Nanodiamonds, mis on dispergeeritud vesisuspensioonis ultrahelitöötlusega

Nanodiamondi dispersioonid on tõhusad ja kiiresti toodetud ultraheli dispergeerijate abil. Nanodiamondide ultraheli deaggregatsiooni ja dispersiooni saab usaldusväärselt läbi viia vesisuspensioonis. Ultraheli dispersioonitehnika kasutab pH modifitseerimiseks soola ja on seeläbi facile, odav ja saasteainetevaba tehnika, mida saab tööstuslikus mastaabis hõlpsasti kasutada.

Nanodiamondid võivad olla tõhusad ja usaldusväärselt hajutatud Hielscheri ultrasonikaatorite abil.

Kuidas töötab ultraheli freesimine ja nanodiamondide dispersioon?

Ultraheli dispersioon kasutab nanodiamondeid ise freesimisvahendina. Suure võimsusega ultraheli lainete tekitatud akustiline kavitatsioon loob kiire vedeliku voogesituse. Need vedelad voolud kiirendavad lägas olevaid osakesi (nt teemante) nii, et osakesed põrkuvad kokku kuni 280 km/s ja purunevad minutilisteks nanosuuruses osakesteks. See muudab ultrahelifreesimise ja dispersiooni facile, odavaks ja saasteainetevabaks tehnikaks, mis usaldusväärselt deagglomereerib nanodiamondi nanosuuruses osakesteks, mis on stabiilsed kolloidses vesilahuses laias pH vahemikus. Soola (naatriumkloriidi) kasutatakse nanodiamondide stabiliseerimiseks vesilahuses.

Ultraheli nanodiamond freesimine paistab silma helmeveskitega

Sondi tüüpi ultrasonikaatorid on väga tõhusad veskid ja on väljakujunenud freesimistehnika nanodiamond suspensioonide suuremahuliseks tootmiseks tööstuslikus mastaabis. Kuna ultraheli veskid kasutavad nanodiamonde freesimisvahendina, välditakse täielikult saastumist freesainete kaudu, nt tsirkooniumhelmestest. Selle asemel kiirendavad ultraheli kavitatsioonijõud osakesi nii, et nanodiamondid põrkuvad üksteisega vägivaldselt ja lagunevad ühtlaseks nanosuuruseks. See ultraheli indutseeritud osakeste kokkupõrge on väga tõhus ja usaldusväärne meetod ühtlaselt jaotunud nanodispersioonide tootmiseks.
Ultraheli dispersiooni ja deaggregatsiooni meetod kasutab pH reguleerimiseks ja ultraheli dispersiooni stabiliseerimiseks vees lahustuvaid, mittetoksilisi ja mittesaastavaid lisandeid, nagu naatriumkloriid või sahharoos. Need naatriumkloriidi või sahharoosi kristallstruktuurid toimivad lisaks freesimisvahendina, toetades seeläbi ultraheli jahvatamise protseduuri. Kui freesimisprotsess on lõppenud, saab seda lisandit hõlpsasti eemaldada lihtsa veega loputamise teel, mis on märkimisväärne eelis protsessi keraamiliste helmeste ees. Traditsiooniline helmeste freesimine, näiteks attritorid, kasutavad lahustumatuid keraamilisi freesvahendeid (nt pallid, helmed või pärlid), mille kulunud jäägid saastavad lõplikku dispersiooni. Freesainete põhjustatud saaste eemaldamine hõlmab keerulist järeltöötlust ning on nii aeganõudev kui ka kulukas.

Ultraheli dispergeerimise tehnoloogia toodab tõhusalt kitsa osakeste suuruse jaotusega nanodiamond-suspensioone.
(Uuring ja graafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultraheli nanodiamond dispersiooni näidisprotokoll

Nanodiamondide soola abil ultraheli deagregatsioon 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 proov töödeldi ultraheliga, kasutades sondi tüüpi ultrasonikaatorit 100 minutit 60% väljundvõimsusega ja 50% töötsükliga. Pärast ultrahelitöötlust jagati proov võrdselt kahe 50 ml plastikust Falcon tsentrifuugitoru ja dispergeeriti destilleeritud vees kuni 100 ml kogumahuni (2 × 50 ml). Seejärel tsentrifuugiti iga proov Eppendorfi tsentrifuugiga 5810-R kiirusel 4000 pööret minutis ja 25 °C juures 10 minutit ning selge supernatant visati ära. Seejärel hajutati märjad ND sademed uuesti destilleeritud vees (kogumaht 100 ml) ja tsentrifuugiti teist korda kiirusel 12000 p / min ja 25 °C juures 1 tund. Taas visati selge supernatant ära ja märjad nanodiamondi sademed hajutati uuesti, seekord iseloomustamiseks 5 ml destilleeritud vees. Standardne AgNO3 test näitas Cl täielikku puudumist^- soola abil ultraheliga puhastatud nanodiamondides, mida pestakse destilleeritud veega kaks korda, nagu eespool kirjeldatud. Pärast vee aurustumist proovidest täheldati mustade tahkete nanodiamond "kiipide" moodustumist saagisega ∼200 mg ehk 80% algsest nanodiamondi massist. (vt allolevat pilti)
(vrd Turcheniuk et al., 2016)

Kuivatatud proov od ultraheli dispergeeritud nanodiamondid.
(Uuring ja graafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Suure jõudlusega ultrasonikaatorid nanodiamond dispersioonide jaoks

Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja levitab suure jõudlusega ultraheli freesimis- ja dispergeerimisseadmeid raskeveokite jaoks, nagu nanodiamond läga tootmine, poleerimiskeskkond ja nanokomposiidid. Hielscheri ultrasonikaatoreid kasutatakse kogu maailmas nanomaterjalide hajutamiseks kolloidseteks vesisuspensioonideks, polümeerideks, vaigudeks, kateteks ja muudeks suure jõudlusega materjalideks.
Hielscheri ultraheli dispergeerijad on usaldusväärsed ja tõhusad madala kuni kõrge viskoossusega töötlemisel. Sõltuvalt sisendmaterjalidest ja sihitud lõplikust osakeste suurusest saab ultraheli intensiivsust optimaalsete protsessitulemuste saavutamiseks täpselt reguleerida.
Viskoossete pastade, nanomaterjalide ja kõrge tahke kontsentratsiooni töötlemiseks peab ultraheli dispergeerija olema võimeline tootma pidevalt kõrgeid amplituudi. Hielscheri ultraheli’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudid pidevas töös täiskoormusel. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti käivitada 24/7 operatsiooniga. Võimalus kasutada ultraheli dispergeerijat suure amplituudiga ja amplituudi täpselt reguleerida on vajalik ultraheli protsessi tingimuste kohandamiseks väga täidetud nano-läga, nano-tugevdatud polümeeride segude 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, saavutades seeläbi intensiivsemad ultrahelitöötluse tulemused.
Protsessi jälgimine ja andmete salvestamine on olulised protsessi pideva standardimise ja toote kvaliteedi jaoks. Ühendatavad rõhu- ja temperatuuriandurid ühendatakse 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 kaugjuhtimine. 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!
Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest: