تولید هیدروژل سودمند از طریق امواج فراصوت

فراصوت یک تکنیک بسیار موثر، قابل اعتماد و ساده برای آماده سازی هیدروژل های با کارایی بالا است. این هیدروژل ها خواص مواد بسیار خوبی مانند قابلیت های جذب، ویسکوالاستیک بودن، قدرت مکانیکی، مدول فشرده سازی، و قابلیت های خود شفا بخش را ارائه می دهند.

پلیمریزاسیون مافوق صوت و پراکنده برای تولید هیدروژل

هیدروژل ها شبکه های هیدروفیلی، سه بعدی پلیمری هستند که قادر به جذب مقادیر زیادی آب یا مایعات هستند. هیدروژل ها ظرفیت تورم فوق العاده ای از خود نشان می دهند. بلوک های ساختمانی رایج هیدرگل ها شامل پلی وینیل الکل، پلی اتیلن گلیکول، پلی اکریلات سدیم، پلیمرهای اکریلات، کربومرها، پلی ساخاریدها یا پلی پتیدها با تعداد بالایی از گروه های هیدروفیلی، و پروتئین های طبیعی مانند کلاژن، ژلاتین و فیبرین است.
به اصطلاح هیدروژل های هیبریدی شامل مواد مختلف شیمیایی، عملکردی، و مورفولوژیک متمایز، مانند پروتئین ها، پپتیدها، یا نانو/ میکروساختارها هستند.
پراکنده شدن مافوق صوت به طور گسترده ای به عنوان یک تکنیک بسیار کارآمد و قابل اعتماد برای همگن کردن نانو مواد مانند نانولوله های کربنی (CNTs، MWCNTs، SWCNTs)، نانو کریستال های سلولزی، نانوفیبرهای کیتین، دی اکسید تیتانیوم، نانوذرات نقره، پروتئین ها و دیگر میکرون ها یا نانوساختارها به ماتریس پلیمری هیدروژل ها استفاده می شود. این امر باعث می شود فراصوت یک ابزار اصلی برای تولید هیدروژل های با کارایی بالا با ویژگی های فوق العاده باشد.

چه تحقیقات نشان می دهد – آماده سازی هیدروژل مافوق صوت

اول، امواج فراصوت ترویج پلیمریزاسیون و واکنش های اتصال متقابل در طول تشکیل هیدروژل.
دوم، امواج فراصوت به عنوان تکنیک پراکنده قابل اعتماد و موثر برای تولید هیدروژل ها و هیدروژل های نانوکامپوزیت ثابت شده است.

اتصال متقابل مافوق صوت و پلیمریزاسیون هیدروژل ها

امواج فراصوت کمک به تشکیل شبکه های پلیمری در طول سنتز هیدروژل از طریق تولید رادیکال آزاد. امواج سونوگرافی شدید حفره صوتی تولید می کنند که باعث نیروهای برشی بالا، shearing مولکولی و تشکیل رادیکال آزاد می شود.

کاس و همکاران (2010) آماده چند "هیدروژل اکریلیک از طریق پلیمریزاسیون مافوق صوت از مونومرهای محلول در آب و ماکرومونومر تهیه شد. سونوگرافی برای ایجاد رادیکال های آغاز کننده در محلول های چسبنده مونومر آبی با استفاده از افزودنی های گلیسروم، سوبیتول یا گلوکز در یک سیستم باز در 37 درجه سانتی گراد استفاده شد. افزودنی های محلول در آب برای تولید هیدروژل ضروری بودند، گلیسکول موثرترین بود. هیدروژل ها از مونومرهای 2-هیدروکسی اتیل متاکریلات، پلی(اتیلن گلیکول) دی متیل اکریلات، دکستران متاکریلات، اکریلیک اسید/اتیلن گلیکول دی متیل آکریلات و اکریل آمید/بیس اکریل آمید تهیه شدند." [Cass et al. 2010] کاربرد سونوگرافی با استفاده از سونوگرافی پروب یافت شد به یک روش موثر برای پلیمریزاسیون از مونومر وینیل محلول در آب و پس از آن آماده سازی هیدروژل. پلیمریزاسیون اولتراسونیک آغاز شده به سرعت در غیاب آغازگر شیمیایی رخ می دهد.

