Nanodiamondit, jotka on dispergoitu vesisuspensioon sonikaatiolla

Nanodiamond-dispersiot ovat tehokkaita ja tuotetaan nopeasti ultraäänidispersoreilla. Nanodiamondien ultraäänideaggregaatio ja dispersio voidaan suorittaa luotettavasti vesisuspensiossa. Ultraäänidispersiotekniikka käyttää suolaa pH: n muokkaamiseen ja on siten helppo, edullinen ja epäpuhtauksista vapaa tekniikka, jota voidaan helposti käyttää teollisessa mittakaavassa.

Nanodiamondit voivat olla tehokkaita ja luotettavasti dispergoituja Hielscherin ultraäänilaitteilla.

Miten ultraäänijyrsintä ja nanodiamondien dispersio toimivat?

Ultraäänidispersio käyttää itse nanodiamondeja jyrsintäaineena. Suuritehoisten ultraääniaaltojen tuottama akustinen kavitaatio luo nopean nestevirran. Nämä nestevirrat kiihdyttävät lietteen hiukkasia (esim. timantteja) niin, että hiukkaset törmäävät jopa 280 km/s ja hajoavat pieniksi nanokokoisiksi hiukkasiksi. Tämä tekee ultraäänimyllystä ja dispersiosta helpon, edullisen ja epäpuhtauksista vapaan tekniikan, joka deagglomeroi nanodiamondin luotettavasti nanokokoisiksi hiukkasiksi, jotka ovat stabiileja kolloidisen vesiliuoksen kanssa laajalla pH-alueella. Suolaa (natriumkloridia) käytetään nanodiamondien stabiloimiseen vesipitoisessa lietteessä.

Ultraääni Nanodiamond Milling Excels Bead Mills

Koetintyyppiset ultraäänilaitteet ovat erittäin tehokkaita myllyjä ja ovat vakiintunut jyrsintätekniikka nanodiamond-suspensioiden laajamittaiseen tuotantoon teollisessa mittakaavassa. Koska ultraäänimyllyt käyttävät nanodiamondeja jyrsintäaineena, kontaminaatiota jyrsintäaineiden kautta, esimerkiksi zirkoniumhelmistä, vältetään kokonaan. Sen sijaan ultraäänikavitaatiovoimat kiihdyttävät hiukkasia niin, että nanodiamondit törmäävät väkivaltaisesti toisiinsa ja hajoavat tasaiseen nanokokoon. Tämä ultraäänellä indusoitu hiukkasten välinen törmäys on erittäin tehokas ja luotettava menetelmä tasaisesti jakautuneiden nanodispersioiden tuottamiseksi.
Ultraäänidispersio- ja deaggregaatiomenetelmässä käytetään vesiliukoisia, myrkyttömiä ja saastuttamattomia lisäaineita, kuten natriumkloridia tai sakkaroosia pH: n säätelyyn ja ultraäänidispersion stabilointiin. Nämä natriumkloridin tai sakkaroosin kiderakenteet toimivat lisäksi jyrsintäväliaineina, mikä tukee ultraäänijyrsintämenettelyä. Kun jyrsintäprosessi on valmis, nämä lisäaineet voidaan helposti poistaa yksinkertaisella huuhtelulla vedellä, mikä on huomattava etu prosessikeraamisiin helmiin verrattuna. Perinteisessä helmijyrsinnässä, kuten attritoreissa, käytetään liukenemattomia keraamisia jyrsintäaineita (esim. palloja, helmiä tai helmiä), joiden kovettuneet jäännökset saastuttavat lopullisen dispersion. Jyrsintäaineiden aiheuttaman kontaminaation poistaminen edellyttää monimutkaista jälkikäsittelyä ja on aikaa vievää sekä kallista.

Ultraäänidispergointitekniikka tuottaa tehokkaasti vesipitoisia nanodiamond-suspensioita, joilla on kapea hiukkaskokojakauma.
(Tutkimus ja grafiikka: ©Turcheniuk et ai., 2016)

