Nanodiamants dispersés dans une suspension aqueuse par sonication

Les dispersions de nanodiamants sont produites efficacement et rapidement à l'aide de disperseurs à ultrasons. La désagrégation et la dispersion par ultrasons des nanodiamants peuvent être réalisées de manière fiable dans une suspension aqueuse. La technique de dispersion par ultrasons utilise du sel pour modifier le pH et constitue donc une technique facile, peu coûteuse et sans contaminant, qui peut être facilement utilisée à l'échelle industrielle.

Dispersion par ultrasons de nanodiamants dans une suspension colloïdale aqueuse à l'aide d'homogénéisateurs à sonde Hielscher Ultrasonics.

Les nanodiamants peuvent être dispersés de manière efficace et fiable grâce aux ultrasons Hielscher.

Demande d'information





Le broyage et la dispersion par ultrasons sont une méthode efficace pour produire des boues de nanodiamants.

Réacteurs à écoulement ultrasonique pour la production industrielle en ligne de boues aqueuses de nanodiamants.

Comment fonctionnent le broyage et la dispersion par ultrasons des nanodiamants ?

La dispersion ultrasonique utilise les nanodiamants eux-mêmes comme support de broyage. La cavitation acoustique générée par des ondes ultrasonores de forte puissance crée un flux liquide à grande vitesse. Ces flux liquides accélèrent les particules (par exemple, les diamants) dans la suspension de sorte que les particules entrent en collision avec des vitesses pouvant atteindre 280 km/s et se brisent en minuscules particules de taille nanométrique. Cela fait du broyage et de la dispersion par ultrasons une technique facile, peu coûteuse et sans contaminant, qui désagglomère de manière fiable le nanodiamant en particules de taille nanométrique stables en solution colloïdale aqueuse dans une large gamme de pH. Du sel (chlorure de sodium) est utilisé pour stabiliser les nanodiamants dans une suspension aqueuse.

Dispersion ultrasonique des nanotubes de carbone : L'ultrasonateur Hielscher UP400S (400W) disperse et démêle rapidement et efficacement les NTC en nanotubes individuels.

Dispersion de nanotubes de carbone dans l'eau grâce à l'UP400S

Avantages de la dispersion ultrasonique de nanodiamants :

  • dispersion nanométrique hautement efficace
  • rapide
  • non-toxique, sans solvant
  • pas d'impuretés difficiles à éliminer
  • économies d'énergie et de coûts
  • évolutivité linéaire pour toute taille de production
  • respectueux de l'environnement

Le fraisage ultrasonique de nanodiamants surpasse les broyeurs à billes

Les ultrasons de type sonde sont des broyeurs très efficaces et constituent une technique de broyage établie pour la production à grande échelle de suspensions de nanodiamants à l'échelle industrielle. Comme les broyeurs à ultrasons utilisent les nanodiamants comme support de broyage, la contamination par le support de broyage, par exemple par des billes de zircone, est totalement évitée. Au contraire, les forces de cavitation ultrasoniques accélèrent les particules de sorte que les nanodiamants entrent violemment en collision les uns avec les autres et se désagrègent pour atteindre une taille nanométrique uniforme. Cette collision interparticulaire induite par les ultrasons est une méthode très efficace et fiable pour la production de nanodispersions uniformément réparties.
La méthode de dispersion et de désagrégation par ultrasons utilise des additifs hydrosolubles, non toxiques et non contaminants tels que le chlorure de sodium ou le saccharose pour la régulation du pH et la stabilisation de la dispersion par ultrasons. Ces structures cristallines de chlorure de sodium ou de saccharose agissent en outre comme support de broyage, favorisant ainsi la procédure de broyage par ultrasons. Lorsque le processus de broyage est terminé, ces additifs peuvent être facilement éliminés par un simple rinçage à l'eau, ce qui constitue un avantage remarquable par rapport à un procédé de broyage de billes de céramique. Les procédés traditionnels de broyage par perles, tels que les attriteurs, utilisent des supports de broyage en céramique insolubles (par exemple, des billes, des perles ou des perles), dont les résidus abrasés contaminent la dispersion finale. L'élimination de la contamination causée par le milieu de broyage implique un post-traitement complexe et est à la fois long et coûteux.

