Τεχνολογία Υπερήχων Hielscher

Υπερήχων Σύνθεση Νανοδιαμαντιών

  • Λόγω της έντονης cavitational ισχύ της, ισχύς υπερήχων είναι μια υποσχόμενη τεχνική για την παραγωγή micron- και νανο-μεγέθους διαμαντιών από γραφίτη.
  • Μικρο- και νανο-κρυσταλλική διαμάντια μπορούν να συντεθούν υπερήχηση ενός εναιωρήματος του γραφίτη σε οργανικό υγρό σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία δωματίου.
  • Υπερήχων είναι επίσης ένα χρήσιμο εργαλείο για την μετα-επεξεργασία των συντιθέμενων διαμάντια nano, όπως υπερήχους διασκορπίζει, αποσυσσωματώνει και functionalizes νανοσωματίδια πολύ αποτελεσματική.

Υπερήχων για Nanodiamond Θεραπεία

Νανοδιαμαντιών (διαμάντια ονομάζεται επίσης έκρηξης (DND) ή ultradispersed διαμάντια (UDD)) είναι μια ειδική μορφή νανοϋλικών άνθρακα διακρίνονται από μοναδικά χαρακτηριστικά - όπως της πλέγμα δομή, μεγάλη του επιφάνεια, Καθώς και το μοναδικό οπτικός και μαγνητικός ιδιότητες - και εξαιρετικές εφαρμογές. Οι ιδιότητες των σωματιδίων ultradispersed κάνουν αυτά τα υλικά καινοτόμες ενώσεις για τη δημιουργία νέων υλικών με εξαιρετική λειτουργίες. Το μέγεθος των σωματιδίων διαμαντιού στην αιθάλη είναι περίπου 5nm.

Υπερήχων Σύνθεση Νανοδιαμαντιών

Υπό έντονη δυνάμεις, όπως κατεργασία με υπερήχους ή έκρηξης, γραφίτης μπορεί να μετατραπεί σε διαμάντι.

Υπερήχους Συντεθημένου Νανοδιαμαντιών

Η σύνθεση των διαμαντιών είναι ένα σημαντικό πεδίο έρευνας σχετικά με επιστημονικά και εμπορικά συμφέροντα. Η συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος για τη σύνθεση των μικρο-κρυσταλλική και σωματίδια διαμαντιού νανο-κρυσταλλικού είναι η τεχνική υψηλής πίεσης-υψηλής-θερμοκρασίας (HPHT). Με τη μέθοδο αυτή, η απαιτούμενη πίεση διαδικασία της δεκάδες χιλιάδες ατμόσφαιρες και θερμοκρασίες άνω των 2000Κ παράγονται για να παραχθεί το κύριο μέρος της παγκόσμιας προμήθεια βιομηχανικών διαμαντιών. Για τον μετασχηματισμό του γραφίτη σε διαμάντι, σε γενικές γραμμές υψηλές πιέσεις και υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται, και οι καταλύτες που χρησιμοποιούνται για την αύξηση της απόδοσης του διαμαντιού.
Οι απαιτήσεις αυτές που απαιτούνται για τη μετατροπή μπορεί να δημιουργηθούν πολύ αποτελεσματικά με τη χρήση της Υψηλή ισχύς υπερήχων (= Χαμηλής συχνότητας, υψηλής έντασης υπερήχων):

υπερηχητική σπηλαίωση

Ο υπέρηχος σε υγρά προκαλεί τοπικά πολύ ακραίες επιδράσεις. Όταν ηχοβολούν τα υγρά σε υψηλές εντάσεις, τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται μέσα στο υγρό μέσο οδηγούν σε εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης (συμπίεσης) και χαμηλής πίεσης (αραίωσης), με ρυθμούς ανάλογα με τη συχνότητα. Κατά τη διάρκεια του κύκλου χαμηλής πίεσης, τα υπερηχητικά κύματα υψηλής έντασης δημιουργούν μικρές κενές ή κενά στο υγρό. Όταν οι φυσαλίδες φθάσουν έναν όγκο στον οποίο δεν μπορούν πλέον να απορροφούν ενέργεια, καταρρέουν βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται σπηλαίωση. Κατά την κατάρρευση πολύ υψηλές θερμοκρασίες (περ. 5,000K) και πιέσεις (περ. 2,000atm) επιτυγχάνονται τοπικά. Η κατάρρευση της φούσκας σπηλαίωσης οδηγεί επίσης σε υγρή πίδακες έως 280m / s ταχύτητα. (Suslick 1998) Είναι προφανές ότι μικρο- και νανο-κρυσταλλική διαμάντια μπορούν να συντεθούν στο πεδίο της υπερηχητικής σπηλαίωση.

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Διαδικασία υπερήχων για τη σύνθεση της Νανοδιαμαντιών

De facto, η μελέτη των Khachatryan et al. (2008) δείχνει ότι μικροκρύσταλλοι διαμάντι μπορεί επίσης να συντεθεί από την υπερήχους ενός εναιωρήματος γραφίτη σε οργανικό υγρό σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία δωματίου. Καθώς το υγρό σπηλαίωσης, μια φόρμουλα αρωματικών ολιγομερών έχει επιλέξει λόγω των χαμηλών πίεση κορεσμένων ατμών του και υψηλή θερμοκρασία βρασμού του. Σε αυτό το υγρό, το ειδικό καθαρό γραφίτη – με σωματίδια στην περιοχή μεταξύ 100-200 μm - έχει ανασταλεί. . Στα πειράματα των Kachatryan et al, η αναλογία στερεού-υγρού βάρους ήταν 1: 6, η πυκνότητα του ρευστού σπηλαίωσης ήταν 1,1 g cm-3 στους 25 ° C. Η μέγιστη ένταση υπερήχων στην sonoreactor υπήρξε 75-80W cm-2 που αντιστοιχεί σε έναν ήχο πλάτος πίεση 15-16 bar.
Έχει επιτευχθεί περίπου μια μετατροπή γραφίτη-προς-διαμάντι 10%. Τα διαμάντια ήταν σχεδόν μονο-διεσπαρμένο με μια πολύ απότομη, καλά σχεδιασμένο μέγεθος στην περιοχή από 6 ή 9 μm ± 0.5 μm, με κυβικά, κρυστάλλινος μορφολογία και υψηλή καθαρότητα.

Υπερηχητικά συντεθεί διαμάντια (SEM εικόνες): Υψηλή ισχύς υπερήχων παρέχει την ενέργεια που απαιτείται για την επαγωγή νανοδιαμαντιών' η συνθέση

SEM εικόνες των υπερήχους συντίθεται διαμάντια: εικόνες (α) και (β) δείχνουν τη σειρά δείγμα 1, (γ) και (δ) η σειρά δείγματος 2. [Khachatryan et αϊ. 2008]

ο δικαστικά έξοδα των μικρο- και νανοδιαμαντιών που παράγονται με τη μέθοδο αυτή εκτιμάται ότι είναι ανταγωνιστικός με τη μέθοδο υψηλής πίεσης-υψηλής-θερμοκρασίας (HPHT). Αυτό κάνει υπερηχογράφημα ένα καινοτόμο εναλλακτική λύση για τη σύνθεση των μικρο- και νανοδιαμαντιών (Khachatryan et al. 2008), ειδικά καθώς η διαδικασία παραγωγής των νανοδιαμαντιών μπορεί να βελτιστοποιηθεί με περαιτέρω έρευνες. Πολλές παράμετροι όπως πλάτος, πίεση, θερμοκρασία, υγρό σπηλαίωσης, και η συγκέντρωση πρέπει να εξεταστεί με ακρίβεια να ανακαλύψουν το γλυκό σημείο της σύνθεσης nanodiamond υπερήχων.
Με τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν στη σύνθεση νανοδιαμαντιών, περαιτέρω υπερηχητικά δημιουργούνται σπηλαίωση προσφέρει τη δυνατότητα για τη σύνθεση των άλλων σημαντικών ενώσεων, όπως νιτρίδιο του βορίου κυβικό, νιτρίδιο του άνθρακα κλπ (Khachatryan et al. 2008)
Περαιτέρω, φαίνεται να είναι δυνατή η δημιουργία νανοσύρματα διαμάντι και nanorods από Πολύτοιχες νανοσωλήνες άνθρακα (MWCNTs) υπό ακτινοβολία υπερήχων. Diamond νανοσύρματα είναι μονοδιάστατη ανάλογα χύμα διαμάντι. Λόγω της υψηλής μέτρο ελαστικότητας του, αναλογία αντοχής προς βάρος, και της σχετικής ευκολίας με την οποία μπορεί να ενεργοποιηθεί επιφάνειές του, διαμάντι έχει βρεθεί να είναι το βέλτιστο υλικό για τα σχέδια νανομηχανικών. (Sun et al. 2004)

Υπερήχων διασποράς Νανοδιαμαντιών

Όπως ήδη περιγράφηκε, η αποσυσσωμάτωση και η κατανομή μεγέθους σωματιδίων, ακόμη και στο μέσο είναι απαραίτητα για την επιτυχή εκμετάλλευση της μοναδικά χαρακτηριστικά νανοδιαμαντιών.
διασπορά και αποσυσσωμάτωση με υπερήχους είναι αποτέλεσμα των υπερήχων σπηλαίωση. Όταν εκτίθενται υγρά στο υπερηχογράφημα, τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται στο υγρό καταλήγουν σε εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης και χαμηλής πίεσης. Αυτό ισχύει για μηχανικές καταπονήσεις στις δυνάμεις έλξης μεταξύ των μεμονωμένων σωματιδίων. Η υπερήχων σπηλαίωση σε υγρά προκαλεί υψηλής ταχύτητας πίδακες υγρού μέχρι 1000km / hr (περίπου 600mph). Τέτοιοι πίδακες πιέζουν υγρό σε υψηλή πίεση μεταξύ των σωματιδίων και το διαχωρίζουν το ένα από το άλλο. Μικρότερα σωματίδια επιταχύνονται με τους πίδακες υγρού και συγκρούονται σε υψηλές ταχύτητες. Αυτό κάνει το υπερηχογράφημα αποτελεσματικό μέσο για τη διασπορά, αλλά και για το άλεσμα της micron-μεγέθους και υπο micron μεγέθους σωματιδίων.
Για παράδειγμα, (μέσο μέγεθος περίπου 4 ηΜ) νανοδιαμαντιών και πολυστυρόλιο μπορεί να διασπαρεί σε κυκλοεξάνιο για να ληφθεί ένα ειδικό σύνθετο. Στη μελέτη τους, Chipara et αϊ. (2010) έχουν παρασκευάσει σύνθετα του πολυστυρενίου και νανοδιαμαντιών, που περιέχουν νανοδιαμαντιών σε εύρος μεταξύ 0 και 25% κατά βάρος. Για να αποκτήσετε μια ακόμη διασπορά, Αυτοί κατεργασία με υπερήχους του διαλύματος για 60 λεπτά με Hielscher του Uip1000hd (1kW).

Υπερήχους Υποβοηθούμενη Η ενεργοποίηση της Νανοδιαμαντιών

Για την λειτουργοποίηση της πλήρους επιφάνειας του κάθε νανο-μεγέθους σωματίδια, η επιφάνεια του σωματιδίου θα πρέπει να είναι διαθέσιμη για χημική αντίδραση. Αυτό σημαίνει ότι ένας ακόμη και λεπτή διασπορά απαιτείται ως οι καλά-διεσπαρμένα σωματίδια που περιβάλλεται από ένα οριακό στρώμα των μορίων προσελκύονται στην επιφάνεια των σωματιδίων. Για να αποκτήσετε νέες λειτουργικές ομάδες στην επιφάνεια νανοδιαμαντιών, αυτό το οριακό στρώμα πρέπει να σπάσει ή να αφαιρεθεί. Αυτή η διαδικασία θραύσης και απομάκρυνσης του οριακού στρώματος μπορεί να πραγματοποιηθεί με υπερήχους.
Υπέρηχος εισάγεται εντός υγρού δημιουργεί διάφορες ακραίες επιδράσεις όπως σπηλαίωση, Τοπικά πολύ υψηλή θερμοκρασία έως 2000Κ και πίδακες υγρού έως 1000 χιλιομέτρων / ώρα. (Suslick 1998) Με αυτό το στρες Παράγοντες οι προσέλκυση δυνάμεις (π.χ. Van-der-Waals δυνάμεων) μπορούν να ξεπεραστούν και τα λειτουργικά μόρια μεταφέρονται προς την επιφάνεια του σωματιδίου να functionalize, π.χ. επιφάνεια νανοδιαμαντιών.

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

Σχήμα 1: Γραφική των επιτόπιων-αποσυσσωμάτωση και επιφάνεια λειτουργοποίηση του νανοδιαμαντιών (Liang 2011)

Πειράματα με τη Στεφάνη-Assisted Sonic Αποσάθρωση θεραπεία (BASD) έχουν δείξει υποσχόμενα αποτελέσματα για την επιφάνεια funcionalization του νανοδιαμαντιών, καθώς και. Με αυτόν τον τρόπο, έχουν σφαιρίδια (π.χ. μικρο-μεγέθους κεραμικές χάντρες όπως χάντρες ZrO2) έχουν χρησιμοποιηθεί για να εκτελέσει την υπερηχητική Cavitational δυνάμεις επάνω στα σωματίδια nanodiamond. Η αποσυσσωμάτωση λαμβάνει χώρα λόγω της interparticular σύγκρουση μεταξύ των σωματιδίων nanodiamond και το ZrO2 περιδέραιο.
Λόγω της καλύτερης διαθεσιμότητας των επιφανειακών σωματιδίων, για τις χημικές αντιδράσεις, όπως η Boran μείωση, αρυλίωση ή σιλανοποίηση, υπερήχων ή BASD (σφαιρίδιο-ενισχυόμενη ηχητική αποσάθρωση) προ-θεραπεία για τη διασπορά σκοπό συνιστάται ιδιαίτερα. Με υπερήχους διασποράς και αποσυσσωμάτωση η χημική αντίδραση μπορεί να προχωρήσει πολύ περισσότερο εντελώς.