Esimerkillinen protokolla ultraääninanodiamond-dispersiolle

Nanodiamondien suola-avusteinen ultraäänideaggregaatio vedessä:
Seos, jossa oli 10 g natriumkloridia ja 0,250 g nanodiamond-jauhetta, jauhettiin lyhyesti käsin posliinilaastilla ja survimella ja laitettiin 20 ml: n lasipulloon yhdessä 5 ml: n DI-veden kanssa. Valmistettu näyte sonikoitiin käyttämällä koetintyyppistä ultraäänilaitetta 100 minuutin ajan 60%: n lähtöteholla ja 50%: n käyttöjaksolla. Sonikoinnin jälkeen näyte jaettiin tasaisesti kahden 50 ml:n muovisen Falcon-sentrifugiputken kesken ja dispergoitiin tislattuun veteen kokonaistilavuuteen (2 × 50 ml). Jokainen näyte sentrifugoitiin Eppendorf-sentrifugilla 5810-R nopeudella 4000 rpm ja 25 °C 10 minuutin ajan, ja kirkas supernatantti heitettiin pois. Tämän jälkeen märät ND-sakat dispergoidaan uudelleen tislattuun veteen (kokonaistilavuus 100 ml) ja sentrifugoidaan toisen kerran nopeudella 12000 rpm ja 25 °C:ssa 1 tunnin ajan. Jälleen kerran kirkas supernatantti heitettiin pois ja märät nanodiamond-saostumat dispergoitiin uudelleen, tällä kertaa 5 ml: aan tislattua vettä karakterisointia varten. Standardi AgNO3-määritys osoitti, että Cl puuttuu kokonaan^- suola-avusteisissa ultraäänellä deagoituneissa nanodiamondeissa, jotka on pesty tislatulla vedellä kahdesti edellä kuvatulla tavalla. Veden haihduttamisen jälkeen näytteistä havaittiin mustien kiinteiden nanodiamond-sirujen muodostumista, joiden saanto oli ∼200 mg tai 80% alkuperäisestä nanodiamond-massasta. (katso kuva alla)
(vrt. Turcheniuk et al., 2016)

Kuivattu näyte ja ultraäänellä dispergoidut nanodiamondit.
(Tutkimus ja grafiikka: ©Turcheniuk et ai., 2016)

Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet nanodiamond-dispersioille

Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkean suorituskyvyn ultraäänijyrsintä- ja dispergointilaitteita raskaisiin sovelluksiin, kuten nanodiamond-lietteiden, kiillotusaineiden ja nanokomposiittien valmistukseen. Hielscherin ultraäänilaitteita käytetään maailmanlaajuisesti nanomateriaalien dispergointiin vesipitoisiin kolloidisiin suspensioihin, polymeereihin, hartseihin, pinnoitteisiin ja muihin korkean suorituskyvyn materiaaleihin.
Hielscherin ultraäänidispersorit ovat luotettavia ja tehokkaita matalien tai korkeiden viskositeettien käsittelyssä. Syöttömateriaaleista ja kohdennetusta lopullisesta hiukkaskoosta riippuen ultraääniintensiteetti voidaan säätää tarkasti optimaalisten prosessitulosten saavuttamiseksi.
Viskoosien tahnojen, nanomateriaalien ja korkeiden kiinteiden pitoisuuksien käsittelemiseksi ultraäänidispersorin on kyettävä tuottamaan jatkuvasti korkeita amplitudeja. Hielscherin ultraääni’ Teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudeja jatkuvassa käytössä täydellä kuormituksella. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa 24/7-toiminnassa. Mahdollisuus käyttää ultraäänidispersoria suurilla amplitudilla ja säätää amplitudia tarkasti on välttämätöntä ultraääniprosessiolosuhteiden mukauttamiseksi erittäin täytettyjen nanolietteiden, nanovahvistettujen polymeeriseosten ja nanokomposiittien optimaaliseen muotoiluun.
Ultraäänia amplitudi lisäksi paine on toinen erittäin tärkeä prosessiparametri. Kohonneissa paineissa ultraäänikavitaatioiden ja sen leikkausvoimien voimakkuus voimistuu. Hielscherin ultraäänireaktorit voidaan paineistaa, jolloin saadaan tehostettuja sonikaatiotuloksia.
Prosessien seuranta ja tietojen tallennus ovat tärkeitä prosessien jatkuvan standardoinnin ja tuotteiden laadun kannalta. Kytkettävät paine- ja lämpötila-anturit johtavat ultraäänigeneraattoriin ultraäänidispersioprosessin seuraamiseksi ja ohjaamiseksi. Kaikki tärkeät käsittelyparametrit, kuten ultraäänienergia (netto + yhteensä), lämpötila, paine ja aika, protokollataan automaattisesti ja tallennetaan sisäänrakennetulle SD-kortille. Käyttämällä automaattisesti tallennettuja prosessitietoja voit tarkistaa aiemmat sonikaatioajot ja arvioida prosessin tuloksia.
Toinen käyttäjäystävällinen ominaisuus on digitaalisten ultraäänijärjestelmiemme selaimen kaukosäädin. Etäselaimen ohjaimella voit käynnistää, pysäyttää, säätää ja seurata ultraääniprosessoriasi etänä mistä tahansa.
Ota meihin yhteyttä nyt saadaksesi lisätietoja korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreistamme jyrsintään ja nanodispersioihin!
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: