Hielscher Ultrasound Technology

Ultrasonic Synthesis ng Nanodiamonds

  • Dahil sa matinding nito mga cavitational puwersa, kapangyarihan ultratunog ay isang promising na pamamaraan upang makabuo ng 001Micron at nano-ang laki ng mga diamonds mula sa grapayt.
  • Micro - at nano-mala-kristal na diamante maaari synthesized sonicating ang isang suspensyon ng grapayt sa organic na likido sa mga presyon at temperatura ng kuwarto.
  • Ultrasonic ay din helpful kasangkapan para sa katatapos lamang na pagproseso ng mga synthesized nano Diamante, tulad ng Ultrasound disperses pagbibigay, deagglomerates at functionalizes ng nano particle napaka-epektibo.

Ultrasonics para sa paggamot ng Nanodiamond

Nanodiamonds (din tinatawag na pinagsabugan Diamante (DND) o ultradispersed Diamante (UDD)) ay isang espesyal na anyo ng carbon nanomaterials nakilala sa kakaibang mga katangian – gaya nito sala-sala istraktura, nito malaking ibabaw, pati na rin ang mga natatanging optical at magnetic katangian – at bukod-tangi na mga application. Ang mga katangian ng mga partikulo ng ultradispersed ay gumawa ng mga materyal na makabagong compounds para sa paglikha ng nobelang materyales sa pambihirang function. Ang laki ng mga partikulo ng brilyante sa mga uling ay tungkol sa mga 5nm.

Ultrasonic Synthesis ng Nanodiamonds

Sa ilalim ng matinding pwersa, tulad ng sonication o pinagsabugan, grapayt ay maaaring transformed sa brilyante.

Ultrasonically Synthesized Nanodiamonds

Ang pagbubuo ng mga diyamante ay isang larangan ng mahahalagang pananaliksik tungkol sa siyensya at komersyal na mga interes. Ang karaniwang ginagamit na proseso para sa pagbubuo ng mga partikulo ng micro mala-kristal at nano mala-kristal na brilyante ay ang pamamaraan ng high-pressure-mataas na temperatura (HPHT). Pamamagitan ng ang paraan na ito, ang kinakailangang proseso presyon ng sampu-sampung libo-libong mga atmospheres at temperatura ng higit sa 2000K ay binuo upang makabuo ng mga pangunahing bahagi ng ang pandaigdigang supply ng industriyal na brilyante. Ang transpormasyon ng grapayt papunta brilyante, sa pangkalahatang mataas na pamimilit at mataas na temperatura ang kailangan, at katalista ay ginagamit upang madagdagan ang ani ng brilyante.
Ang mga requirement na kailangan para sa pagbabago ay maaaring binuo masyadong mahusay sa paggamit ng Ultratunog ng mataas na kapangyarihan (= ang low frequency, mataas na iting ultratunog):

Ultrasonic cavitation

Ultrasound sa likido ay sanhi ng mga lokal na matinding epekto. Kapag sonicating ang mga likido sa mataas ng paglabas, ang mga alon ng tunog na palaganapin sa likidong media ay magreresulta sa alternating high-pressure (compression) at mga cycles ng mababa ang presyon (rarefaction), kasama ang mga rate depende sa dalas. Sa panahon ng mga mababa ang presyon na cycle, ang mataas na iting ultrasonic waves ay lumikha ng mga maliit na vacuum bula o kahungkagan sa likido. Kapag ang mga bula ay matatamo ng isang aklat na kung saan ay hindi na nila saluhin ang enerhiya, marahas sila pagbagsak sa panahon ng isang high-pressure cycle. Pangkaraniwang bagay na ito ay termed cavitation. Sa panahon ng implosion napakataas na temperatura (approx. 5, 000K) at pamimilit (approx. 2, 000atm) ay umabot sa kanilang lugar. Ang implosion ng bilog nang cavitation ay resulta din sa likidong jet ng hanggang 280 m/s bilis. (Suslick 1998) Ito ay malinaw na micro - at nano mala-kristal Diamante ay maaaring binuo sa larangan ng ultrasonic cavitation.

Ang mga kahilingan ng impormasyon




Tandaan natin Patakaran sa privacy.


Ultrasonic Procedure para sa pagbubuo ng mga Nanodiamonds

De facto, ang pag-aaral ng Khachatryan et al. (2008) ay nagpapakita na brilyante microcrystals maaari din ay binuo sa pamamagitan ng Ultrasound ng isang suspensyon ng grapayt sa organic na likido sa mga presyon at temperatura ng kuwarto. Bilang cavitation likido, isang pormula ng mabango oligomers ay naging choosen dahil sa presyon ng mababang lunod singaw nito at ang mataas na temperatura ng kumukulong. Sa likidong ito, ang natatanging dalisay grapayt pulbos – kasama ang mga partikulo sa hanay ng pagitan ng 100-200 μm – nasuspinde. Sa mga eksperimento ni Kachatryan et al., ang timbang ng solido-likido ratio ay 1:6, ang cavitation densidad ng likido ay 1.1g cm-3 sa 25° C. Ang pinakamataas na iting ultrasonic sa ng sonoreactor ay naging 75-80W cm-2 katumbas na isang tunog presyon ng malawak ng 15-16 bar.
Ito ay nakamit ng humigit-kumulang ay isang 10% grapayt na brilyante pagbabalik-loob. Ang Diamante ay halos ipinamahagi ng mono may isang napaka matalim, mahusay na dinisenyo na sukat sa hanay ng mga 6 o 9μm ± 0.5μm, may kubiko, mala-kristal morpolohiya at mataas na kadalisayan.

Ultrasonically synthesized Diamante (SEM ng mga larawan): mataas na kapangyarihan ultratunog ay nagbibigay ng ang enerhiya na kinakailangan upang ibuyo nanodiamonds' synthsis

SEM ng mga imahe ng ang ultrasonically synthesized Diamante: Magpakita ng mga larawan (a) at (b) sample serye 1, (c) at (d) ang sampol serye 2. [Khachatryan et al. 2008]

Ang mga gastos ng micro - at nanodiamonds na nagawa sa pamamagitan ng ang paraan na ito ay tinatayang na maging competitive sa mga high-pressure-mataas na temperatura (HPHT) na proseso. Dahil dito, ultratunog ng malikhaing mga alternatibo para sa pagbubuo ng micro - at nano-diyamante (Khachatryan et al. 2008), lalo na kapag ang produksyon proseso ng nanodiamonds maaaring SEO-optimize sa pamamagitan ng karagdagang imbestigasyon. Maraming parametro tulad malawak, presyon, temperatura, cavitation likido, at konsentrasyon dapat iksaminin tumpak upang tuklasin ang matamis na lugar ng ultrasonic nanodiamond synthesis.
Ni ang resulta nakakamit sa pagsasama-sama ng mga nanodiamonds, karagdagang ultrasonically nabuo cavitation nag-aalok ang potensyal para sa pagbubuo ng iba pang mahalagang compounds, tulad ng mga kubiko boron nitride, carbon nitride, atbp (Khachatryan et al. 2008)
Dagdag pa rito, ito ay maaaring posible upang lumikha ng mga brilyante nanowires at nanorods mula sa multi-maliliit na carbon nanotubes (MWCNTs) sa ilalim ng ultrasonic pag-iilaw. Brilyante nanowires mga one-dimensional analogues ng bulk brilyante. Dahil sa mga nito mataas na nababanat modulus, ratio ng lakas sa timbang, at ang mas madali na maaaring functionalized ang ibabaw nito, brilyante ay natagpuan na ang pinakamainam na materyal para sa mga disenyo ng nanomechanical. (Sun et al. 2004)

Ultrasonic Dispersing ng Nanodiamonds

Bilang na inilarawan, ang deagglomeration at ang kahit na bahagyang laki pamamahagi sa ang medium ay mahahalaga para sa matagumpay na pagsasamantala sa nanodiamonds' ng mga kakaibang katangian.
pagkakawatak-watak at Deagglomeration pamamagitan ng Ultrasound ay resulta ng ultrasonic cavitation. Nang isiniwalat ng likido sa ultrasound ang mga alon ng tunog na palaganapin sa likido ay magreresulta sa alternating high-pressure at mababa ang presyon ng mga cycles. Angkop dito ang mechanical stress sa mga attracting pwersa sa pagitan ng mga indibidwal na mga partikulo. Sanhi ng ultrasonic cavitation sa likido liquid jet mataas na bilis ng hanggang sa 1000km/hr (approx 600mph). Naturang jet ay pindutin ang likido sa mataas na presyon sa pagitan ng mga partikulo at ihiwalay ang mga ito mula sa isa 't isa. Maliliit na partikulo ay pinabilis ng mga likidong jet at mabangga sa mataas na bilis. Dahil dito, ultratunog isang epektibong paraan para sa mga dispersing kundi pati na rin para sa Paggiling ng 001Micron-laki at sub 001Micron-laki particle.
Halimbawa, nanodiamonds (karaniwang laki ng tungkol sa mga 4nm) at polystyrene ay maaaring pakawalan sa cyclohexane upang makakuha ng isang espesyal na composite. Sa kanilang pag-aaral, Chipara et al. (2010) inihanda composites ng polystyrene at nanodiamonds, na naglalaman ng nanodiamonds sa isang hanay sa pagitan ng 0 at 25% ng timbang. Para makakuha ng kahit pagkakawatak-watak, sila ay sonicated ang solusyon para sa 60 min may Hielscher ni UIP1000hd (1kW).

Ultrasonically na tinulungan ng Functionalization ng Nanodiamonds

Para sa mga functionalization ng kumpletong ibabaw ng bawat nano ang laki particle, sa ibabaw ng mga tinga dapat ay magagamit para sa mga kemikal na reaksyon. Ang ibig sabihin nito ay isang kahit at pino na pagkakawatak-watak ay kailangan tulad ng mga partikulo ng mahusay na nakakalat ay napapaligiran ng isang layer ng boundary ng molecule na akit sa ibabaw ng tinga. Upang makakuha ng mga bagong grupo ng functional sa ibabaw ng nanodiamonds', ang boundary layer ay may na nawasak o tinanggal. Ang prosesong ito ng pahinga at pag-alis ng boundary na layer ay maaaring isagawa ng makabagong.
Ultratunog ipinakilala sa likido bumubuo ng iba 't ibang matinding epekto tulad ng cavitation, dinala ang mga lokal na napakataas na temperatura hanggang sa 2000 K at likidong jet ng hanggang sa 1000 km/hr. (Suslick 1998) ang mga kadahilanan ng stress na madaraig ang mga attracting pwersa (hal. Van der Waals pwersa) at sa mga molecule na functional sa ibabaw ng mga tinga sa functionalize, hal. nanodiamonds' ibabaw.

Under powerful ultrasonic irradiation (e.g. with Hielscher's UIP2000hdT) it becomes possible to synthesis, deagglomerate and functionalize nanodiamonds efficiently.

Pamamaraan 1: Graphic ng ang sa lugar ng kinaroroonan-deagglomeration at ibabaw ng functionalization ng nanodiamonds (Liang 2011)

Ang mga eksperimento sa Bead-Assisted sonik pagkakawatak-watak (BASD) paggamot ay pinapakita ng promising resulta para sa ibabaw funcionalization ng nanodiamonds na rin. Gayon, ay ginagamit upang ipatupad ang ultrasonic kuwintas (hal. maliit ang laki karamik butil gaya ng mga beads sa ZrO2) cavitational pwersang papunta sa mga nanodiamond particle. Ang deagglomeration ay nagaganap dahil sa mga interparticular na banggaan sa pagitan ng mga partikulo ng nanodiamond at ang ZrO2 kuwintas.
Dahil sa mas mahusay na pagkakaroon ng particle na ibabaw, para sa mga reaksyon ng mga kemikal tulad ng mga Boran pagbabawas, arylation o silanization, isang ultrasonic o BASD (tinulungan ng rosaryo sonik pagkakawatak-watak) pre-paggamot para sa dispersing layunin ay inirerekomenda. Pamamagitan ultrasonic Dispersing at Deagglomeration ang kemikal na reaksyon ay maaaring magpapatuloy mas ganap.

Kapag ang mga mataas na kapangyarihan, mababang dalas ultratunog ay ipinakikilala sa isang daluyan ng likido, cavitation ay nabuo.

Ultrasonic caviatation resulta sa matinding temperatura at presyon differentials at high-speed likido jet. Gayon, kapangyarihan ultratunog ay isang paraan ng pagproseso ng matagumpay para sa paghahalo at nakatayo ang mga application.

Makipag-ugnay sa amin / tanungin para sa karagdagang impormasyon

Makipag-usap sa amin tungkol sa iyong mga kinakailangan sa pagproseso. Inirerekomenda namin ang mga pinaka-angkop setup at pagproseso parameter para sa inyong proyekto.





Mangyaring tandaan natin Patakaran sa privacy.


Panitikan/mga reperensya

  • Chipara, A. C. et al.: Thermal na katangian ng nanodiamond partikulo ay naglaho sa polystyrene. HESTEC 2010.
  • El-sabihin, K. M.: Nanodiamonds bilang isang sistema ng paghahatid ng bawal na gamot: aplikasyon at magsisipag-aral. Sa J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; pp. 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et al.: transpormasyon ng grapayt na brilyante ay sapilitan sa pamamagitan ng ultrasonic cavitation. Sa: Diamond & Kaugnay na materyal 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A.: Ang istraktura at reaktibiti ng nanoscale diamond. Sa: J Mater Chem 18, 2008; pp. 1485-1492.
  • Liang, Y.: Deagglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamant mittels thermochemischer und mechanochemischer Methoden. Disertasyon Julius-Maximilian Universität Würzburg 2011.
  • Osawa, E.: Monodisperse single nanodiamond particulates. Sa: Dalisay Appl Chem 80/7, 2008; pp. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. et al.: ang bentahe ng polimer Composites sa pinagsabugan ng mga partikulo ng Nanodiamond para sa mga medikal na mga application. Sa: Sa Biomimetics; pp. 298-320.
  • Araw, L.; Gong, J.; Zhu, D.; Zhu, Z.; Niya, S.: Diamond Nanorods mula sa Carbon Nanotubes. Sa: Advanced materyales 16/2004. pp. 1849-1853.
  • Suslick, K.S.: Kirk-Othmer Encyclopedia ng kemikal teknolohiya. 4th ed. J. Wiley & Anak: New York; 26, 1998; pp. 517-541.

Nanodiamonds – Paggamit at aplikasyon

Ang mga butil ng nanodiamond ay hindi matatag dahil sa kanilang zeta-potensyal. Gayon, sila ay madalas mataas na anyo aggregates. Isang karaniwang application ng nanodiamonds ay gamitin sa abrasives, pagputol at buli mga kasangkapan at heat sink. Isa pang mga potensyal na paggamit ay ang application ng nanodiamonds bilang tagahatid ng bawal na gamot para sa mga pharmaceutical na aktibong bahagi (cf. Pramatarova). Pamamagitan ng Ultrasound, una nanodiamonds ay synthesized mula sa grapayt at ikalawa, ang nanodiamonds na bumabagabag tending sa agglomeration ay maaaring maging pantay-pantay ipinamahagi sa media ng likido (e.g. sa pagawa ng isang buli ahente).