηλής απόδοσης, όπως η σύνθεση των xenes και άλλα 2D μονοστρωματικά νανοϋλικά όπως μπορόφενη, φωσφορένιο ή γραφένιο, καθώς και μια αξιόπιστη διασπορά αυτών των νανοκατασκευών.
Εξαιρετικά ισχυρός υπέρηχος: Hielscher Υπέρηχοι’ οι βιομηχανικοί υπερηχητικοί επεξεργαστές μπορούν να παραδώσουν τα πολύ υψηλά πλάτη. Τα πλάτη μέχρι 200μm μπορούν να τρέξουν εύκολα συνεχώς στη λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα. Για ακόμα υψηλότερα πλάτη, τα προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes είναι διαθέσιμα.
Υψηλότερη ποιότητα – Σχεδιασμένος και κατασκευασμένος στη Γερμανία: Όλος ο εξοπλισμός σχεδιάζεται και κατασκευάζεται στην έδρα μας στη Γερμανία. Πριν από την παράδοση στον πελάτη, κάθε συσκευή υπερήχων ελέγχεται προσεκτικά υπό πλήρες φορτίο. Προσπαθούμε για την ικανοποίηση των πελατών και η παραγωγή μας είναι δομημένη για να εκπληρώνει την υψηλότερη διασφάλιση ποιότητας (π.χ. πιστοποίηση ISO).

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Μαζική Όγκος Ρυθμός ροής Προτεινόμενες συσκευές
1 έως 500mL 10 έως 200 ml / λεπτό UP100H
10 έως 2000mL 20 έως 400mL / λεπτό Uf200 ः t, UP400St
0.1 έως 20 λίτρα 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό UIP2000hdT
10 έως 100L 2 έως 10 λίτρα / λεπτό UIP4000hdT
μ.δ. 10 έως 100 λίτρα / λεπτό UIP16000
μ.δ. μεγαλύτερος σύμπλεγμα UIP16000

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Παρακαλούμε χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με υπερήχους επεξεργαστές, εφαρμογές και τιμή. Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας μαζί σας και να σας προσφέρουμε ένα υπερηχητικό σύστημα που πληροί τις απαιτήσεις σας!









Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


Υπερήχων ομογενοποιητές υψηλής διάτμησης χρησιμοποιούνται σε εργαστήριο, πάγκο-κορυφή, πιλοτική και βιομηχανική επεξεργασία.

Hielscher Υπερήχων κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασποράς, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.



Λογοτεχνία / Αναφορές

Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε

Φωσφορένιο

Το φώσφορο (επίσης μαύρα νανο φύλλα φωσφόρου / νανοφλεκές) παρουσιάζει υψηλή κινητικότητα 1000 cm2 V-1 s–1 για δείγμα πάχους 5 nm με υψηλό λόγο ON/OFF 105. Ως ημιαγωγός τύπου p, το φωσφορένιο διαθέτει άμεσο κενό ζώνης 0,3 eV. Επιπλέον, το φωσφορένιο έχει ένα άμεσο κενό ζωνών που αυξάνεται μέχρι περίπου 2 eV για το μονοστρωματήρα. Αυτά τα υλικά χαρακτηριστικά καθιστούν τα μαύρα νανο φύλλα φωσφόρου ένα πολλά υποσχόμενο υλικό για βιομηχανικές εφαρμογές σε νανοηλεκτρονικές και νανοφωτονικές συσκευές, οι οποίες καλύπτουν ολόκληρο το φάσμα του ορατού φάσματος. (πρβλ. Πασάγκλια κ.ά., 2018) Μια άλλη πιθανή εφαρμογή βρίσκεται σε εφαρμογές βιοϊατρικής, καθώς η σχετικά χαμηλή τοξικότητα καθιστά τη χρήση μαύρου φωσφόρου ιδιαίτερα ελκυστική.
Στην κατηγορία των δισδιάστατων υλικών, το φωσφορένιο τοποθετείται συχνά δίπλα στο γραφένιο επειδή, σε αντίθεση με το γραφένιο, το φωσφορένιο έχει ένα μη μηδενικό θεμελιώδες χάσμα ζωνών που μπορεί επιπλέον να διαμορφωθεί με στέλεχος και τον αριθμό των στρώσεων σε μια στοίβα.

Μπορόφνε

Η βορόφανη είναι ένα κρυσταλλικό ατομικό μονοστρωματικό του βορίου, δηλαδή είναι ένα δισδιάστατο αλλοτροπικό βόριο (που ονομάζεται επίσης νανοστρωμάνη βορίου). Τα μοναδικά φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του μετατρέπουν τη βορόφανη σε πολύτιμο υλικό για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές.
Οι εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες της Borophene περιλαμβάνουν μοναδικές μηχανικές, θερμικές, ηλεκτρονικές, οπτικές και υπεραγώγιμοι όψεις.
Αυτό ανοίγει δυνατότητες χρήσης βορόφωνης για εφαρμογές σε μπαταρίες ιόντων αλκαλικού μετάλλου, μπαταρίες Li-S, αποθήκευση υδρογόνου, υπερκατανάλωτο, μείωση οξυγόνου και εξέλιξη, καθώς και αντίδραση ηλεκτροανάδρασης CO2. Ιδιαίτερα μεγάλο ενδιαφέρον πηγαίνει στη βορόφενη ως υλικό ανόδου για μπαταρίες και ως υλικό αποθήκευσης υδρογόνου. Λόγω των υψηλών θεωρητικών ειδικών ικανοτήτων, της ηλεκτρονικής αγωγιμότητας και των ιδιοτήτων μεταφοράς ιόντων, η βοροφίνη χαρακτηρίζεται ως εξαιρετικό ανοδικό υλικό για μπαταρίες. Λόγω της υψηλής ικανότητας προσρόφησης υδρογόνου στη βορόφανη, προσφέρει μεγάλες δυνατότητες αποθήκευσης υδρογόνου - με ικανότητα διαλογής πάνω από το 15% του βάρους του.
Διαβάστε περισσότερα για υπερήχων σύνθεση και διασπορά της βορόφωνης!


Υψηλής απόδοσης υπερήχους! Η γκάμα προϊόντων hielscher καλύπτει όλο το φάσμα από το συμπαγές εργαστήριο υπερήχων πάνω από πάγκο-κορυφαίες μονάδες σε πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων.

Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.