Nanodiamants dispersés par ultrasons dans une suspension colloïdale aqueuse

La technologie de dispersion par ultrasons permet de produire efficacement des suspensions aqueuses de nanodiamant avec une distribution granulométrique étroite.
(Étude et graphique : ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultrasoniseur à sonde UP400St pour la dispersion de nanodiamants dans une suspension aqueuse.

UP400St ultrasoniseur dispersant des nanodiamants dans une solution colloïdale aqueuse


 

Réduction de la taille des particules de nanodiamants sous ultrasons en utilisant l'homogénéisateur à ultrasons UIP1000hdT.

Réduction de la taille des particules de nanodiamants avec le ultrasoniseur UIP1000hdT. La courbe rouge montre l'échantillon non scellé, les autres courbes montrent la progression du processus de dispersion avec l'augmentation de l'énergie ultrasonore.

Protocole exemplaire pour la dispersion ultrasonique de nanodiamant

Désagrégation ultrasonique des nanodiamants dans l'eau assistée par le sel :
Un mélange de 10 g de chlorure de sodium et de 0,250 g de poudre de nanodiamant a été brièvement broyé à la main à l'aide d'un mortier et d'un pilon en porcelaine et placé dans un flacon en verre de 20 ml avec 5 ml d'eau désionisée. L'échantillon préparé a été soniqué à l'aide d'un ultrasoniseur de type sonde pendant 100 minutes à une puissance de sortie de 60 % et un cycle de travail de 50 %. Après sonication, l'échantillon a été réparti de manière égale entre deux tubes de centrifugation Falcon en plastique de 50 mL et dispersé dans de l'eau distillée jusqu'à un volume total de 100 mL (2 × 50 mL). Chaque échantillon a ensuite été centrifugé à l'aide d'une centrifugeuse Eppendorf 5810-R à 4000 rpm et 25°C pendant 10 min, et le surnageant clair a été jeté. Les précipités humides de ND ont ensuite été redispersés dans de l'eau distillée (volume total de 100 mL) et centrifugés une seconde fois à 12000 rpm et 25 °C pendant 1 h. Une fois encore, le surnageant clair a été jeté et les précipités humides de nanodiamant ont été redispersés, cette fois dans 5 mL d'eau distillée pour la caractérisation. Un test standard d'AgNO3 a montré l'absence totale de Cl- dans des nanodiamants désagrégés par ultrasons au sel, lavés à l'eau distillée deux fois comme décrit ci-dessus. Après évaporation de l'eau des échantillons, la formation de " copeaux " de nanodiamant solides noirs a été observée avec un rendement de ∼200 mg ou 80% de la masse initiale de nanodiamant. (voir photo ci-dessous)
(cf. Turcheniuk et al., 2016)

Échantillon séché de nanodiamants dispersés par ultrasons

Échantillon séché de nanodiamants dispersés par ultrasons.
(Étude et graphique : ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultrasonicator UP200St (200W) dispersant le noir de carbone dans l'eau en utilisant 1%wt de Tween80 comme surfactant.

Dispersion par ultrasons du noir de carbone à l'aide de l'ultrasoniseur UP200St


 

Demande d'information





Ultrasons à haute performance pour les dispersions de nanodiamant

Cellule à flux ultrasonique avec des ultrasons de puissance 4x 4kW pour les dispersions de nanodiamant.Hielscher Ultrasonics conçoit, fabrique et distribue des équipements de broyage et de dispersion par ultrasons de haute performance pour des applications lourdes telles que la fabrication de boues de nanodiamants, de produits de polissage et de nanocomposites. Les ultrasons Hielscher sont utilisés dans le monde entier pour disperser des nanomatériaux dans des suspensions colloïdales aqueuses, des polymères, des résines, des revêtements et d'autres matériaux de haute performance.
Les disperseurs à ultrasons Hielscher sont fiables et efficaces pour traiter des viscosités faibles à élevées. En fonction des matériaux utilisés et de la taille finale des particules, l'intensité des ultrasons peut être ajustée avec précision pour obtenir des résultats optimaux.
Afin de traiter des pâtes visqueuses, des nanomatériaux et des concentrations élevées de solides, le disperseur à ultrasons doit être capable de produire en permanence des amplitudes élevées. Hielscher Ultrasons’ Les processeurs ultrasoniques industriels peuvent fournir des amplitudes très élevées en fonctionnement continu à pleine charge. Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement utilisées en fonctionnement 24/7. La possibilité de faire fonctionner un disperseur à ultrasons à des amplitudes élevées et de régler l'amplitude avec précision est nécessaire pour adapter les conditions du processus ultrasonique à la formulation optimale de nano-bouillies hautement chargées, de mélanges de polymères nano-renforcés et de nanocomposites.
Outre l'amplitude des ultrasons, la pression est un autre paramètre très important du processus. Sous des pressions élevées, l'intensité de la cavitation ultrasonique et de ses forces de cisaillement est intensifiée. Les réacteurs à ultrasons de Hielscher peuvent être pressurisés, ce qui permet d'obtenir des résultats de sonication plus intenses.
Les ultrasons Hielscher peuvent être contrôlés à distance par le biais d'un navigateur. Les paramètres de sonication peuvent être surveillés et ajustés précisément aux exigences du processus.La surveillance du processus et l'enregistrement des données sont importants pour la normalisation continue du processus et la qualité du produit. Des capteurs de pression et de température enfichables se branchent sur le générateur d'ultrasons pour surveiller et contrôler le processus de dispersion par ultrasons. Tous les paramètres de traitement importants tels que l'énergie ultrasonore (nette + totale), la température, la pression et le temps sont automatiquement protocolés et stockés sur une carte SD intégrée. En accédant aux données du processus enregistrées automatiquement, vous pouvez revoir les cycles de sonication précédents et évaluer les résultats du processus.
Une autre caractéristique conviviale est la télécommande par navigateur de nos systèmes numériques à ultrasons. Grâce à la télécommande par navigateur, vous pouvez démarrer, arrêter, régler et surveiller votre processeur à ultrasons à distance, où que vous soyez.
Contactez-nous dès maintenant pour en savoir plus sur nos homogénéisateurs à ultrasons haute performance pour le broyage et les nano-dispersions !
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
15 à 150L 3 à 15L/min UIP6000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

Contactez nous! / Demandez nous!

Demander plus d'informations

Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour demander des informations supplémentaires sur les processeurs à ultrasons, les applications et le prix. Nous serons heureux de discuter avec vous de votre processus et de vous proposer un système à ultrasons répondant à vos besoins !









Veuillez prendre note de notre Politique de confidentialité.


Dans cette vidéo, nous vous montrons un système à ultrasons de 2 kilowatts pour un fonctionnement en ligne dans une armoire purgeable. Hielscher fournit des équipements à ultrasons à presque toutes les industries, telles que l'industrie chimique, pharmaceutique, cosmétique, les processus pétrochimiques ainsi que les processus d'extraction à base de solvants. Cette armoire purgeable en acier inoxydable est conçue pour fonctionner dans des zones dangereuses. À cette fin, l'armoire scellée peut être purgée par le client avec de l'azote ou de l'air frais pour empêcher les gaz ou les vapeurs inflammables de pénétrer dans l'armoire.

Ultrasons 2x 1000 Watts dans une armoire purgeable pour l'installation dans des zones dangereuses

Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés en laboratoire, sur table, dans le cadre de projets pilotes et dans l'industrie.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.



Littérature / Références


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.