Όταν υψηλής ισχύος, υπερήχων χαμηλής συχνότητας εισάγει μέσα σε ένα υγρό μέσο, ​​σπηλαίωση δημιουργείται.

Υπερήχων caviatation αποτελέσματα σε ακραίες θερμοκρασίας και πίεσης διαφορικά και πίδακες υγρού υψηλής ταχύτητας. Με αυτόν τον τρόπο, ισχύς υπερήχων είναι μια επιτυχημένη μέθοδο επεξεργασίας για την ανάμειξη και την άλεση εφαρμογές.

Επικοινωνήστε μαζί μας / Ζητήστε Περισσότερες Πληροφορίες

Μιλήστε μας για τις απαιτήσεις επεξεργασίας σας. Εμείς θα προτείνουμε τις πιο κατάλληλες εγκατάσταση και επεξεργασία των παραμέτρων για το έργο σας.





Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


Λογοτεχνία / Αναφορές

  • Chipara, Α C. et al .: Θερμικές ιδιότητες των σωματιδίων nanodiamond διεσπαρμένα σε πολυστυρόλιο. HESTEC 2010.
  • El-Say, Κ Μ .: Νανοδιαμαντιών ως ένα σύστημα χορήγησης φαρμάκου: Εφαρμογή και υποψήφιους. Σε J ΑρρΙ Pharm Sci 01/06, 2011? ρρ. 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et al .: Graphite-προς-διαμάντι μετασχηματισμό που επάγεται από υπερήχων σπηλαίωσης. Σε: Diamond & Σχετικά Υλικά 17, 2008? pp931-936.
  • Krueger, Α .: Η δομή και δραστικότητα της νανοκλίμακας διαμαντιού. Σε: J Mater Chem 18, 2008? ρρ. 1485-1492.
  • Liang, Υ:. Αποσυσσωμάτωση και την επιφάνεια του nanodiamond μέσω θερμο-χημικά και mechanochemical μεθόδους. Διατριβή Julius Maximilian του Πανεπιστημίου του Würzburg 2011th
  • Osawa, Ε .: μονοδιασποράς μόνο σωματίδια nanodiamond. Σε: Καθαρό Appl Chem 80/7, 2008? ρρ. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. et αϊ .: Το πλεονέκτημα των πολυμερών σύνθετων υλικών με έκρηξης Nanodiamond Σωματίδια για ιατρικές εφαρμογές. Σε: Σε Βιομιμητική? ρρ. 298 έως 320.
  • Sun, L .; Gong, J .; Zhu, D .; Zhu, Ζ .; Ο, S .: Diamond Nanorods από νανοσωλήνες άνθρακα. Σε: Προηγμένων Υλικών 16/2004. ρρ. 1849-1853.
  • Suslick, K.S .: Kirk-Othmer Εγκυκλοπαίδεια Χημικής Τεχνολογίας. 4th ed. J. Wiley & Sons: Νέα Υόρκη? 26, 1998? ρρ. 517-541.

νανοδιαμαντιών – Χρήση και Εφαρμογές

Οι κόκκοι nanodiamond είναι ασταθής λόγω ζήτα-δυναμικό τους. Ως εκ τούτου, τείνουν ιδιαίτερα να σχηματίζουν συσσωματώματα. Μία κοινή εφαρμογή των νανοδιαμαντιών είναι η χρήση σε λειαντικά κοπής και λείανσης εργαλείων και καταβόθρες θερμότητας. Μια άλλη πιθανή χρήση είναι η εφαρμογή των νανοδιαμαντιών ως φορέας φαρμάκου για φαρμακευτικά δραστικά συστατικά (πρβλ Pramatarova). Με υπερήχους, Πρώτον νανοδιαμαντιών μπορεί να συντεθεί από γραφίτη και, δεύτερον, οι νανοδιαμαντιών βαριά τείνοντας να συσσωμάτωση μπορεί να είναι ομοιόμορφα διασκορπισμένα σε υγρά μέσα (π.χ. να διατυπώσει ένα στιλβωτικό παράγοντα).