Nanodiamondid, mis on hajutatud vesisuspensioonis ultrahelitöötlusega
Nanodiamond dispersioonid on tõhusad ja kiiresti toodetud ultraheli dispergeerijate abil. Nanodiamondide ultraheli deaggregatsiooni ja dispersiooni saab usaldusväärselt läbi viia vesisuspensioonis. Ultraheli dispersioonitehnika kasutab pH muutmiseks soola ja on seega facile, odav ja saasteainetevaba tehnika, mida saab hõlpsasti kasutada tööstuslikus mastaabis.
Kuidas toimib nanodiamondide ultraheli freesimine ja dispersioon?
Ultraheli dispersioon kasutab nanodiamonde ise freesimisvahendina. Suure võimsusega ultraheli lainete tekitatud akustiline kavitatsioon loob kiire vedeliku voogesituse. Need vedelikuvood kiirendavad lägas olevaid osakesi (nt teemante) nii, et osakesed põrkuvad kuni 280 km/s ja purunevad minutilisteks nanosuurusteks osakesteks. See muudab ultraheli jahvatamise ja hajutamise lihtsaks, odavaks ja saasteainetevabaks tehnikaks, mis deagglomereerib nanodiamondi usaldusväärselt nano-suurusega osakesteks, mis on stabiilsed kolloidses vesilahuses laias pH vahemikus. Soola (naatriumkloriidi) kasutatakse nanodiamondide stabiliseerimiseks vesilahuses.
- ülitõhus nanosuuruses dispersioon
- Kiire
- mittetoksiline, lahustivaba
- ei ole raskesti eemaldatavaid lisandeid
- energia- ja kulude kokkuhoid
- lineaarne skaleeritavus mis tahes tootmissuurusele
- keskkonnasõbralik
Ultraheli Nanodiamond Freesimine Excels Bead Mills
Sondi tüüpi ultrasonikaatorid on väga tõhusad veskid ja on väljakujunenud freesimistehnika nanodiamond-suspensioonide suuremahuliseks tootmiseks tööstuslikus mastaabis. Kuna ultraheliveskid kasutavad nanodiamonde freesimisvahendina, välditakse saastumist freesimisvahendite kaudu, nt tsirkooniumhelmestest, täielikult. Selle asemel kiirendavad ultraheli kavitatsioonijõud osakesi nii, et nanodiamondid põrkuvad üksteisega ägedalt ja lagunevad ühtlaseks nanosuuruseks. See ultraheli indutseeritud osakestevaheline kokkupõrge on väga tõhus ja usaldusväärne meetod ühtlaselt jaotatud nanodispersioonide tootmiseks.
Ultraheli dispersiooni ja deaggregatsiooni meetod kasutab vees lahustuvaid, mittetoksilisi ja mittesaastavaid lisandeid nagu naatriumkloriid või sahharoos pH reguleerimiseks ja ultraheli dispersiooni stabiliseerimiseks. Need naatriumkloriidi või sahharoosi kristallstruktuurid toimivad lisaks freesimisvahendina, toetades seeläbi ultraheli freesimisprotseduuri. Kui jahvatusprotsess on lõppenud, saab neid lisaaineid hõlpsasti eemaldada lihtsa veega loputamisega, mis on märkimisväärne eelis protsessi keraamiliste helmeste ees. Traditsioonilises helmeste freesimises, näiteks attritors, kasutatakse lahustumatuid keraamilisi freesimisvahendeid (nt pallid, helmed või pärlid), mille abraseerunud jäägid saastavad lõplikku dispersiooni. Freesimisvahenditest põhjustatud saaste eemaldamine hõlmab keerukat järeltöötlust ning on nii aeganõudev kui ka kulukas.