اطلاعات بیشتر در مورد سنتز مافوق صوت از هیدروژل نانوکامپوزیت و نانوژل!

امواج فراصوت با انواع پلیمرها و بیو پلیمرها سازگار است و اجازه می دهد تا هیدروژل های هیبریدی را با مواد نانوساختار مانند نانوذرات، نانوکریستال ها یا نانوفیبرها تقویت کنند. تقویت هیدروژل ها با نانومواد مختلف اجازه می دهد تا خواص فیزیکوشیمیایی و رئو مکانیکی هیدروژل های نانوکامپوزیت را اصلاح و کنترل کنند، چرا که ریزساختارها عامل کلیدی خواص مواد به دست آمده هستند.

ساخت پلی(آکریل آمید-کو-ایتاکونیک اسید) – هیدروژل MWCNT با استفاده از فراصوت

محمدین زاده و همکاران (۲۰۱۸) با موفقیت یک کامپوزیت هیدروژل سوپر جاذب حاوی پلی (آکریل آمید-کو-ایتاکونیک اسید) و نانولوله های کربنی چند دیواره (MWCNTs) تولید کردند. امواج فراصوت با دستگاه مافوق صوت Hielscher انجام شد UP200S. ثبات هیدروژل با افزایش نسبت MWCNTs افزایش یافت، که ممکن است به ماهیت آب هراسی MWCNTs و همچنین افزایش تراکم crosslinker نسبت داده شود. ظرفیت نگهداری آب (WRC) هیدروژل P(AAm-co-IA) نیز در حضور MWCNT (10 درصد) افزایش یافت. در این مطالعه، اثرات فراصوت برتر در رابطه با توزیع یکنواخت نانولوله های کربنی بر روی سطح پلیمر امتیاز داده شد. MWCNTs بدون هیچ وقفه ای در ساختار پلیمری دست نخورده بودند. علاوه بر این، استحکام نانوکامپوزیت به دست آمده و ظرفیت نگهداری آب آن و جذب سایر مواد محلول مانند Pb (II) افزایش یافت. فراصوت آغازگر را شکست و MWCNTs را به عنوان پرکننده ای عالی در زنجیره های پلیمری تحت افزایش دما پراکنده کرد.
محققان به این نتیجه می رسند که این «شرایط واکنش را نمی توان از طریق روش های متعارف به دست آورد و همگنی و خوب پراکنده شدن ذرات به میزبان را نمی توان به دست آورد. علاوه بر این، فرایند فراصوت نانوذرات را به تک ذره جدا می کند، در حالی که هم زن نمی تواند این کار را انجام دهد. مکانیسم دیگر برای کاهش اندازه اثر امواج صوتی قدرتمند بر پیوندهای ثانویه مانند پیوند هیدروژن است که این تابش پیوند H ذرات را می شکند، و پس از آن، ذرات تجمیع شده را از هم جدا می کند و تعداد گروه های جذب آزاد مانند -OH و دسترسی را افزایش می دهد. بنابراین، این اتفاق مهم باعث می شود فرایند فراصوت به عنوان یک روش برتر بر دیگران مانند هم زدن مغناطیسی اعمال شده در ادبیات است." [Mohammadinezhada et al., 2018]

سونوگرافی با کارایی بالا برای سنتز هیدروژل

Hielscher مافوق صوت تولید تجهیزات مافوق صوت با کارایی بالا برای سنتز هیدروژل. از کوچک و اواسط اندازه R&D و مافوق صوت خلبان به سیستم های صنعتی برای ساخت هیدروژل تجاری در حالت مداوم، Hielscher مافوق صوت تا به نیازهای فرایند خود را تحت پوشش.
فراصوت درجه صنعتی می تواند دامنه های بسیار بالا ارائه, که اجازه می دهد برای واکنش های قابل اعتماد متقابل پیوند و پلیمریزاسیون و پراکنده یکنواخت از ذرات نانو. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7/365 عمل اجرا شود. حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند.

از ما بخواهید امروز برای اطلاعات فنی اضافی، قیمت گذاری و نقل قول غیر متناوب. کارکنان با تجربه طولانی مدت ما خوشحال است که با شما مشورت!
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما: