Tehon ultraääni hiukkasten käsittelyyn: sovelluksen huomautukset

Ominaisuuksiensa ilmaisemiseksi täydellisesti hiukkaset on deagglomeroitu ja dispergoitu tasaisesti siten, että hiukkaset’ Surface on käytettävissä. Tehokkaat ultraäänivoimat tunnetaan luotettavina dispergointi- ja jyrsintätyökaluina, jotka nostavat hiukkaset submikroni- ja nanokokoon. Lisäksi sonikaatio mahdollistaa hiukkasten muokkaamisen ja funktionalisoinnin esimerkiksi päällystämällä nanohiukkasia metallikerroksella.

Alla on valikoima hiukkasia ja nesteitä ja niihin liittyviä suosituksia, miten materiaalia käsitellään jauhamiseksi, hajottamiseksi, deagglomeroitumiseksi tai hiukkasten muokkaamiseksi ultraäänihomogenisaattorilla.

Kuinka valmistaa jauheet ja hiukkaset voimakkaalla sonikaatiolla.

Aakkosjärjestyksessä:

Aerosil

Ultraäänisovellus:
Silica Aerosil OX50 -hiukkasten dispersiot Millipore-vedessä (pH 6) valmistettiin dispergoimalla 5,0 g jauhetta 500 ml: aan vettä käyttämällä korkean intensiteetin ultraääniprosessoria UP200S (200W; 24kHz). Piidioksididispersiot valmistettiin tislattuun vesiliuokseen (pH = 6) ultraäänisäteilytyksessä UP200S 15 minuutin ajan, minkä jälkeen sekoitetaan voimakkaasti 1 tunnin ajan. HCl:ää käytettiin pH:n säätämiseen. Dispersioiden kiintoainepitoisuus oli 0,1 % (w/v).
Laitteen suositus:
UP200S
Viite / tutkimuspaperi:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): Luonnollisten ja lämpöherkkien polymeerien yhdistelmä hienojen piidioksididispersioiden flokkulaatiossa. Kansainvälinen hiilihydraattikemian lehti 2013.

Al₂O₃-vesi Nanofluidit

Ultraäänisovellus:
Al₂O₃-veden nanonesteet voidaan valmistaa seuraavasti: Punnitse ensin Al: n massa₂O₃ nanohiukkaset digitaalisella elektronisella tasapainolla. Laita sitten Al₂O₃ nanohiukkaset punnittuun tislattuun veteen vähitellen ja sekoittavat Al₂O₃-veden seos. Sonikoidaan seosta jatkuvasti 1 tunnin ajan ultraäänianturityyppisellä laitteella UP400S (400W, 24kHz) nanohiukkasten tasaisen dispersion tuottamiseksi tislattuun veteen.
Nanofluidit voidaan valmistaa eri fraktioissa (0,1%, 0,5% ja 1%). Pinta-aktiivisen aineen tai pH:n muutoksia ei tarvita.
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Kokeellinen tutkimus nanofluidien virtauksesta mikromallissa huokoisena väliaineena. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77-84.

Alumiinioksidin (Al2O3) ultraäänidispersio johtaa merkittävään hiukkaskoon pienenemiseen ja tasaiseen dispersioon.

Böömillä päällystetyt piidioksidihiukkaset

Ultraäänisovellus:
Piidioksidihiukkaset päällystetään Boehmite-kerroksella: Täydellisen puhtaan pinnan saamiseksi ilman orgaanisia aineita hiukkaset kuumennetaan 450 ° C: seen. Kun hiukkaset on jauhettu agglomeraattien hajottamiseksi, valmistetaan 6-tilavuusprosenttinen vesisuspensio (≈70 ml), joka stabiloidaan pH-arvoon 9 lisäämällä kolme tippaa ammoniumliuosta. Suspensio deagglomeroidaan sitten ultraäänellä, jossa on UP200S amplitudilla 100% (200 W) 5 minuutin ajan. Kun liuos oli lämmitetty yli 85 °C:seen, siihen lisättiin 12,5 g alumiinisekbutoksidia. Lämpötila pidetään 85-90 °C:ssa 90 minuutin ajan, ja suspensiota sekoitetaan magneettisekoittimella koko toimenpiteen ajan. Tämän jälkeen suspensiota sekoitetaan jatkuvasti, kunnes se on jäähtynyt alle 40 °C:seen. Sitten pH-arvo säädettiin arvoon 3 lisäämällä suolahappoa. Välittömästi sen jälkeen suspensio ultrasonicoidaan jäähauteessa. Jauhe pestään laimentamalla ja sen jälkeen sentrifugoimalla. Supernatantin poistamisen jälkeen hiukkaset kuivataan kuivausuunissa 120 °C:ssa. Lopuksi hiukkasille tehdään lämpökäsittely 300 °C:ssa 3 tunnin ajan.
Laitteen suositus:
UP200S
Viite / tutkimuspaperi:
Wyss, H. M. (2003): Tiivistettyjen hiukkasgeelien mikrorakenne ja mekaaninen käyttäytyminen. Väitöskirja, Swiss Federal Institute of Technology, 2003. s.71.

Kadmium(II)-tioasetamidin nanokomposiittisynteesi

Ultraäänisovellus:
Kadmium (II)-tioasetamidinanokomposiitit syntetisoitiin polyvinyylialkoholin läsnä ollessa ja ilman sonokemiallista reittiä. Sonokemiallista synteesiä (sonosynteesiä) varten 0,532 g kadmium (II) asetaattidihydraattia (Cd (CH3COO)2,2H2O), 0,148 g tioasetamidia (TAA, CH3CSNH2) ja 0,664 g kaliumjodidia (KI) liuotettiin 20 ml: aan kaksoistislattua deionisoitua vettä. Tämä ratkaisu sonikoitiin suuritehoisella anturityyppisellä ultraäänilaitteella UP400S (24 kHz, 400W) huoneenlämmössä 1 tunnin ajan. Reaktioseoksen sonikoinnin aikana lämpötila nousi 70-80 ° C: seen mitattuna rauta-konstantiniini-termoelementillä. Tunnin kuluttua muodostui kirkkaan keltainen sakka. Se eristettiin sentrifugoimalla (4 000 rpm, 15 min), pestiin kahdesti tislatulla vedellä ja sitten absoluuttisella etanolilla jäännösepäpuhtauksien poistamiseksi ja kuivattiin lopuksi ilmassa (saanto: 0,915 g, 68%). Joulukuu s.200°C. Polymeerisen nanokomposiitin valmistamiseksi 1,992 g polyvinyylialkoholia liuotettiin 20 ml: aan kahdesti tislattua deionisoitua vettä ja lisättiin sitten edellä mainittuun liuokseen. Tämä seos säteilytettiin ultraäänellä UP400S 1 tunnin ajan, kun muodostui kirkkaan oranssi tuote.
SEM-tulokset osoittivat, että PVA: n läsnä ollessa hiukkasten koot pienenivät noin 38 nm: stä 25 nm: iin. Sitten syntetisoimme kuusikulmaisia CdS-nanohiukkasia, joilla oli pallomainen morfologia polymeerisen nanokomposiittin, kadmium(II)-tioasetamidin/PVA: n lämpöhajoamisesta lähtöaineena. CdS-nanohiukkasten koko mitattiin sekä XRD:llä että SEM:llä ja tulokset olivat hyvin yhteneviä keskenään.
(2013) havaitsivat myös, että polymeerinen Cd(II)-nanokomposiitti on sopiva esiaste kadmiumsulfidinanohiukkasten valmistukseen, joilla on mielenkiintoisia morfologioita. Kaikki tulokset paljastivat, että ultraäänisynteesiä voidaan käyttää menestyksekkäästi yksinkertaisena, tehokkaana, edullisena, ympäristöystävällisenä ja erittäin lupaavana menetelmänä nanomittakaavan materiaalien synteesiin ilman erityisolosuhteita, kuten korkeaa lämpötilaa, pitkiä reaktioaikoja ja korkeaa painetta.
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Kadmium-tioasetamidinanokomposiittien synteesi ja karakterisointi. Int. J. Nanosci. Nanoteknologia. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO₃

Ultraäänisovellus:
Nanosaostuneen CaCO: n ultraäänipinnoite₃ (NPCC) steariinihapolla suoritettiin sen dispersion parantamiseksi polymeerissä ja taajaman vähentämiseksi. 2g päällystämätöntä nanosaostettua CaCO:ta₃ (NPCC) on sonikoitu UP400S 30 ml:ssa etanolia. 9 paino-% steariinihappoa on liuotettu etanoliin. Etanoli ja staeriinihappo sekoitettiin sitten sonifioituun suspensioon.
Laitteen suositus:
UP400S halkaisijaltaan 22 mm: n sonotrodilla (H22D) ja virtauskennolla jäähdytysvaipalla
Viite / tutkimuspaperi:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Ultraäänen vaikutukset nanosaostuneen CaCO3: n päällystämisessä steariinihapolla. Aasian ja Tyynenmeren kemiantekniikan lehti 4/5, 2009. 807-813.

selluloosan nanokiteet

Ultraäänisovellus:
Selluloosan nanokiteet (CNC), jotka on valmistettu eukalyptusselluloosa-CNC: stä: Eukalyptusselluloosasta valmistettuja selluloosan nanokiteitä modifioitiin reaktiolla metyyliadipoyylikloridin, CNCm: n tai etikka- ja rikkihapon seoksen CNCa: n kanssa. Siksi pakastekuivatut CNC: t, CNCm ja CNCa dispergoitiin uudelleen puhtaisiin liuottimiin (EA, THF tai DMF) 0,1 paino-%, magneettisella sekoittamisella yön yli 24 ± 1 °C: ssa, jota seurasi 20 minuutin sonikaatio koetintyyppisellä ultraäänilaitteella UP100H. Sonikaatio suoritettiin 130 W / cm² intensiteetti 24 ± 1 °C:ssa. Tämän jälkeen CNC-dispersioon lisättiin CAB siten, että lopullinen polymeeripitoisuus oli 0,9 paino-%.
Laitteen suositus:
UP100H
Viite / tutkimuspaperi:
Blachechen, L. S.; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V.; Petri, D. F. S. (2013): Selluloosa-nanokiteiden kolloidisen stabiilisuuden vuorovaikutus ja niiden dispergoituvuus selluloosa-asetaattibutyraattimatriisissa. Selluloosa 20/3, 2013. 1329-1342.

Ceriumnitraatilla seostettu silaani

Ultraäänisovellus:
Metallialustoina käytettiin kylmävalssattuja hiiliteräslevyjä (6,5 cm 6,5 cm 0,3 cm; kemiallisesti puhdistettu ja mekaanisesti kiillotettu). Ennen pinnoitteen levitystä paneelit puhdistettiin ultraäänellä asetonilla ja puhdistettiin sitten emäksisellä liuoksella (0,3molL 1 NaOH-liuos) 60 ° C: ssa 10 minuutin ajan. Ennen substraatin esikäsittelyä pohjamaalina käytettävä tyypillinen formulaatio, joka sisälsi 50 osaa γ-glysidoksipropyylitrimetoksisilaania (γ-GPS), laimennettiin noin 950 osalla metanolia pH:ssa 4,5 (säädetty etikkahapolla) ja sallittiin silaanin hydrolyysi. Seostetun silaanin valmistusmenetelmä ceriumnitraattipigmenteillä oli sama, paitsi että metanoliliuokseen lisättiin 1, 2, 3 paino-% ceriumnitraattia ennen (γ-GPS) lisäämistä, sitten tämä liuos sekoitettiin potkurisekoittimeen nopeudella 1600 rpm 30 minuutin ajan huoneenlämpötilassa. Sitten dispersioita sisältävää ceriumnitraattia sonikoitiin 30 minuutin ajan 40 ° C: ssa ulkoisella jäähdytyshauteella. Ultrasonication-prosessi suoritettiin ultraäänilaitteella UIP1000hd (1000W, 20 kHz) tuloultraääniteholla noin 1 W/ml. Substraatin esikäsittely suoritettiin huuhtelemalla kutakin paneelia 100 sekunnin ajan sopivalla silaaniliuoksella. Käsittelyn jälkeen paneelien annettiin kuivua huoneenlämmössä 24 tuntia, minkä jälkeen esikäsitellyt paneelit päällystettiin kaksipakkausisella amiinikovetetulla epoksilla. (Epon 828, kuori Co.) tehdä 90 μm märkäkalvon paksuus. Epoksipinnoitettujen paneelien annettiin kovettua 1 tunti 115 °C:ssa epoksipinnoitteiden kovettumisen jälkeen; Kuivakalvon paksuus oli noin 60μm.
Laitteen suositus:
UIP1000hd
Viite / tutkimuspaperi:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Ceriumnitraattia sisältävien silaaniesikäsittelyjen sähkökemialliset vaikutukset epoksipinnoitetun teräksen katodisiin sidosominaisuuksiin. Lehti adheesiotieteestä ja -tekniikasta 27/22, 2013. 2411–2420.

Savi: dispersio / fraktiointi

Ultraäänisovellus:
Hiukkaskoon fraktiointi: Eristäminen < 1 μm:n hiukkaset 1–2 μm:n hiukkasista, saven kokoiset hiukkaset (< 2 μm) on erotettu ultraäänikentässä ja soveltamalla erilaisia sedimentaationopeuksia.
Saven kokoiset hiukkaset (< 2 μm) erotettiin ultraäänellä, jonka energiansyöttö oli 300 J ml^-1 (1 min) Käyttämällä koetintyyppistä ultraäänihajotinta UP200S (200W, 24kHz) varustettu halkaisijaltaan 7 mm sonotrode S7: llä. Ultraäänisäteilytyksen jälkeen näytettä sentrifugoitiin nopeudella 110 x g (1000 rpm) 3 minuutin ajan. Laskeutusvaihetta (fraktiointilepoa) käytettiin seuraavaksi tiheysfraktioinnissa kevyiden tiheysfraktioiden eristämiseksi, ja saatiin kelluva faasi (< 2 μm:n fraktio) siirretään toiseen sentrifugointiputkeen ja sentrifugoidaan 440 x g:ssa (2000 rpm) 10 minuutin ajan erottamiseksi < 1 μm:n fraktio (supernatantti) 1-2 μm:n fraktiosta (sedimentti). Supernatantti, joka sisältää < 1 μm:n fraktio siirretään toiseen sentrifugointiputkeen ja 1 ml:n MgSO:n lisäämisen jälkeen₄ sentrifugoidaan nopeudella 1410 x g (4000 rpm) 10 minuutin ajan muun veden dekantoimiseksi.
Näytteen ylikuumenemisen välttämiseksi toimenpide toistettiin 15 kertaa.
Laitteen suositus:
UP200S S7:n kanssa tai UP200St ja S26d7
Viite / tutkimuspaperi:
Jakubowska, J. (2007): Kasteluvesityypin vaikutus maaperän orgaanisen aineen (SOM) fraktioihin ja niiden vuorovaikutukseen hydrofobisten yhdisteiden kanssa. Väitöskirja Martin-Luther University Halle-Wittenberg, 2007.

Savi: epäorgaanisen saven kuorinta

Ultraäänisovellus:
Epäorgaaninen savi kuorittiin pullulaanipohjaisten nanokomposiittien valmistamiseksi pinnoitteen dispersiota varten. Siksi kiinteä määrä pullulaania (4 paino-% märkäpohjaa) liuotettiin veteen 25 ° C: ssa 1 tunnin ajan kevyesti sekoittaen (500 rpm). Samaan aikaan savijauhe, jonka määrä vaihteli välillä 0,2 ja 3,0 paino-%, dispergoidaan veteen voimakkaasti sekoittaen (1000 rpm) 15 minuutin ajan. Tuloksena oleva dispersio ultrasonisoitiin UP400S (teho_Max = 400 W; taajuus = 24 kHz) ultraäänilaite, joka on varustettu titaanisonotrodilla H14, kärjen halkaisija 14 mm, amplitudi_Max = 125 μm; pinnan voimakkuus = 105 Wcm^-2) seuraavissa olosuhteissa: 0,5 sykliä ja 50 % amplitudi. Ultraäänihoidon kesto vaihteli kokeellisen suunnittelun mukaan. Orgaanista pullulaaniliuosta ja epäorgaanista dispersiota sekoitettiin sitten keskenään kevyesti sekoittaen (500 rpm) vielä 90 minuutin ajan. Sekoittamisen jälkeen näiden kahden komponentin pitoisuudet vastasivat epäorgaanisen ja orgaanisen aineen (I/O) suhdetta, joka vaihteli välillä 0,05–0,75. Na: n kokojakauma vesidispersiossa⁺-MMT-savet ennen ja jälkeen ultraäänikäsittelyn arvioitiin IKO-Sizer CC-1 nanopartikkelianalysaattorilla.
Kiinteälle määrälle savea tehokkaimman sonikaatioajan todettiin olevan 15 minuuttia, kun taas pidempi ultraäänihoito lisää P'O: ta₂ arvo (reaggregaation vuoksi), joka laskee jälleen korkeimmalla sonikaatioajalla (45 min), oletettavasti sekä verihiutaleiden että taktoidien pirstoutumisen vuoksi.
Introzzin väitöskirjassa omaksutun kokeellisen asetelman mukaan energiayksikön tuotto on 725 Ws ml^-1 laskettiin 15 minuutin hoidolle, kun taas pidennetty 45 minuutin ultraääniaika tuotti yksikköenergiankulutuksen 2060 Ws ml^-1. Tämä mahdollistaisi melko suuren energiamäärän säästämisen koko prosessin ajan, mikä lopulta heijastuu lopullisiin läpimenokustannuksiin.
Laitteen suositus:
UP400S sonotrodin H14 kanssa
Viite / tutkimuspaperi:
Introzzi, L. (2012): Korkean suorituskyvyn biopolymeeripinnoitteiden kehittäminen elintarvikepakkaussovelluksiin. Väitöskirja, Milanon yliopisto, 2012.

Sähköä johtava muste

Ultraäänisovellus:
Johtava muste valmistettiin dispergoimalla Cu+C- ja Cu+CNT-hiukkaset dispergointiaineilla sekoitettuun liuottimeen (julkaisu IV). Dispergointiaineet olivat kolme suurimolekyylipainoista dispergointiainetta, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 ja DISPERBYK-2012, jotka BYK Chemie GmbH on suunnitellut vesipohjaisiin hiilimustapigmenttidispersioihin. Pääliuottimena käytettiin deionisoitua vettä (DIW). Rinnakkaisliuottimina käytettiin etyleeniglykolimonometyylieetteriä (EGME) (Sigma-Aldrich), etyleeniglykolimonobutyylieetteriä (EGBE) (Merck) ja n-propanolia (Honeywell Riedel-de Haen).
Sekoitettua suspensiota sonikoitiin 10 minuutin ajan jäähauteessa käyttäen UP400S ultraääniprosessori. Sen jälkeen suspensio annettiin asettua tunniksi, jota seurasi dekantointi. Ennen linkouspinnoitusta tai tulostusta suspensio sonikoitiin ultraäänihauteessa 10 minuutin ajan.
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Forsman, J. (2013): Co-, Ni- ja Cu-nanohiukkasten tuotanto vetypelkistyksen avulla. VTT:n väitöstutkimus 2013.

Ultrasonication on erittäin tehokas hiukkaskoon pienentämiseen ja pigmenttien leviämiseen mustesuihkumusteessa.

Kupari fatlosyaniini

Ultraäänisovellus:
Metalloftalosyaanien hajoaminen
Kuparifatlosyaniini (CuPc) sonikoidaan vedellä ja orgaanisilla liuottimilla ympäristön lämpötilassa ja ilmakehän paineessa hapettimen läsnä ollessa katalysaattorina käyttäen 500 W: n ultraäänilaitetta UIP500hd läpivirtauskammiolla. Sonikaatiointensiteetti: 37–59 W / cm², näyteseos: 5 ml näytettä (100 mg/l), 50 D/D vettä, jossa on koloformia ja pyridiiniä 60 %:lla ultraääniamplitudista. Reaktiolämpötila: 20°C ilmakehän paineessa.
Tuhoutumisnopeus jopa 95% 50 minuutin kuluessa sonikaatiosta.
Laitteen suositus:
UIP500hd

Dibutyryylikitiini (DBCH)

Ultraäänisovellus:
Pitkät polymeeriset makromolekyylit voidaan rikkoa ultraäänellä. Ultraäänellä avustettu moolimassan vähentäminen mahdollistaa ei-toivottujen sivureaktioiden tai sivutuotteiden erottamisen välttämisen. Uskotaan, että ultraäänihajoaminen, toisin kuin kemiallinen tai terminen hajoaminen, on ei-satunnainen prosessi, jossa pilkkominen tapahtuu suunnilleen molekyylin keskellä. Tästä syystä suuremmat makromolekyylit hajoavat nopeammin.
Kokeet suoritettiin ultraäänigeneraattorilla UP200S varustettu sonotrode S2: lla. Ultraääniasetus oli 150 W: n tehonsyötöllä. Käytettiin dibutyryylikitiinin liuoksia dimetyyliasetamidissa edellisen pitoisuutena 0,3 g/100 cm3, jonka tilavuus oli 25 cm3. Sonotrode (ultraäänianturi / sarvi) upotettiin polymeeriliuokseen 30 mm pinnan alapuolella. Liuos laitettiin termostaatilla varustettuun vesihauteeseen, jota pidettiin 25 °C:ssa. Jokainen liuos säteilytettiin ennalta määrätyn ajan. Tämän ajan kuluttua liuos laimennettiin 3 kertaa ja sille tehtiin koon poissulkemiskromatografia-analyysi.
Esitetyt tulokset osoittavat, että dibutyryylikitiiniä ei tuhota tehon ultraäänellä, mutta polymeeri hajoaa, mikä ymmärretään kontrolloiduksi sonokemialliseksi reaktioksi. Siksi ultraääntä voidaan käyttää dibutyryylikitiinin keskimääräisen moolimassan vähentämiseen ja sama koskee painon keskiarvon ja keskimääräisen moolimassan suhdetta. Havaittuja muutoksia tehostaa ultraäänitehon ja sonifikaation keston lisääntyminen. Alkumoolimassalla oli myös merkittävä vaikutus DBCH:n hajoamisen laajuuteen tutkituissa sonifikaatio-olosuhteissa: mitä suurempi alkuperäinen moolimassa, sitä suurempi hajoamisaste.
Laitteen suositus:
UP200S
Viite / tutkimuspaperi:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Dibuyryylichitiinin ultraäänihajoaminen. Puolan kitiiniyhdistys, monografia XI, 2006. 123-128.

Ferrosiinijauhe

Ultraäänisovellus:
Sonokemiallinen reitti SWNCNT: iden valmistamiseksi: Piidioksidijauhe (halkaisija 2–5 mm) lisätään liuokseen, jossa on 0,01 mol% ferroseenia p-ksyleenissä, jota seuraa sonikaatio UP200S varustettu titaanikärkianturilla (sonotrode S14). Ultrasonication suoritettiin 20 min. huoneenlämpötilassa ja ilmakehän paineessa. Ultraäänellä avustetulla synteesillä tuotettiin erittäin puhtaita SWCNT: itä piidioksidijauheen pinnalle.
Laitteen suositus:
UP200S ultraäänianturilla S14
Viite / tutkimuspaperi:
Srinivasan C.(2005): SOUND-menetelmä yksiseinäisten hiilinanoputkien synteesiin ympäristöolosuhteissa. Nykyinen tiede 88/ 1, 2005. 12-13.

Lentotuhka / Metakaoliniitti

Ultraäänisovellus:
Uuttokoe: 100 ml liuotusliuosta lisättiin 50 grammaan kiinteää näytettä. Sonikaatiointensiteetti: enintään 85 W / cm² kanssa UP200S 20 °C:n vesihauteessa.
Geopolymerointi: Lietteeseen sekoitettiin UP200S ultraäänihomogenisaattori geopolymerointia varten. Sonikaatiointensiteetti oli enintään 85 W / cm². Jäähdytystä varten sonikaatio suoritettiin jäävesihauteessa.
Tehon ultraäänen käyttö geopolymerointiin johtaa muodostuneiden geopolymeerien puristuslujuuden lisääntymiseen ja lujuuden lisääntymiseen lisääntyneellä sonikaatiolla tiettyyn aikaan asti. Metakaoliniitin ja lentotuhkan liukenemista emäksisiin liuoksiin tehostettiin ultraäänellä, kun enemmän Al ja Si vapautuivat geelifaasiin polykondensaatiota varten.
Laitteen suositus:
UP200S
Viite / tutkimuspaperi:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): Ultraäänitehostettu geopolymerointi. Materiaalitieteen lehti 39/2, 2004. 571-580

grafeeni

Ultraäänisovellus:
Puhtaita grafeenilevyjä voidaan valmistaa suurina määrinä, kuten Stengl et ai. (2011) ei-stoikiometrisen TiO: n tuotannon aikana₂ grafeenin nanokomposiitti suspension lämpöhydrolyysillä grafeenin nanosheeteillä ja titania peroxo -kompleksilla. Puhtaat grafeenin nanosheetit valmistettiin luonnollisesta grafiitista tehon ultraäänellä 1000W: n ultraääniprosessorilla UIP1000hd korkeapaineisessa ultraäänireaktorikammiossa 5 barg: ssa. Saaduille grafeenilevyille on tunnusomaista suuri ominaispinta-ala ja ainutlaatuiset elektroniset ominaisuudet. Tutkijat väittävät, että ultraäänellä valmistetun grafeenin laatu on paljon korkeampi kuin Hummerin menetelmällä saatu grafeeni, jossa grafiitti kuoritaan ja hapetetaan. Koska ultraäänireaktorin fyysisiä olosuhteita voidaan valvoa tarkasti ja olettaen, että grafeenin pitoisuus seostuksena vaihtelee välillä 1 - 0,001%, grafeenin tuotanto jatkuvassa järjestelmässä kaupallisessa mittakaavassa on mahdollista.
Laitteen suositus:
UIP1000hd
Viite / tutkimuspaperi:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-grafeenin nanokomposiitti korkean suorituskyvyn fotokatalyytteinä. Julkaisussa: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. s. 25209-25218.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää grafeenin ultraäänituotannosta ja valmistuksesta!

grafeenioksidi

Ultraäänisovellus:
Grafeenioksidikerrokset (GO) on valmistettu seuraavalla reitillä: 25 mg grafeenioksidijauhetta lisättiin 200 ml: aan deionisoitua vettä. Sekoittamalla saatiin epähomogeeninen ruskea suspensio. Tuloksena olevat suspensiot sonikoitiin (30 min, 1,3 × 105J) ja kuivauksen jälkeen (373 K: ssa) tuotettiin ultraäänellä käsitelty grafeenioksidi. FTIR-spektroskopia osoitti, että ultraäänikäsittely ei muuttanut grafeenioksidin funktionaalisia ryhmiä.
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Voi, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): Lämpö- ja ultraäänikäsittelyn vaikutus grafeenioksidinanoarkkien muodostumiseen. Korean fyysisen seuran lehti 4/56, 2010. s. 1097-1102.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää ultraäänigrafeenin kuorinnasta ja valmistuksesta!

Karvaiset polymeerinanohiukkaset hajottamalla poly(vinyylialkoholia)

Ultraäänisovellus:
Yksinkertainen yksivaiheinen menettely, joka perustuu vesiliukoisten polymeerien sonokemialliseen hajoamiseen vesiliuoksessa hydrofobisen monomeerin läsnä ollessa, johtaa toiminnallisiin karvaisiin polymeerihiukkasiin jäännöksettömässä seerumissa. Kaikki polymeroinnit suoritettiin 250 ml: n kaksiseinäisessä lasireaktorissa, joka oli varustettu ohjauslevyillä, lämpötila-anturilla, magneettisella sekoitintangolla ja Hielscherillä 200-LUKU ultraääniprosessori (200 W, 24 kHz), joka on varustettu S14-titaanisonotrodilla (halkaisija = 14 mm, pituus = 100 mm).
Poly(vinyylialkoholi) (PVOH) -liuos valmistettiin liuottamalla tarkka määrä PVOH:ta veteen yön yli 50 °C:ssa voimakkaasti sekoittaen. Ennen polymerointia PVOH-liuos sijoitettiin reaktorin sisään ja lämpötila säädettiin haluttuun reaktiolämpötilaan. PVOH-liuosta ja monomeeriä puhdistettiin erikseen 1 tunnin ajan argonilla. Tarvittava määrä monomeeriä lisättiin tipoittain PVOH-liuokseen voimakkaasti sekoittaen. Tämän jälkeen argonin puhdistus poistettiin nesteestä ja ultrasonication UP200S: llä aloitettiin 80%: n amplitudilla. Tässä yhteydessä on huomattava, että argonin käyttö palvelee kahta tarkoitusta: (1) hapen poistamista ja (2) sitä tarvitaan ultraäänikavitaatioiden luomiseen. Näin ollen jatkuva argonvirtaus olisi periaatteessa hyödyllinen polymeroinnille, mutta liiallista vaahtoamista tapahtui; Tässä noudattamamme menettely vältti tämän ongelman ja riitti tehokkaaseen polymerointiin. Näytteet poistettiin määräajoin gravimetrian, molekyylipainojakaumien ja/tai hiukkaskokojakaumien konversion seuraamiseksi.
Laitteen suositus:
200-LUKU
Viite / tutkimuspaperi:
Smeets, N. M. B.; E-Rramdani, M.; Van Hal, R. C. F.; Gomes Santana, S.; Quéléver, K.; Meuldijk, J.; Van Herk, JA. M.; Heuts, J. P. A. (2010): Yksinkertainen yksivaiheinen sonokemiallinen reitti kohti toiminnallisia karvaisia polymeerinanohiukkasia. Pehmeä aine, 6, 2010. 2392-2395.

HiPco-SWCNT:t

Ultraäänisovellus:
HiPco-SWCNT:iden dispersio UP400S:llä: 5 ml:n injektiopullossa 0,5 mg hapetettuja HiPcoTM SWCNT:itä (0,04 mmol hiiltä) suspendoitiin ultraääniprosessorilla 2 ml:aan deionisoitua vettä UP400S mustan suspension tuottamiseksi (0,25 mg/ml SWCNT:tä). Tähän suspensioon lisättiin 1,4 μl PDDA-liuosta (20 paino-%, molekyylipaino = 100 000–200 000) ja seosta sekoitettiin pyörteessä 2 minuutin ajan. Lisäsonikoinnin jälkeen 5 minuutin vesihauteessa nanoputkisuspensio sentrifugoitiin 5000 g: ssa 10 minuutin ajan. Supernatantti otettiin AFM-mittauksia varten ja funktionalisoitiin myöhemmin siRNA:lla.
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Jung, A. (2007): Hiilinanoputkiin perustuvat toiminnalliset materiaalit. Väitöskirja Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Hydroksiapatiitti biokeraaminen

Ultraäänisovellus:
Nano-HAP:n synteesiä varten 40 ml liuosta, jossa on 0,32 M Ca(NO)₃)² ⋅ 4H₂O laitettiin pieneen dekantterilasiin. Liuoksen pH säädettiin sitten arvoon 9,0 noin 2,5 ml:lla ammoniumhydroksidia. Ratkaisu sonikoitiin sitten ultraääniprosessorilla UP50H (50 W, 30 kHz) varustettu sonotrode MS7: llä (7 mm: n sarven halkaisija), joka on asetettu enintään 100%: n amplitudiin 1 tunniksi. Ensimmäisen tunnin lopussa 60 ml liuosta, jossa oli 0,19 M [KH₂PO₄] lisättiin sitten hitaasti tipoittain ensimmäiseen liuokseen toisen tunnin ultraäänisäteilytyksen aikana. Sekoitusprosessin aikana pH-arvo tarkistettiin ja pidettiin arvossa 9, kun taas Ca/P-suhde pidettiin 1,67:ssä. Tämän jälkeen liuos suodatetaan sentrifugoimalla (~2000 g), minkä jälkeen saatu valkoinen sakka suhteutetaan useisiin näytteisiin lämpökäsittelyä varten. Näytesarjoja tehtiin kaksi, joista ensimmäinen koostui kahdestatoista näytteestä lämpökäsittelyä varten putkiuunissa ja toinen viidestä näytteestä mikroaaltokäsittelyä varten
Laitteen suositus:
UP50H
Viite / tutkimuspaperi:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): Lämpö- ja ultraäänivaikutus nanometrin mittakaavan hydroksiapatiitin biokeraamisen muodostumisessa. Kansainvälinen nanolääketieteen lehti 6, 2011. 2083-2095.

Ultraäänellä pelkistetty ja dispergoitu kalsiumhydroksiapatiitti

Epäorgaaninen fullereenin kaltainen WS₂ nanohiukkaset

Ultraäänisovellus:
Ultrasonication epäorgaanisen fullereenin (IF) kaltaisen WS: n elektrodiposition aikana₂ Nikkelimatriisissa olevat nanohiukkaset johtavat tasaisempaan ja kompaktimpaan pinnoitteeseen. Lisäksi ultraäänen käytöllä on merkittävä vaikutus metallikerrokseen sisällytettyjen hiukkasten painoprosenttiin. Näin ollen paino-% IF-WS: stä₂ nikkelimatriisin hiukkaset kasvavat 4,5 paino-%:sta (kalvoissa, joita kasvatetaan vain mekaanisessa sekoituksessa) noin 7 paino-%:iin (kalvoissa, jotka on valmistettu sonikaatiossa 30 W cm: ssä)^-2 ultraäänen intensiteetistä).
Ni/IF-WS₂ nanokomposiittipinnoitteet kerrostettiin elektrolyyttisesti tavallisesta nikkeli-Watts-kylvystä, johon teollisuusluokan IF-WS₂ (epäorgaaniset fullereenit-WS₂) lisättiin nanohiukkasia.
Kokeessa IF-WS₂ lisättiin nikkeliwattielektrolyytteihin ja suspensioita sekoitettiin intensiivisesti magneettisekoittimella (300 rpm) vähintään 24 tunnin ajan huoneenlämmössä ennen koodipositiokokeita. Välittömästi ennen elektrodipositioprosessia suspensiot altistettiin 10 minuutin ultraääniesikäsittelylle kasautumisen välttämiseksi. Ultraäänisäteilytystä varten UP200S koetintyyppinen ultraäänilaite, jossa oli sonotrode S14 (14 mm: n kärjen halkaisija), säädettiin 55%: n amplitudilla.
Koodipositiokokeissa käytettiin lieriömäisiä lasikennoja, joiden tilavuus oli 200 ml. Pinnoitteet kerrostettiin tasaisille kaupallisille miedoille teräksisille (luokka St37) katodeille, joiden koko oli 3 cm². Anodi oli puhdasta nikkelikalvoa (3cm²) sijoitettu aluksen sivulle katodia vasten. Anodin ja katodin välinen etäisyys oli 4 cm. Substraatit rasvataan, huuhdellaan kylmällä tislatulla vedellä, aktivoidaan 15-prosenttisessa HCl-liuoksessa (1 min) ja huuhdellaan uudelleen tislatulla vedellä. Sähkökoodaus suoritettiin vakiovirran tiheydellä 5,0 A dm^-2 1 tunnin ajan tasavirtalähteellä (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350). Yhtenäisen hiukkaspitoisuuden ylläpitämiseksi irtotavaraliuoksessa elektrodipositioprosessin aikana käytettiin kahta sekoitusmenetelmää: mekaaninen sekoitus magneettisekoittimella (ω = 300 rpm), joka sijaitsee solun pohjassa, ja ultraääni koetintyyppisellä ultraäänilaitteella UP200S. Ultraäänianturi (sonotrode) upotettiin suoraan liuokseen ylhäältä ja sijoitettiin tarkasti työ- ja vastaelektrodien väliin siten, että suojausta ei ollut. Sähkökemialliseen järjestelmään suunnatun ultraäänen intensiteettiä vaihteli säätämällä ultraääniamplitudia. Tässä tutkimuksessa värähtelyamplitudi säädettiin 25, 55 ja 75%: iin jatkuvassa tilassa, mikä vastaa ultraääni-intensiteettiä 20, 30 ja 40 W cm^-2 vastaavasti mitattuna ultraäänitehomittariin kytketyllä prosessorilla (Hielscher Ultrasonics). Elektrolyytin lämpötila pidettiin 55 ° C: ssa termostaatin avulla. Lämpötila mitattiin ennen jokaista koetta ja sen jälkeen. Ultraäänienergian aiheuttama lämpötilan nousu ei ylittänyt 2–4◦C. Elektrolyysin jälkeen näytteet puhdistettiin ultraäänellä etanolissa 1 minuutin ajan löyhästi adsorboituneiden hiukkasten poistamiseksi pinnalta.
Laitteen suositus:
UP200S ultraäänisarvella / sonotrode S14: llä
Viite / tutkimuspaperi:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): Epäorgaanisten fullereenimaisten WS2-nanohiukkasten koodipositio sähkökerrostuneessa nikkelimatriisissa ultraääniagitaation vaikutuksesta. Sähkökimica Acta 114, 2013. 859-867.

Lateksin synteesi

Ultraäänisovellus:
P(St-BA)-lateksin valmistus
P(St-BA)-poly(styreeni-r-butyyliakrylaatti)P(St-BA)-lateksihiukkaset syntetisoitiin emulsiopolymeroinnilla pinta-aktiivisen aineen DBSA:n läsnä ollessa. 1 g DBSA:ta liuotettiin ensin 100 ml:aan vettä kolmikaulaisessa pullossa ja liuoksen pH-arvo säädettiin arvoon 2,0. DBSA-liuokseen kaadettiin sekoitettuja monomeerejä 2,80 g St ja 8,40 g BA initiaattorin AIBN (0,168 g) kanssa. O / W-emulsio valmistettiin magneettisella sekoituksella 1 tunnin ajan, jota seurasi sonikaatio UIP1000hd varustettu ultraäänisarvella (anturi / sonotrode) vielä 30 minuutin ajan jäähauteessa. Lopuksi polymerointi suoritettiin 90 ° C: ssa öljyhauteessa 2 tunnin ajan typpiilmakehässä.
Laitteen suositus:
UIP1000hd
Viite / tutkimuspaperi:
Poly(3,4-eteenidioksitiofeeni)epoly(styreenisulfonihaposta) (PEDOT:PSS) johdettujen joustavien johtavien kalvojen valmistus kuitukangasalustalle. Materiaalikemia ja fysiikka 143, 2013. 143-148.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää lateksin sonosynteesistä!

Lyijyn poisto (Sono-uutto)

Ultraäänisovellus:
Lyijyn ultraääniuutto saastuneesta maaperästä:
Ultraääniliuotuskokeet suoritettiin ultraäänilaitteella UP400S titaaniäänianturilla (halkaisija 14 mm), joka toimii 20 kHz: n taajuudella. Ultraäänianturi (sonotrode) kalibroitiin kalorimetrisesti ultraääniintensiteetillä, joka oli asetettu arvoon 51 ± 0,4 W cm^-2 kaikille sono-huuhtoutumiskokeille. Sonouuttokokeet termostaatoitiin käyttämällä tasapohjaista vaippalasikennoa 25 ± 1 °C:ssa. Kolmea järjestelmää käytettiin maaperän liuotusliuoksina (0,1 l) sonikaatiossa: 6 ml 0,3 mol L: ää^-2 etikkahappoliuosta (pH 3,24), 3-prosenttista (v/v) typpihappoliuosta (pH 0,17) ja puskuriliuosta etikkahappoa/asetaattia (pH 4,79), joka on valmistettu sekoittamalla 60 ml 0f 0,3 mol L^-1 etikkahappo, jossa on 19 ml 0,5 mol l^-1 NaOH. Sono-uuttoprosessin jälkeen näytteet suodatettiin suodatinpaperilla suotovesiliuoksen erottamiseksi maaperästä, minkä jälkeen suotovesiliuos oli lyijyelektrodipositio ja maaperän pilkkominen ultraäänen levittämisen jälkeen.
Ultraäänen on osoitettu olevan arvokas työkalu lyijyn suotoveden lisäämisessä saastuttavasta maaperästä. Ultraääni on myös tehokas menetelmä huuhtoutuvan lyijyn poistamiseksi maaperästä lähes kokonaan, mikä johtaa paljon vähemmän vaaralliseen maaperään.
Laitteen suositus:
UP400S sonotrodin H14 kanssa
Viite / tutkimuspaperi:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Ultraääniuutto ja sähkökemiallinen käsittely yhdistettynä lyijynpoistomaahan. Sähkökemiallisten järjestelmien uusien materiaalien lehti 10, 2007. 195-199.

Nanohiukkassuspension valmistus

Ultraäänisovellus:
Nanopartikkelisuspensioiden valmistukseen käytettiin paljaita nTiO2- (5nm siirtoelektronimikroskopialla (TEM)) ja nZnO: ta (20nm TEM: llä) ja polymeeripäällysteisiä nTiO2- (3-4nm TEM: llä) ja nZnO: ta (3-9 nm TEM: llä). NP: iden kiteinen muoto oli anataasi nTiO2: lle ja amorfinen nZnO: lle.
0.1 g nanopartikkelijauhetta punnittiin 250 ml:n dekantterilasiin, joka sisälsi muutaman tipan deionisoitua (DI) vettä. Nanohiukkaset sekoitettiin sitten ruostumattomasta teräksestä valmistetulla lastalla, ja dekantterilasi täytettiin 200 ml: aan DI-vedellä, sekoitettiin ja sitten ultrasonisoitiin 60 sekunnin ajan 90%: n amplitudilla Hielscherin kanssa UP200S ultraääniprosessori, joka tuottaa 0,5 g / l varastosuspension. Kaikki varastosuspensiot pidettiin enintään kaksi päivää 4 °C:ssa.
Laitteen suositus:
UP200S tai UP200St
Viite / tutkimuspaperi:
Petosa, A. R. (2013): Metallioksidinanohiukkasten kuljetus, laskeuma ja aggregaatio tyydyttyneissä rakeisissa huokoisissa väliaineissa: vesikemian, keräimen pinnan ja hiukkaspinnoitteen rooli. Väitöskirja McGill University Montreal, Quebec, Kanada 2013. 111-153.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja nanohiukkasten ultraäänidispersiosta!

Magnetiitin nanohiukkasten saostuminen

Ultraäänisovellus:
Magnetiitti (Fe₃O₄) nanohiukkasia tuotetaan saostamalla samanaikaisesti rauta(III)kloridiheksahydraatin ja rauta(II)sulfaattiheptahydraatin vesiliuosta, jonka moolisuhde on Fe3+/Fe2+ = 2:1. Rautaliuos saostetaan väkevällä ammoniumhydroksidilla ja natriumhydroksidilla. Saostumisreaktio suoritetaan ultraäänisäteilytyksessä, syöttämällä reagenssit kapviataatiovyöhykkeen läpi ultraäänivirtausreaktorikammiossa. pH-gradientin välttämiseksi saostinta on pumpattava liikaa. Magnetiitin hiukkaskokojakauma on mitattu fotonikorrelaatiospektroskopialla. Ultraäänen aiheuttama sekoitus pienentää keskimääräistä hiukkaskokoa 12-14 nm: stä noin 5-6 nm: iin.
Laitteen suositus:
UIP1000hd virtauskennoreaktorilla
Viite / tutkimuspaperi:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid. ICVT, TU-Clausthal. Juliste esitetty GVC:n vuosikokouksessa 2004.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): Jatkuvan sonokemiallisen saostusreaktorin toimintaparametrit. Kohta 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. huhtikuu 2006.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänisateesta!

Nikkelijauheet

Ultraäänisovellus:
Ni-jauheiden suspension valmistaminen polyelektrolyytillä, jonka pH on emäksinen (liukenemisen estämiseksi ja NiO-rikastettujen lajien kehittymisen edistämiseksi pinnalla), akryylipohjaisella polyelektrolyytillä ja tetrametyyliammoniumhydroksidilla (TMAH).
Laitteen suositus:
UP200S
Viite / tutkimuspaperi:
Mora, M.; Lennikov, V.; Amaveda, H.; Angurel, L. A.; de la Fuente, G. F.; Bona, M. T.; Pormestari, C.; Andres, J. M.; Sanchez-Herencia, J. (2009): Suprajohtavien pinnoitteiden valmistus rakenteellisille keraamisille laatoille. Sovellettu suprajohtavuus 19/ 3, 2009. 3041-3044.

PBS – Lyijysulfidin nanohiukkassynteesi

Ultraäänisovellus:
Huoneenlämpötilassa 0,151 g lyijyasetaattia (Pb(CH3COO)2,3H2O) ja 0,03 g TAA:ta (CH3CSNH2) lisättiin 5 ml:aan ionista nestettä, [EMIM] [EtSO4], ja 15 ml kaksoistislattua vettä 50 ml:n dekantterilasissa, joka asetettiin ultraäänisäteilyyn UP200S 7 minuutin ajan. Ultraäänianturin / sonotrode S1: n kärki upotettiin suoraan reaktioliuokseen. Muodostunut tummanruskea värisuspensio sentrifugoitiin sakan poistamiseksi ja pestiin kaksi kertaa kaksoistislatulla vedellä ja etanolilla reagoimattomien reagenssien poistamiseksi. Ultraäänen vaikutuksen tutkimiseksi tuotteiden ominaisuuksiin valmistettiin vielä yksi vertailunäyte, joka piti reaktioparametrit vakioina, paitsi että tuote valmistetaan jatkuvasti sekoittaen 24 tunnin ajan ilman ultraäänisäteilytystä.
Ultraääniavusteista synteesiä vesipitoisessa ionisessa nesteessä huoneenlämpötilassa ehdotettiin PbS-nanohiukkasten valmistukseen. Tämä huoneenlämpöinen ja ympäristöystävällinen vihreä menetelmä on nopea ja malliton, mikä lyhentää synteesiaikaa huomattavasti ja välttää monimutkaiset synteettiset menetelmät. Valmistetuissa nanoklustereissa näkyy valtava 3,86 eV:n sininen siirtymä, joka johtuu hyvin pienestä hiukkasten koosta ja kvanttikoossapitovaikutuksesta.
Laitteen suositus:
UP200S
Viite / tutkimuspaperi:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): PbS-nanohiukkasten helppo ja huoneenlämpöinen valmistelu ja karakterisointi vesipitoisessa [EMIM] [EtSO4] ionisessa nesteessä ultraäänisäteilyllä. Korean kemian seuran tiedote 29/ 1, 2008. 53-56.

Puhdistetut nanoputket

Ultraäänisovellus:
Puhdistetut nanoputket suspendoitiin sitten 1,2-dikloorietaaniin (DCE) sonikaatiolla suuritehoisella ultraäänilaitteella UP400S, 400 W, 24 kHz) pulssitilassa (jaksoissa) mustan värisen suspension tuottamiseksi. Agglomeroitujen nanoputkien niput poistettiin myöhemmin sentrifugointivaiheessa 5 minuutin ajan nopeudella 5000 rpm.
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Witte, P. (2008): Amfifiiliset fullereenit biolääketieteellisiin ja optoelektronisiin sovelluksiin. Väitöskirja Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

SAN/CNT-komposiitti

Ultraäänisovellus:
CNT: iden hajottamiseksi SAN-matriisiin käytettiin Hielscher-UIS250V sonotrodilla koetintyyppiseen sonikaatioon. Ensimmäiset CNT: t dispergoitiin 50 ml: aan tislattua vettä sonikaatiolla noin 30 minuutin ajan. Liuoksen stabiloimiseksi SDS lisättiin suhteessa ~ 1% liuoksesta. Tämän jälkeen saatu CNT: n vesidispersio yhdistettiin polymeerisuspensioon ja sekoitettiin 30 minuutin ajan mekaanisen sekoittimen Heidolph RZR 2051 -sekoittimen kanssa ja sitten sonikoidaan toistuvasti 30 minuutin ajan. Analyysia varten SAN-dispersiot, jotka sisälsivät eri pitoisuuksia CNT:itä, valettiin teflonmuotoon ja kuivattiin huoneenlämmössä 3–4 päivää.
Laitteen suositus:
UIS250v
Viite / tutkimuspaperi:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zikaanit, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Styreeni-akrylaatti/hiilinanoputkinanokomposiitit: mekaaniset, termiset ja sähköiset ominaisuudet. Julkaisussa: Viron tiedeakatemian julkaisuja 61/ 3, 2012. 172–177.

Piikarbidin (SiC) nanojauhe

Ultraäänisovellus:
Piikarbidi (SiC) nanojauhe deagglomeroitiin ja jaettiin maalin tetrahydrofuraaniliuokseen Hielscherin avulla UP200S suuritehoinen ultraääniprosessori, joka toimii akustisella tehotiheydellä 80 W / cm². Piikarbidin deaglomerointi suoritettiin aluksi puhtaassa liuottimessa pesuaineen kanssa, minkä jälkeen siihen lisättiin osia maalista. Koko prosessi kesti 30 minuuttia upotuspinnoitukseen ja 60 minuuttia silkkipainatusta varten valmistettujen näytteiden osalta. Seos jäähdytettiin riittävästi ultrasonoinnin aikana liuottimen kiehumisen välttämiseksi. Ultrasonicationin jälkeen tetrahydrofuraani haihdutettiin pyörivässä höyrystimessä ja kovete lisättiin seokseen sopivan viskositeetin saamiseksi tulostusta varten. Saadun komposiitin piikarbidipitoisuus oli 3 paino-% upotuspinnoitusta varten valmistetuissa näytteissä. Silkkipainoa varten valmistettiin kaksi näyte-erää, joiden piikarbidipitoisuus oli 1 – 3 % painoa alustavissa kulumis- ja kitkatesteissä ja 1,6 – 2,4 % paino-% komposiittien hienosäätöön kulumis- ja kitkatestien tulosten perusteella.
Laitteen suositus:
UP200S
Viite / tutkimuspaperi:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): Elastinen langankiristin ei-jatkuvalla kulumisenestonanokomposiittikuviolla. Polypropeeni & Tekstiilit Itä-Euroopassa 17/ 1, 2009. 91-96.

SWNT yksiseinäiset hiilinanoputket

Ultraäänisovellus:
Sonokemiallinen synteesi: 10 mg SWNT ja 30 ml 2% MCB liuos 10 mg SWNT ja 30ml 2% MCB liuos, UP400S Sonikaatiointensiteetti: 300 W / cm2, sonikoinnin kesto: 5h
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): Yksinkertainen tapa reagoida kemiallisesti yksiseinämäisiin hiilinanoputkiin orgaanisilla materiaaleilla ultraäänellä. Nanokirjeet 1/ 7, 2001. 361–363.

Tioloidut SWCNT: t

Ultraäänisovellus:
25 mg tioloituja SWCNT-yhdisteitä (2,1 mmol hiiltä) suspendoitiin 50 ml:aan deionisoitua vettä käyttäen 400 W:n ultraääniprosessoria (UP400S). Tämän jälkeen suspensio annettiin juuri valmistetulle Au(NP)-liuokselle ja seosta sekoitettiin 1 tunnin ajan. Au(NP)-SWCNT:t uutettiin mikrosuodatuksella (selluloosanitraatti) ja pestiin perusteellisesti deionisoidulla vedellä. Suodos oli punaista, koska pieni Au(NP) (keskimääräinen halkaisija ≈ 13 nm) pystyi tehokkaasti läpäisemään suodatinkalvon (huokoskoko 0,2 μm).
Laitteen suositus:
UP400S
Viite / tutkimuspaperi:
Jung, A. (2007): Hiilinanoputkiin perustuvat toiminnalliset materiaalit. Väitöskirja Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / Perliittikomposiitti

Ultraäänisovellus:
TiO2/perliittikomposiittimateriaalit valmistettiin. Aluksi 5 ml titaanisopropoksidia (TIPO), Aldrich 97%, liuotettiin 40 ml: aan etanolia, Carlo Erba, ja sekoitettiin 30 minuutin ajan. Sitten lisättiin 5 g perliittiä ja dispersiota sekoitettiin 60 minuutin ajan. Seos homogenoitiin edelleen ultraäänikärjen sonikaattorilla UIP1000hd. 1 Wh: n kokonaisenergiaa käytettiin sonikaatioaikaan 2 minuutin ajan. Lopuksi liete laimennetaan etanolilla, jolloin saadaan 100 ml suspensiota, ja saatu neste nimettiin lähtöliuokseksi (PS). Valmistettu PS oli valmis käsiteltäväksi liekkisuihkupyrolyysijärjestelmän kautta.
Laitteen suositus:
UIP1000hd
Viite / tutkimuspaperi:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): TiO2/perliittikomposiittien yksivaiheinen synteesi liekkisuihkupyrolyysillä ja niiden fotokatalyyttinen käyttäytyminen. Kansainvälinen Photoenergy-lehti 2013.

Voimakas ultraääni yhdistettynä nesteisiin tuottaa voimakasta kavitaatiota. Äärimmäiset kavitaatiovaikutukset luovat hienojauheisia lietteitä, joiden hiukkaset ovat kooltaan submikroni- ja nano-alueella. Lisäksi hiukkasten pinta-ala aktivoituu. Mikrosuihku- ja shockwave-iskuilla ja hiukkasten välisillä törmäyksillä on merkittäviä vaikutuksia kiinteiden aineiden kemialliseen koostumukseen ja fysikaaliseen morfologiaan, mikä voi dramaattisesti parantaa sekä orgaanisten polymeerien että epäorgaanisten kiinteiden aineiden kemiallista reaktiivisuutta.

“Äärimmäiset olosuhteet romahtavien kuplien sisällä tuottavat erittäin reaktiivisia lajeja, joita voidaan käyttää eri tarkoituksiin, esimerkiksi polymeroinnin aloittamiseen ilman lisättyjä initiaattoreita. Toisena esimerkkinä haihtuvien organometallien esiasteiden sonokemiallinen hajoaminen korkean kiehumispisteen liuottimissa tuottaa nanorakenteisia materiaaleja eri muodoissa, joilla on korkea katalyyttinen aktiivisuus. Nanorakenteiset metallit, seokset, karbidit ja sulfidit, nanometrikolloidit ja nanorakenteiset tuetut katalyytit voidaan kaikki valmistaa tällä yleisellä reitillä.”

[Suslick/ Hinta 1999: 323]

Kirjallisuus/viitteet

• Suslick, K. S.; Price, GJ (1999): Ultraäänen sovellukset materiaalikemiaan. Vuosi. Pastori Mater. Sci. 29, 1999. 295-326.
• Adam K.Budniak, Niall A.Killilea, Szymon J.Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Kuorittu CrPS4, jolla on lupaava valonjohtavuus. Small Vol.16, numero1. 9. tammikuuta 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Molekyylikiteiden sonofragmentaatio. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic, M., Fawcett D. (2011): Lämpö- ja ultraäänivaikutus nanometrin mittakaavan hydroksiapatiittibiokeraamisen muodostumisessa. Int J Nanolääketiede. 2011; 6: 2083–2095.