Ultraheli nanodiamond dispersiooni näidisprotokoll
Nanodiamondide soola abil ultraheli deaggregatsioon vees:
10 g naatriumkloriidi ja 0,250 g nanodiamondi pulbri segu jahvatati lühidalt käsitsi, kasutades portselanmörti ja uhmrit ning asetati 20 ml klaasviaali koos 5 ml DI veega. Valmistatud proovi töödeldi ultraheliga sondi tüüpi ultrasonikaatori abil 100 minutit 60% väljundvõimsusel ja 50% töötsüklil. Pärast ultrahelitöötlust jagati proov võrdselt kahe 50 ml plastist Falcon tsentrifuugiküvetti ja dispergeeriti destilleeritud vees kuni 100 ml kogumahuni (2 × 50 ml). Seejärel tsentrifuugiti iga proovi Eppendorfi tsentrifuugiga 5810-R kiirusel 4000 pööret minutis ja 25 °C juures 10 minutit ning selge supernatant visati ära. Märjad ND sademed dispergeeriti seejärel uuesti destilleeritud vees (kogumaht 100 ml) ja tsentrifuugiti teist korda kiirusel 12000 pööret minutis ja 25 °C juures 1 tund. Taas visati selge supernatant ära ja märjad nanodiamondi sademed dispergeeriti uuesti, seekord iseloomustamiseks 5 ml destilleeritud vees. Standardne AgNO3 test näitas Cl täielikku puudumist− soola abil ultraheliga deag gregeeritud nanodiamondid pestakse destilleeritud veega kaks korda, nagu eespool kirjeldatud. Pärast vee aurustumist proovidest täheldati mustade tahkete nanodiamondi "kiipide" moodustumist, mille saagis oli ∼ 200 mg või 80% algsest nanodiamondi massist. (vt allolevat pilti)
(vrd Turcheniuk et al., 2016)
Suure jõudlusega ultrasonikaatorid nanodiamondi dispersioonide jaoks
Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja levitab suure jõudlusega ultraheli freesimis- ja hajutamisseadmeid raskeveokite rakenduste jaoks, nagu nanodiamondi läga, poleerimisvahendite ja nanokomposiitide tootmine. Hielscheri ultrasonikaatoreid kasutatakse kogu maailmas nanomaterjalide hajutamiseks kolloidsete suspensioonide, polümeeride, vaigude, katete ja muude suure jõudlusega materjalidesse.
Hielscheri ultraheli dispergeerijad on usaldusväärsed ja tõhusad madala kuni kõrge viskoossuse töötlemisel. Sõltuvalt sisendmaterjalidest ja sihitud lõplikust osakeste suurusest saab ultraheli intensiivsust optimaalsete protsessitulemuste saavutamiseks täpselt reguleerida.
Viskoossete pastade, nanomaterjalide ja kõrgete tahkete kontsentratsioonide töötlemiseks peab ultraheli dispergeerija olema võimeline tootma pidevalt kõrgeid amplituudi. Hielscheri ultraheli’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pidevas töös täiskoormusel pakkuda väga kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti käivitada 24/7 operatsioonis. Võimalus kasutada ultraheli dispergeerijat suure amplituudiga ja amplituudi täpselt reguleerida on vajalik ultraheli protsessi tingimuste kohandamiseks kõrgelt täidetud nano-läga, nano-tugevdatud polümeersegude ja nanokomposiitide optimaalseks valmistamiseks.
Lisaks ultraheli amplituudile on rõhk veel üks väga oluline protsessi parameeter. Kõrgendatud rõhu all intensiivistub ultraheli kavitatsiooni intensiivsus ja selle nihkejõud. Hielscheri ultraheli reaktoreid saab survestada, saades seeläbi intensiivsemaid ultrahelitöötluse tulemusi.
Protsesside jälgimine ja andmete salvestamine on olulised protsesside pideva standardimise ja toote kvaliteedi jaoks. Ühendatav rõhu- ja temperatuuriandurite juhe ultraheli generaatoriga ultraheli dispersiooniprotsessi jälgimiseks ja juhtimiseks. Kõik olulised töötlemisparameetrid, nagu ultraheli energia (neto + kokku), temperatuur, rõhk ja aeg, protokollitakse automaatselt ja salvestatakse sisseehitatud SD-kaardile. Automaatselt salvestatud protsessiandmetele juurde pääsedes saate vaadata varasemaid ultrahelitöötluse käike ja hinnata protsessi tulemusi.
Teine kasutajasõbralik funktsioon on meie digitaalsete ultraheli süsteemide brauseri kaugjuhtimispult. Brauseri kaugjuhtimispuldi kaudu saate oma ultraheli protsessorit käivitada, peatada, reguleerida ja jälgida eemalt kõikjalt.
Võtke meiega kohe ühendust, et saada lisateavet meie suure jõudlusega ultraheli homogenisaatorite kohta freesimiseks ja nano-dispersioonideks!
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
---|---|---|
1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Kirjandus / Viited
- Turcheniuk, K., Trecazzi, C., Deeleepojananan, C., & Mochalin, V. N. (2016): Salt-Assisted Ultrasonic Deaggregation of Nanodiamond. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(38), 2016. 25461–25468.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue 1. January 9, 2020.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Mondragón Cazorla R., Juliá Bolívar J. E.,Barba Juan A., Jarque Fonfría J. C. (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology Vol. 224, 2012.