Ultrasons de puissance pour le traitement des particules : notes d’application

Pour exprimer pleinement leurs caractéristiques, les particules doivent être désagglomérées et dispersées de manière homogène afin que leur surface soit disponible. Les forces des ultrasons de puissance sont reconnues comme des outils de dispersion et de broyage fiables qui réduisent les particules à des tailles submicroniques et nanométriques. En outre, la sonication permet de modifier et de fonctionnaliser des particules, e.g. en revêtant des nanoparticules d’une couche métallique.

Vous trouverez ci-dessous une sélection de particules et de liquides, avec des recommandations correspondantes sur la manière de traiter le matériau afin de broyer, disperser, désagglomérer ou modifier les particules à l’aide d’un homogénéisateur à ultrasons.

Comment préparer vos poudres et particules par une sonication puissante.

Par ordre alphabétique :

Aerosil

Application ultrasonore :
Des dispersions de particules de silice Aerosil OX50 dans de l’eau Millipore (pH 6) ont été préparées en dispersant 5,0 g de poudre dans 500 mL d’eau à l’aide d’un processeur à ultrasons haute intensité UP200S (200W ; 24kHz). Les dispersions de silice ont été préparées dans une solution d’eau distillée (pH = 6) sous irradiation ultrasonore avec le UP200S pendant 15 min, suivie d’une agitation vigoureuse pendant 1 h. Du HCl a été utilisé pour ajuster le pH. La teneur en solides des dispersions était de 0,1% (w/v).
Appareil recommandé :
UP200S
Référence / Article de recherche :
Licea-Claverie, A. ; Schwarz, S. ; Steinbach, Ch. ; Ponce-Vargas, S. M. ; Genest, S. (2013) : Combinaison de polymères naturels et thermosensibles dans la floculation de dispersions fines de silice. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Nanofluides Al₂O₃-eau

Application ultrasonore :
Les nanofluides Al₂O₃-eau peuvent être préparés selon les étapes suivantes : tout d’abord, peser la masse des nanoparticules d’Al₂O₃ à l’aide d’une balance électronique numérique. Ensuite, introduire progressivement les nanoparticules d’Al₂O₃ dans l’eau distillée pesée et agiter le mélange Al₂O₃-eau. Soniquer le mélange en continu pendant 1h avec un appareil à ultrasons de type sonde UP400S (400W, 24kHz) afin d’obtenir une dispersion uniforme des nanoparticules dans l’eau distillée.
Les nanofluides peuvent être préparés à différentes fractions (0,1%, 0,5% et 1%). Aucun tensioactif ni aucune modification du pH n’est nécessaire.
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Experimental Study of Nanofluids Flow in a Micromodel as Porous Medium. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77-84.

La dispersion ultrasonore de l’oxyde d’aluminium (Al2O3) entraîne une réduction significative de la taille des particules et une dispersion uniforme.

Particules de silice revêtues de boehmite

Application ultrasonore :
Des particules de silice sont revêtues d’une couche de boehmite : pour obtenir une surface parfaitement propre, exempte de matières organiques, les particules sont chauffées à 450°C. Après broyage des particules afin de briser les agglomérats, une suspension aqueuse à 6 vol% (≈70 ml) est préparée et stabilisée à un pH de 9 par ajout de trois gouttes de solution d’ammonium. La suspension est ensuite désagglomérée par sonication avec un UP200S à une amplitude de 100% (200 W) pendant 5 min. Après avoir chauffé la solution au-dessus de 85°C, 12,5 g de sec-butylate d’aluminium ont été ajoutés. La température est maintenue à 85-90°C pendant 90 min, et la suspension est agitée avec un agitateur magnétique pendant toute la procédure. Ensuite, la suspension est maintenue sous agitation continue jusqu’à ce qu’elle soit refroidie en dessous de 40°C. Puis, le pH a été ajusté à 3 par ajout d’acide chlorhydrique. Immédiatement après, la suspension est soniquée dans un bain de glace. La poudre est lavée par dilution puis centrifugation. Après élimination du surnageant, les particules sont séchées dans une étuve à 120°C. Enfin, un traitement thermique est appliqué aux particules à 300°C pendant 3 heures.
Appareil recommandé :
UP200S
Référence / Article de recherche :
Wyss, H. M. (2003): Microstructure and Mechanical Behavior of Concentrated Particle Gels. Thèse, Swiss Federal Institute of Technology 2003. p.71.

Synthèse de nanocomposites cadmium(II)-thioacétamide

Application ultrasonore :
Des nanocomposites cadmium(II)-thioacétamide ont été synthétisés en présence et en l’absence d’alcool polyvinylique par voie sonochimique. Pour la synthèse sonochimique (sono-synthèse), 0,532 g d’acétate de cadmium (II) dihydraté (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g de thioacétamide (TAA, CH3CSNH2) et 0,664 g d’iodure de potassium (KI) ont été dissous dans 20mL d’eau désionisée bidistillée. Cette solution a été soniquée avec un appareil à ultrasons de type sonde de haute puissance UP400S (24 kHz, 400W) à température ambiante pendant 1 h. Pendant la sonication du mélange réactionnel, la température est montée à 70-80degC, mesurée par un thermocouple fer–constantan. Au bout d’une heure, un précipité jaune vif s’est formé. Il a été isolé par centrifugation (4 000 rpm, 15 min), lavé à l’eau bidistillée puis à l’éthanol absolu afin d’éliminer les impuretés résiduelles, et enfin séché à l’air (rendement : 0,915 g, 68%). Déc. p.200°C. Pour préparer le nanocomposite polymère, 1,992 g d’alcool polyvinylique ont été dissous dans 20 mL d’eau désionisée bidistillée, puis ajoutés à la solution ci-dessus. Ce mélange a été irradié par ultrasons avec le UP400S pendant 1 h, jusqu’à la formation d’un produit orange vif.
Les résultats MEB ont montré qu’en présence de PVA, la taille des particules diminuait d’environ 38 nm à 25 nm. Nous avons ensuite synthétisé des nanoparticules hexagonales de CdS à morphologie sphérique par décomposition thermique du nanocomposite polymère cadmium(II)- thioacétamide/PVA utilisé comme précurseur. La taille des nanoparticules de CdS a été mesurée à la fois par DRX et par MEB, et les résultats concordaient très bien entre eux.
Ranjbar et al. (2013) ont également constaté que le nanocomposite polymère de Cd(II) est un précurseur approprié pour la préparation de nanoparticules de sulfure de cadmium aux morphologies intéressantes. L’ensemble des résultats a montré que la synthèse par ultrasons peut être employée avec succès comme méthode simple, efficace, peu coûteuse, respectueuse de l’environnement et très prometteuse pour la synthèse de matériaux nanométriques, sans nécessiter de conditions particulières telles qu’une température élevée, de longs temps de réaction ou une pression élevée.
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Ranjbar, M. ; Mostafa Yousefi, M. ; Nozari, R. ; Sheshmani, S. (2013) : Synthèse et caractérisation des nanocomposites cadmium-thioacétamide. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO₃

Application ultrasonore :
Le revêtement par ultrasons de CaCO₃ nano-précipité (NPCC) avec de l’acide stéarique a été réalisé afin d’améliorer sa dispersion dans le polymère et de réduire l’agglomération. 2g de CaCO₃ nano-précipité non revêtu (NPCC) ont été soniqués avec un UP400S dans 30ml d’éthanol. 9 wt% d’acide stéarique ont été dissous dans de l’éthanol. L’éthanol contenant l’acide stéarique a ensuite été mélangé à la suspension soniquée.
Appareil recommandé :
UP400S avec une sonotrode de 22mm de diamètre (H22D) et une cellule à circulation avec double enveloppe de refroidissement
Référence / Article de recherche :
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Effets des ultrasons sur l’enrobage de CaCO3 nanoprécipité par de l’acide stéarique. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807-813.

Nanocristaux de cellulose

Application ultrasonore :
Nanocristaux de cellulose (CNC) préparés à partir de cellulose d’eucalyptus CNCs : des nanocristaux de cellulose préparés à partir de cellulose d’eucalyptus ont été modifiés par réaction avec du chlorure de méthyl adipoyle, CNCm, ou avec un mélange d’acides acétique et sulfurique, CNCa. Ainsi, les CNCs, CNCm et CNCa lyophilisés ont été redispersés dans des solvants purs (EA, THF ou DMF) à 0,1 wt%, par agitation magnétique pendant la nuit à 24 ± 1 degC, suivie de 20 min de sonication à l’aide de l’appareil à ultrasons de type sonde UP100H. La sonication a été effectuée avec une intensité de 130 W/cm² à 24 ± 1 degC. Ensuite, du CAB a été ajouté à la dispersion de CNC, de sorte que la concentration finale en polymère était de 0,9 wt%.
Appareil recommandé :
UP100H
Référence / Article de recherche :
Blachechen, L. S. ; de Mesquita, J. P. ; de Paula, E. L. ; Pereira, F. V. ; Petri, D. F. S. (2013) : Interaction entre la stabilité colloïdale des nanocristaux de cellulose et leur dispersibilité dans une matrice d’acétate de cellulose et de butyrate. Cellulose 20/3, 2013. 1329-1342.

Silane dopé au nitrate de cérium

Application ultrasonore :
Des panneaux d’acier au carbone laminés à froid (6,5cm 6,5cm 0,3cm ; nettoyés chimiquement et polis mécaniquement) ont été utilisés comme substrats métalliques. Avant l’application du revêtement, les panneaux ont été nettoyés par ultrasons à l’acétone, puis nettoyés avec une solution alcaline (solution de NaOH 0,3molL 1) à 60°C pendant 10 min. Pour une utilisation comme primaire, avant le prétraitement du substrat, une formulation typique comprenant 50 parties de γ-glycidoxypropyltriméthoxysilane (γ-GPS) a été diluée avec environ 950 parties de méthanol, à pH 4,5 (ajusté avec de l’acide acétique), et laissée au repos pour l’hydrolyse du silane. La procédure de préparation du silane dopé avec des pigments de nitrate de cérium était la même, à ceci près que 1, 2, 3 wt% de nitrate de cérium ont été ajoutés à la solution de méthanol avant l’ajout de (γ-GPS), puis cette solution a été mélangée avec un agitateur à hélice à 1600 rpm pendant 30 min à température ambiante. Ensuite, les dispersions contenant du nitrate de cérium ont été soniquées pendant 30 min à 40°C avec un bain de refroidissement externe. Le procédé de sonication a été réalisé avec l’appareil à ultrasons UIP1000hd (1000W, 20 kHz) avec une puissance ultrasonore d’entrée d’environ 1 W/mL. Le prétraitement du substrat a été effectué en rinçant chaque panneau pendant 100 s avec la solution de silane appropriée. Après traitement, les panneaux ont été laissés sécher à température ambiante pendant 24 h, puis les panneaux prétraités ont été revêtus d’un époxy bicomposant durci aux amines (Epon 828, shell Co.) pour obtenir une épaisseur de film humide de 90μm. Les panneaux revêtus d’époxy ont été laissés durcir pendant 1h à 115°C ; après durcissement des revêtements époxy, l’épaisseur du film sec était d’environ 60μm.
Appareil recommandé :
UIP1000hd
Référence / Article de recherche :
Zaferani, S.H. ; Peikari, M. ; Zaarei, D. ; Danaei, I. (2013) : Effets électrochimiques des prétraitements au silane contenant du nitrate de cérium sur les propriétés de décollement cathodique de l’acier revêtu d’époxy. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411-2420.

Argile : dispersion/ fractionnement

Application ultrasonore :
Fractionnement granulométrique : pour isoler les particules < 1 μm des particules de 1-2 μm, les particules de taille argileuse (< 2 μm) ont été séparées dans un champ ultrasonore, puis par application de différentes vitesses de sédimentation.
Les particules de taille argileuse (< 2 μm) ont été séparées par sonication avec un apport d’énergie de 300 J mL^-1 (1 min.) à l’aide du désintégrateur à ultrasons de type sonde UP200S (200W, 24kHz) équipé d’une sonotrode S7 de 7 mm de diamètre. Après l’irradiation ultrasonore, l’échantillon a été centrifugé à 110 x g (1000 rpm) pendant 3 min. La phase décantée (résidu de fractionnement) a ensuite été utilisée dans un fractionnement densimétrique pour isoler les fractions de faible densité, et la phase flottante obtenue (fraction < 2 μm) a été transférée dans un autre tube de centrifugation et centrifugée à 440 x g (2000 rpm) pendant 10 min afin de séparer la fraction < 1 μm (surnageant) de la fraction 1-2 μm (sédiment). Le surnageant contenant la fraction < 1 μm a été transféré dans un autre tube de centrifugation et, après ajout de 1 mL de MgSO₄ , centrifugé à 1410 x g (4000 rpm) pendant 10 min pour décanter le reste de l’eau.
Pour éviter une surchauffe de l’échantillon, la procédure a été répétée 15 fois.
Appareil recommandé :
UP200S avec S7 ou UP200St avec S26d7
Référence / Article de recherche :
Jakubowska, J. (2007): Effect of irrigation water type on soil organic matter (SOM) fractions and their interactions with hydrophobic compounds. Thèse, Martin-Luther University Halle-Wittenberg 2007.

Argile : exfoliation d’argile inorganique

Application ultrasonore :
De l’argile inorganique a été exfoliée afin de préparer des nanocomposites à base de pullulane pour la dispersion de revêtement. À cet effet, une quantité fixe de pullulane (4 wt% sur base humide) a été dissoute dans l’eau à 25degC pendant 1 h sous agitation douce (500 rpm). Parallèlement, la poudre d’argile, en quantité comprise entre 0,2 et 3,0 wt%, a été dispersée dans l’eau sous agitation vigoureuse (1000 rpm) pendant 15 minutes. La dispersion obtenue a été soniquée au moyen d’un appareil à ultrasons UP400S (puissance_max = 400 W ; fréquence = 24 kHz) équipé d’une sonotrode en titane H14, diamètre de pointe 14 mm, amplitude_max = 125 μm ; intensité de surface = 105 Wcm^-2) dans les conditions suivantes : 0,5 cycle et 50% d’amplitude. La durée du traitement ultrasonore a varié selon le plan d’expérience. La solution organique de pullulane et la dispersion inorganique ont ensuite été mélangées sous agitation douce (500 rpm) pendant 90 minutes supplémentaires. Après mélange, les concentrations des deux composants correspondaient à un rapport inorganique/organique (I/O) compris entre 0,05 et 0,75. La distribution granulométrique en dispersion aqueuse des argiles Na⁺-MMT avant et après traitement ultrasonore a été évaluée à l’aide d’un analyseur de nanoparticules IKO-Sizer CC-1.
Pour une quantité fixe d’argiles, la durée de sonication la plus efficace s’est avérée être de 15 minutes, tandis qu’un traitement ultrasonore plus long augmente la valeur de P’O₂ (en raison de la réagrégation), laquelle diminue de nouveau à la durée de sonication la plus élevée (45 min), probablement en raison de la fragmentation à la fois des plaquettes et des tactoïdes.
Selon le dispositif expérimental adopté dans la thèse d’Introzzi, une énergie unitaire de 725 Ws mL^-1 a été calculée pour le traitement de 15 minutes, tandis qu’une durée de sonication prolongée de 45 minutes a entraîné une consommation d’énergie unitaire de 2060 Ws mL^-1. Cela permettrait d’économiser une quantité d’énergie assez importante sur l’ensemble du procédé, ce qui se répercutera en fin de compte sur les coûts finaux de traitement.
Appareil recommandé :
UP400S avec sonotrode H14
Référence / Article de recherche :
Introzzi, L. (2012): Development of High Performance Biopolymer Coatings for Food Packaging Applications. Thèse, University of Milano 2012.

Encre conductrice

Application ultrasonore :
L’encre conductrice a été préparée en dispersant les particules Cu+C et Cu+CNT avec des dispersants dans un solvant mixte (Publication IV). Les dispersants étaient trois agents dispersants de haut poids moléculaire, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 et DISPERBYK-2012, de BYK Chemie GmbH, destinés aux dispersions aqueuses de pigments de noir de carbone. De l’eau désionisée (DIW) a été utilisée comme solvant principal. L’éther monométhylique d’éthylène glycol (EGME) (Sigma-Aldrich), l’éther monobutylique d’éthylène glycol (EGBE) (Merck) et le n-propanol (Honeywell Riedel-de Haen) ont été utilisés comme co-solvants.
La suspension mixte a été soniquée pendant 10 minutes dans un bain de glace à l’aide d’un processeur à ultrasons UP400S . Ensuite, la suspension a été laissée reposer pendant une heure, puis décantée. Avant le revêtement par centrifugation (spin coating) ou l’impression, la suspension a été soniquée dans un bain à ultrasons pendant 10 min.
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Forsman, J. (2013): Production of Co, Ni, and Cu nanoparticles by hydrogen reduction. Thèse, VTT Finland 2013.

La sonication est très efficace pour la réduction de la taille des particules et la dispersion de pigments dans l’encre jet d’encre.

Phtalocyanine de cuivre

Application ultrasonore :
Décomposition des métallophtalocyanines
La phtalocyanine de cuivre (CuPc) est soniquée avec de l’eau et des solvants organiques à température ambiante et pression atmosphérique, en présence d’un oxydant servant de catalyseur, à l’aide de l’appareil à ultrasons de 500W UIP500hd avec chambre à circulation. Intensité de sonication : 37–59 W/cm², mélange d’échantillon : 5 mL d’échantillon (100 mg/L), 50 D/D d’eau avec du chloroforme et de la pyridine, à 60% d’amplitude ultrasonore. Température de réaction : 20°C à pression atmosphérique.
Taux de destruction allant jusqu’à 95% en 50 min de sonication.
Appareil recommandé :
UIP500hd

Dibutyrylchitine (DBCH)

Application ultrasonore :
Les longues macromolécules polymères peuvent être rompues par sonication. La réduction de la masse molaire assistée par ultrasons permet d’éviter des réactions secondaires indésirables ou la séparation de sous-produits. On estime que la dégradation ultrasonore, contrairement à la décomposition chimique ou thermique, est un processus non aléatoire, la scission se produisant approximativement au centre de la molécule. C’est pourquoi les macromolécules plus grandes se dégradent plus rapidement.
Les expériences ont été réalisées à l’aide du générateur d’ultrasons UP200S équipé de la sonotrode S2. Le réglage ultrasonore correspondait à une puissance d’entrée de 150 W. Des solutions de dibutyrylchitine dans le diméthylacétamide, à une concentration de la première de 0,3 g/100 cm3 et d’un volume de 25 cm3, ont été utilisées. La sonotrode (sonde / cornet à ultrasons) a été immergée dans la solution de polymère à 30 mm sous le niveau de la surface. La solution a été placée dans un bain-marie thermostaté maintenu à 25°C. Chaque solution a été irradiée pendant un intervalle de temps prédéterminé. Ensuite, la solution a été diluée 3 fois et soumise à une analyse par chromatographie d’exclusion stérique.
Les résultats présentés indiquent que la dibutyrylchitine ne subit pas de destruction sous l’effet des ultrasons de puissance, mais qu’il se produit une dégradation du polymère, comprise comme une réaction sonochimique contrôlée. Par conséquent, les ultrasons peuvent être utilisés pour réduire la masse molaire moyenne de la dibutyrylchitine, et il en va de même pour le rapport entre la masse molaire moyenne en poids et la masse molaire moyenne en nombre. Les changements observés sont intensifiés par l’augmentation de la puissance ultrasonore et de la durée de sonication. La masse molaire initiale avait également un effet significatif sur l’ampleur de la dégradation de la DBCH dans les conditions de sonication étudiées : plus la masse molaire initiale est élevée, plus le degré de dégradation est important.
Appareil recommandé :
UP200S
Référence / Article de recherche :
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Ultrasonic Degradation of Dibuyrylchitin. Polish Chitin Society, Monograph XI, 2006. 123-128.

Poudre de ferrocène

Application ultrasonore :
Une voie sonochimique pour préparer des SWNCNTs : de la poudre de silice (diamètre 2–5 mm) est ajoutée à une solution de ferrocène à 0,01 mol% dans le p-xylène, puis soniquée avec un UP200S équipé d’une sonde à pointe en titane (sonotrode S14). La sonication a été effectuée pendant 20 min à température ambiante et pression atmosphérique. Grâce à la synthèse assistée par ultrasons, des SWCNTs de haute pureté ont été produits à la surface de la poudre de silice.
Appareil recommandé :
UP200S avec sonde à ultrasons S14
Référence / Article de recherche :
Srinivasan C.(2005): A SOUND method for synthesis of single-walled carbon nanotubes under ambient conditions. Current Science 88/ 1, 2005. 12-13.

Cendres volantes / métakaolinite

Application ultrasonore :
Essai de lixiviation : 100mL de solution de lixiviation ont été ajoutés à 50g de l’échantillon solide. Intensité de sonication : max. 85 W/cm² avec le UP200S dans un bain-marie à 20°C.
Géopolymérisation : la suspension a été mélangée avec un homogénéisateur à ultrasons UP200S pour la géopolymérisation. L’intensité de sonication était de max. 85 W/cm². Pour le refroidissement, la sonication a été réalisée dans un bain d’eau glacée.
L’application d’ultrasons de puissance à la géopolymérisation entraîne une augmentation de la résistance à la compression des géopolymères formés, la résistance augmentant avec une sonication accrue jusqu’à une certaine durée. La dissolution de la métakaolinite et des cendres volantes dans les solutions alcalines a été favorisée par la sonication, davantage d’Al et de Si étant libérés dans la phase gel pour la polycondensation.
Appareil recommandé :
UP200S
Référence / Article de recherche :
Feng, D. ; Tan, H. ; van Deventer, J. S. J. (2004) : Ultrasound enhanced geopolymerisation. Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571-580

Graphène

Application ultrasonore :
Des feuillets de graphène pur peuvent être produits en grandes quantités, comme l’ont montré les travaux de Stengl et al. (2011) lors de la production d’un nanocomposite non stœchiométrique TiO₂ -graphène par hydrolyse thermique d’une suspension contenant des nanofeuillets de graphène et un complexe peroxo de titane. Les nanofeuillets de graphène pur ont été produits à partir de graphite naturel sous sonication de puissance avec un processeur à ultrasons de 1000W UIP1000hd dans une chambre de réacteur ultrasonore haute pression à 5 barg. Les feuillets de graphène obtenus se caractérisent par une surface spécifique élevée et des propriétés électroniques uniques. Les chercheurs affirment que la qualité du graphène préparé par ultrasons est bien supérieure à celle du graphène obtenu par la méthode de Hummer, dans laquelle le graphite est exfolié et oxydé. Comme les conditions physiques dans le réacteur ultrasonore peuvent être contrôlées avec précision, et en supposant que la concentration de graphène en tant que dopant variera dans la plage de 1 – 0,001%, la production de graphène dans un système continu à l’échelle commerciale est possible.
Appareil recommandé :
UIP1000hd
Référence / Article de recherche :
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. Dans : Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
Cliquez ici pour en savoir plus sur la production et la préparation de graphène par ultrasons !

Oxyde de graphène

Application ultrasonore :
Des couches d’oxyde de graphène (GO) ont été préparées selon la voie suivante : 25mg de poudre d’oxyde de graphène ont été ajoutés à 200 ml d’eau désionisée. Par agitation, une suspension brune inhomogène a été obtenue. Les suspensions obtenues ont été soniquées (30 min, 1,3 × 105J) et, après séchage (à 373 K), l’oxyde de graphène traité par ultrasons a été obtenu. Une spectroscopie FTIR a montré que le traitement ultrasonore n’avait pas modifié les groupes fonctionnels de l’oxyde de graphène.
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Oh, W. Ch. ; Chen, M. L. ; Zhang, K. ; Zhang, F. J. ; Jang, W. K. (2010) : The Effect of Thermal and Ultrasonic Treatment on the Formation of Graphene-oxide Nanosheets. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. pp. 1097-1102.
Cliquez ici pour en savoir plus sur l’exfoliation et la préparation de graphène par ultrasons !

Nanoparticules polymères chevelues par dégradation du poly(alcool vinylique)

Application ultrasonore :
Une procédure simple en une seule étape, fondée sur la dégradation sonochimique de polymères hydrosolubles en solution aqueuse en présence d’un monomère hydrophobe, conduit à des particules polymères chevelues fonctionnelles dans un sérum exempt de résidus. Toutes les polymérisations ont été réalisées dans un réacteur en verre à double paroi de 250 mL, équipé de chicanes, d’un capteur de température, d’un barreau d’agitation magnétique et d’un processeur à ultrasons Hielscher US200S (200 W, 24 kHz) équipé d’une sonotrode en titane S14 (diamètre = 14 mm, longueur = 100 mm).
Une solution de poly(alcool vinylique) (PVOH) a été préparée en dissolvant une quantité précise de PVOH dans l’eau, pendant la nuit à 50°C sous agitation vigoureuse. Avant la polymérisation, la solution de PVOH a été placée dans le réacteur et la température ajustée à la température de réaction souhaitée. La solution de PVOH et le monomère ont été purgés séparément à l’argon pendant 1 heure. La quantité requise de monomère a été ajoutée goutte à goutte à la solution de PVOH sous agitation vigoureuse. Ensuite, la purge d’argon a été retirée du liquide et la sonication avec l’UP200S a été lancée à une amplitude de 80%. Il convient de noter ici que l’utilisation d’argon a deux objectifs : (1) l’élimination de l’oxygène et (2) il est nécessaire à la création des cavitations ultrasonores. Un flux continu d’argon serait donc en principe bénéfique pour la polymérisation, mais un moussage excessif s’est produit ; la procédure que nous avons suivie ici a évité ce problème et a suffi pour une polymérisation efficace. Des échantillons ont été prélevés périodiquement pour suivre la conversion par gravimétrie, les distributions de masse moléculaire et/ou les distributions granulométriques.
Appareil recommandé :
US200S
Référence / Article de recherche :
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): A simple one-step sonochemical route towards functional hairy polymer nanoparticles. Soft Matter, 6, 2010. 2392-2395.

HiPco-SWCNTs

Application ultrasonore :
Dispersion de HiPco-SWCNTs avec l’UP400S : dans un flacon de 5 mL, 0,5 mg de SWCNTs HiPcoTM oxydés (0,04 mmol de carbone) ont été mis en suspension dans 2 mL d’eau désionisée à l’aide d’un processeur à ultrasons UP400S pour obtenir une suspension de couleur noire (0,25 mg/mL de SWCNTs). À cette suspension, 1,4 μL d’une solution de PDDA (20 wt./%, masse moléculaire = 100 000-200 000) ont été ajoutés et le mélange a été agité au vortex pendant 2 minutes. Après une sonication supplémentaire de 5 minutes dans un bain-marie, la suspension de nanotubes a été centrifugée à 5000g pendant 10 minutes. Le surnageant a été prélevé pour des mesures AFM, puis fonctionnalisé avec de l’ARNsi.
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Jung, A. (2007): Functional Materials based on Carbon Nanotubes. Thèse, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Biocéramique d’hydroxyapatite

Application ultrasonore :
Pour la synthèse de nano-HAP, 40 mL d’une solution de 0,32M de Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O ont été placés dans un petit bécher. Le pH de la solution a ensuite été ajusté à 9,0 avec environ 2,5 mL d’hydroxyde d’ammonium. La solution a ensuite été soniquée avec le processeur à ultrasons UP50H (50 W, 30 kHz) équipé de la sonotrode MS7 (diamètre de sonotrode 7mm), réglé à l’amplitude maximale de 100% pendant 1 heure. À la fin de la première heure, 60 mL d’une solution de 0,19M de [KH₂PO₄] ont ensuite été ajoutés lentement, goutte à goutte, à la première solution, soumise à une deuxième heure d’irradiation ultrasonore. Pendant le processus de mélange, le pH a été contrôlé et maintenu à 9, tandis que le rapport Ca/P était maintenu à 1,67. La solution a ensuite été filtrée par centrifugation (~2000 g), après quoi le précipité blanc obtenu a été réparti en plusieurs échantillons destinés au traitement thermique. Deux séries d’échantillons ont été réalisées, la première composée de douze échantillons pour un traitement thermique en four tubulaire et la seconde de cinq échantillons pour un traitement par micro-ondes
Appareil recommandé :
UP50H
Référence / Article de recherche :
Poinern, G. J. E. ; Brundavanam, R. ; Thi Le, X. ; Djordjevic, S. ; Prokic, M. ; Fawcett, D.(2011) : Influence thermique et ultrasonique dans la formation d’une biocéramique d’hydroxyapatite à l’échelle nanométrique. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083-2095.

Hydroxyapatite de calcium réduite et dispersée par ultrasons

Nanoparticules de WS₂ inorganiques de type fullerène

Application ultrasonore :
La sonication pendant l’électrodéposition de nanoparticules de WS₂ de type fullerène inorganique (IF) dans une matrice de nickel permet d’obtenir un revêtement plus uniforme et plus compact. De plus, l’application d’ultrasons a un effet significatif sur le pourcentage massique de particules incorporées dans le dépôt métallique. Ainsi, le wt.% de particules d’IF-WS₂ dans la matrice de nickel passe de 4,5 wt.% (dans les films obtenus sous agitation mécanique uniquement) à environ 7 wt.% (dans les films préparés sous sonication à une intensité ultrasonore de 30 W cm^-2 ).
Les revêtements nanocomposites Ni/IF-WS₂ ont été déposés par électrolyse à partir d’un bain de Watts au nickel standard auquel ont été ajoutées des nanoparticules d’IF-WS₂ (fullerènes inorganiques-WS₂) de qualité industrielle.
Pour l’expérience, de l’IF-WS₂ a été ajouté aux électrolytes de Watts au nickel et les suspensions ont été agitées intensivement à l’aide d’un agitateur magnétique (300 rpm) pendant au moins 24 h à température ambiante avant les expériences de codéposition. Immédiatement avant le procédé d’électrodéposition, les suspensions ont été soumises à un prétraitement ultrasonore de 10 min afin d’éviter l’agglomération. Pour l’irradiation ultrasonore, un appareil à ultrasons de type sonde UP200S équipé d’une sonotrode S14 (diamètre de pointe 14 mm) a été réglé à 55% d’amplitude.
Des cellules cylindriques en verre de 200 mL ont été utilisées pour les expériences de codéposition. Les revêtements ont été déposés sur des cathodes plates en acier doux du commerce (nuance St37) de 3cm². L’anode était une feuille de nickel pur (3cm²) placée sur le côté du récipient, face à la cathode. La distance entre l’anode et la cathode était de 4cm. Les substrats ont été dégraissés, rincés à l’eau distillée froide, activés dans une solution de HCl à 15% (1 min) et rincés de nouveau à l’eau distillée. L’électrocodéposition a été réalisée à une densité de courant constante de 5,0 A dm^-2 pendant 1 h à l’aide d’une alimentation en courant continu (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350). Afin de maintenir une concentration de particules uniforme dans la solution, deux méthodes d’agitation ont été utilisées pendant le procédé d’électrodéposition : une agitation mécanique par un agitateur magnétique (ω = 300 rpm) situé au fond de la cellule, et une sonication avec l’appareil à ultrasons de type sonde UP200S. La sonde à ultrasons (sonotrode) a été immergée directement dans la solution par le haut et positionnée avec précision entre l’électrode de travail et la contre-électrode, de manière à éviter tout effet d’écran. L’intensité des ultrasons dirigés vers le système électrochimique a été modulée en contrôlant l’amplitude ultrasonore. Dans cette étude, l’amplitude de vibration a été réglée à 25, 55 et 75% en mode continu, ce qui correspond à une intensité ultrasonore de 20, 30 et 40 W cm^-2 respectivement, mesurée par un processeur connecté à un wattmètre à ultrasons (Hielscher Ultrasonics). La température de l’électrolyte a été maintenue à 55◦C à l’aide d’un thermostat. La température a été mesurée avant et après chaque expérience. L’augmentation de température due à l’énergie ultrasonore n’a pas dépassé 2–4◦C. Après l’électrolyse, les échantillons ont été nettoyés par ultrasons dans l’éthanol pendant 1 min afin d’éliminer de la surface les particules faiblement adsorbées.
Appareil recommandé :
UP200S avec cornet à ultrasons / sonotrode S14
Référence / Article de recherche :
García-Lecina, E. ; García-Urrutia, I. ; Díeza, J.A. ; Fornell, B. ; Pellicer, E. ; Sort, J. (2013) : Codéposition de nanoparticules inorganiques WS2 de type fullerène dans une matrice de nickel électrodéposée sous l’influence d’une agitation ultrasonique. Electrochimica Acta 114, 2013. 859-867.

Synthèse de latex

Application ultrasonore :
Préparation de latex P(St-BA)
Des particules de latex P(St-BA) poly(styrène-r-acrylate de butyle) P(St-BA) ont été synthétisées par polymérisation en émulsion en présence du tensioactif DBSA. 1 g de DBSA a d’abord été dissous dans 100 mL d’eau dans un ballon tricol et le pH de la solution a été ajusté à 2,0. Des monomères mélangés de 2,80 g de St et 8,40 g de BA avec l’amorceur AIBN (0,168 g) ont été versés dans la solution de DBSA. L’émulsion H/E a été préparée par agitation magnétique pendant 1 h, suivie d’une sonication avec un UIP1000hd équipé d’un cornet à ultrasons (sonde/ sonotrode) pendant 30 min supplémentaires dans le bain de glace. Enfin, la polymérisation a été réalisée à 90degC dans un bain d’huile pendant 2 h sous atmosphère d’azote.
Appareil recommandé :
UIP1000hd
Référence / Article de recherche :
Fabrication de films conducteurs flexibles dérivés du poly(3,4-éthylène-dioxythiophène)époly(acide styrénesulfonique) (PEDOT:PSS) sur le substrat de tissus non tissés. Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143-148.
Cliquez ici pour en savoir plus sur la sono-synthèse de latex !

Élimination du plomb (sono-lixiviation)

Application ultrasonore :
Lixiviation par ultrasons du plomb d’un sol contaminé :
Les expériences de lixiviation par ultrasons ont été réalisées avec un appareil à ultrasons UP400S équipé d’une sonde sonique en titane (diamètre 14mm), qui fonctionne à une fréquence de 20kHz. La sonde à ultrasons (sonotrode) a été étalonnée par calorimétrie, l’intensité ultrasonore étant réglée à 51 ± 0,4 W cm^-2 pour toutes les expériences de sono-lixiviation. Les expériences de sono-lixiviation ont été thermostatées à l’aide d’une cellule en verre à double enveloppe à fond plat, à 25 ± 1°C. Trois systèmes ont été employés comme solutions de lixiviation du sol (0,1L) sous sonication : 6 mL à 0,3 mol L^-2 de solution d’acide acétique (pH 3,24), une solution d’acide nitrique à 3% (v/v) (pH 0,17) et un tampon acide acétique/acétate (pH 4,79) préparé en mélangeant 60mL 0f 0,3 mol L^-1 d’acide acétique avec 19 mL à 0,5 mol L^-1 de NaOH. Après le procédé de sono-lixiviation, les échantillons ont été filtrés sur papier filtre pour séparer le lixiviat du sol ; ont suivi l’électrodéposition du plomb à partir du lixiviat et la digestion du sol après l’application des ultrasons.
Les ultrasons se sont révélés être un outil précieux pour améliorer la lixiviation du plomb d’un sol pollué. Les ultrasons constituent également une méthode efficace pour l’élimination quasi totale du plomb lixiviable du sol, ce qui rend le sol beaucoup moins dangereux.
Appareil recommandé :
UP400S avec sonotrode H14
Référence / Article de recherche :
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Ultrasound Leaching and Electrochemical Treatment Combined for Lead Removal Soil. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195-199.

Préparation de suspensions de nanoparticules

Application ultrasonore :
Des poudres de nTiO2 nu (5nm par microscopie électronique en transmission (MET)) et de nZnO nu (20nm par MET), ainsi que de nTiO2 (3-4nm par MET) et de nZnO (3-9nm par MET) revêtus de polymère, ont été utilisées pour préparer les suspensions de nanoparticules. La forme cristalline des NPs était l’anatase pour le nTiO2 et amorphe pour le nZnO.
0,1 g de poudre de nanoparticules a été pesé dans un bécher de 250mL contenant quelques gouttes d’eau désionisée (DI). Les nanoparticules ont ensuite été mélangées avec une spatule en acier inoxydable, puis le bécher a été rempli jusqu’à 200 mL avec de l’eau DI, agité, puis soniqué pendant 60 s à 90% d’amplitude avec le processeur à ultrasons Hielscher UP200S , ce qui a donné une suspension mère de 0,5 g/L. Toutes les suspensions mères ont été conservées au maximum deux jours à 4°C.
Appareil recommandé :
UP200S ou UP200St
Référence / Article de recherche :
Petosa, A. R. (2013): Transport, deposition and aggregation of metal oxide nanoparticles in saturated granular porous media: role of water chemistry, collector surface and particle coating. Thèse, McGill University Montreal, Quebec, Canada 2013. 111-153.
Cliquez ici pour en savoir plus sur la dispersion de nanoparticules par ultrasons !

Précipitation de nanoparticules de magnétite

Application ultrasonore :
Les nanoparticules de magnétite (Fe₃O₄) sont produites par coprécipitation d’une solution aqueuse de chlorure de fer(III) hexahydraté et de sulfate de fer(II) heptahydraté avec un rapport molaire Fe3+/Fe2+ = 2:1. La solution de fer est précipitée respectivement avec de l’hydroxyde d’ammonium concentré et de l’hydroxyde de sodium. La réaction de précipitation est réalisée sous irradiation ultrasonore, les réactifs étant introduits à travers la zone de cavitation de la chambre de réacteur ultrasonore à circulation. Afin d’éviter tout gradient de pH, l’agent précipitant doit être pompé en excès. La distribution granulométrique de la magnétite a été mesurée par spectroscopie de corrélation de photons. Le mélange induit par les ultrasons réduit la taille moyenne des particules de 12- 14 nm à environ 5-6 nm.
Appareil recommandé :
UIP1000hd avec réacteur à cellule à circulation
Référence / Article de recherche :
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid. ICVT, TU-Clausthal. Poster présenté à la réunion annuelle GVC 2004.
Banert, T. ; Brenner, G. ; Peuker, U. A. (2006) : Paramètres de fonctionnement d’un réacteur de précipitation sonochimique en continu. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. Avril 2006.
Cliquez ici pour en savoir plus sur la précipitation par ultrasons !

Poudres de nickel

Application ultrasonore :
Préparation d’une suspension de poudres de Ni avec un polyélectrolyte à pH basique (pour empêcher la dissolution et favoriser le développement d’espèces enrichies en NiO en surface), un polyélectrolyte à base acrylique et de l’hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH).
Appareil recommandé :
UP200S
Référence / Article de recherche :
Mora, M. ; Lennikov, V. ; Amaveda, H. ; Angurel, L. A. ; de la Fuente, G. F. ; Bona, M. T. ; Mayoral, C. ; Andres, J. M. ; Sanchez-Herencia, J. (2009) : Fabrication of Superconducting Coatings on Structural Ceramic Tiles (Fabrication de revêtements supraconducteurs sur des carreaux de céramique structurelle). Applied Superconductivity 19/ 3, 2009. 3041-3044.

PbS – Synthèse de nanoparticules de sulfure de plomb

Application ultrasonore :
À température ambiante, 0,151 g d’acétate de plomb (Pb(CH3COO)2.3H2O) et 0,03 g de TAA (CH3CSNH2) ont été ajoutés à 5mL du liquide ionique [EMIM] [EtSO4] et à 15mL d’eau bidistillée dans un bécher de 50mL soumis à une irradiation ultrasonore avec un UP200S pendant 7 min. La pointe de la sonde à ultrasons/ sonotrode S1 a été immergée directement dans la solution réactionnelle. La suspension brun foncé formée a été centrifugée pour en extraire le précipité, lequel a été lavé deux fois respectivement à l’eau bidistillée et à l’éthanol afin d’éliminer les réactifs n’ayant pas réagi. Pour étudier l’effet des ultrasons sur les propriétés des produits, un échantillon comparatif supplémentaire a été préparé en maintenant constants les paramètres de réaction, à ceci près que le produit est préparé sous agitation continue pendant 24 h sans l’aide de l’irradiation ultrasonore.
La synthèse assistée par ultrasons dans un liquide ionique aqueux à température ambiante a été proposée pour la préparation de nanoparticules de PbS. Cette méthode verte, à température ambiante et respectueuse de l’environnement, est rapide et sans gabarit ; elle raccourcit remarquablement le temps de synthèse et évite les procédures synthétiques complexes. Les nanoagrégats tels que préparés présentent un énorme décalage vers le bleu de 3,86 eV, qui peut être attribué à la très petite taille des particules et à l’effet de confinement quantique.
Appareil recommandé :
UP200S
Référence / Article de recherche :
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Préparation facile à température ambiante et caractérisation de nanoparticules de PbS en milieu aqueux [EMIM][EtSO4] Liquide ionique sous irradiation ultrasonore. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

Nanotubes purifiés

Application ultrasonore :
Les nanotubes purifiés ont ensuite été mis en suspension dans le 1,2-dichloroéthane (DCE) par sonication avec un appareil à ultrasons de haute puissance UP400S, 400W, 24 kHz) en mode pulsé (cycles) pour obtenir une suspension de couleur noire. Les faisceaux de nanotubes agglomérés ont ensuite été éliminés par une étape de centrifugation de 5 minutes à 5000 rpm.
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Witte, P. (2008): Amphiphilic Fullerenes For Biomedical And Optoelectronical Applications. Thèse, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

Composite SAN/CNTs

Application ultrasonore :
Pour disperser les CNTs dans la matrice SAN, un Hielscher UIS250V avec sonotrode pour la sonication de type sonde a été utilisé. Les CNTs ont d’abord été dispersés dans 50mL d’eau distillée par sonication pendant environ 30 min. Pour stabiliser la solution, du SDS a été ajouté à raison de ~1% de la solution. Ensuite, la dispersion aqueuse de CNTs obtenue a été combinée à la suspension de polymère et mélangée pendant 30 min avec un agitateur mécanique Heidolph RZR 2051, puis soniquée à nouveau pendant 30 min. Pour l’analyse, des dispersions SAN contenant différentes concentrations de CNTs ont été coulées dans des moules en Téflon et séchées à température ambiante pendant 3–4 jours.
Appareil recommandé :
UIS250v
Référence / Article de recherche :
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Styrene–acrylate/carbon nanotube nanocomposites: mechanical, thermal, and electrical properties. Dans : Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 61/ 3, 2012. 172–177.

Nanopoudre de carbure de silicium (SiC)

Application ultrasonore :
De la nanopoudre de carbure de silicium (SiC) a été désagglomérée et répartie dans une solution de la peinture dans le tétra- hydrofurane à l’aide d’un processeur à ultrasons de haute puissance Hielscher UP200S , fonctionnant à une densité de puissance acoustique de 80 W/cm². La désagglomération du SiC a d’abord été réalisée dans le solvant pur avec un peu de détergent, puis des portions de la peinture ont été ajoutées successivement. L’ensemble du procédé a duré respectivement 30 minutes et 60 minutes pour les échantillons préparés pour le revêtement par trempage et pour la sérigraphie. Un refroidissement adéquat du mélange a été assuré pendant la sonication afin d’éviter l’ébullition du solvant. Après la sonication, le tétrahydrofurane a été évaporé dans un évaporateur rotatif et le durcisseur a été ajouté au mélange pour obtenir une viscosité appropriée à l’impression. La concentration de SiC dans le composite obtenu était de 3% wt dans les échantillons préparés pour le revêtement par trempage. Pour la sérigraphie, deux lots d’échantillons ont été préparés, avec une teneur en SiC de 1 – 3% wt pour les essais préliminaires d’usure et de frottement et de 1,6 – 2,4% wt pour l’ajustement fin des composites sur la base des résultats des essais d’usure et de frottement.
Appareil recommandé :
UP200S
Référence / Article de recherche :
Celichowski G. ; Psarski M. ; Wiśniewski M. (2009) : Tendeur de fil élastique avec un motif nanocomposite anti-usure non continu. Fibres & Textiles en Europe de l’Est 17/ 1, 2009. 91-96.

SWNT Nanotubes de carbone monoparoi

Application ultrasonore :
Synthèse sonochimique : 10 mg de SWNT et 30ml de solution de 2%MCB 10 mg de SWNT et 30ml de solution de 2%MCB, UP400S Intensité de sonication : 300 W/cm2, durée de sonication : 5h
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Koshio, A. ; Yudasaka, M. ; Zhang, M. ; Iijima, S. (2001) : A Simple Way to Chemically React Single-Wall Carbon Nanotubes with Organic Materials Using Ultrasonication (Une manière simple de faire réagir chimiquement des nanotubes de carbone à paroi unique avec des matériaux organiques en utilisant des ultrasons). Nano Letters 1/ 7, 2001. 361-363.

SWCNTs thiolés

Application ultrasonore :
25 mg de SWCNTs thiolés (2,1 mmol de carbone) ont été mis en suspension dans 50 mL d’eau désionisée à l’aide d’un processeur à ultrasons de 400W (UP400S). La suspension a ensuite été ajoutée à la solution d’Au(NP) fraîchement préparée et le mélange a été agité pendant 1h. Les Au(NP)-SWCNTs ont été extraits par microfiltration (nitrate de cellulose) et lavés soigneusement à l’eau désionisée. Le filtrat était de couleur rouge, car les petites Au(NP) (diamètre moyen ≈ 13 nm) pouvaient traverser efficacement la membrane filtrante (taille de pores 0,2μm).
Appareil recommandé :
UP400S
Référence / Article de recherche :
Jung, A. (2007): Functional Materials based on Carbon Nanotubes. Thèse, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Composite TiO₂ / perlite

Application ultrasonore :
Les matériaux composites TiO2 /perlite ont été préparés comme suit. Tout d’abord, 5 mL d’isopropoxyde de titane (TIPO), Aldrich 97%, ont été dissous dans 40 mL d’éthanol, Carlo Erba, et agités pendant 30 min. Ensuite, 5 g de perlite ont été ajoutés et la dispersion a été agitée pendant 60 min. Le mélange a ensuite été homogénéisé à l’aide du sonicateur à sonde à ultrasons UIP1000hd. Un apport d’énergie total de 1 Wh a été appliqué pendant une durée de sonication de 2 min. Enfin, la suspension a été diluée avec de l’éthanol pour obtenir 100 mL de suspension, et le liquide obtenu a été désigné comme solution précurseur (PS). La PS préparée était prête à être traitée dans le système de pyrolyse par projection de flamme.
Appareil recommandé :
UIP1000hd
Référence / Article de recherche :
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): Synthèse en une étape de composites TiO2/perlite par pyrolyse par pulvérisation dans une flamme et leur comportement photocatalytique. International Journal of Photoenergy 2013.

Les ultrasons de puissance couplés dans des liquides génèrent une cavitation intense. Les effets extrêmes de la cavitation produisent des suspensions de poudres fines dont la taille des particules se situe dans le domaine submicronique et nanométrique. En outre, la surface des particules est activée. L’impact des microjets et des ondes de choc ainsi que les collisions entre particules ont des effets substantiels sur la composition chimique et la morphologie physique des solides, ce qui peut considérablement accroître la réactivité chimique des polymères organiques comme des solides inorganiques.

« Les conditions extrêmes à l’intérieur des bulles qui implosent produisent des espèces hautement réactives pouvant être utilisées à diverses fins, par exemple pour amorcer une polymérisation sans ajout d’amorceurs. Autre exemple, la décomposition sonochimique de précurseurs organométalliques volatils dans des solvants à point d’ébullition élevé produit des matériaux nanostructurés sous diverses formes, dotés d’activités catalytiques élevées. Des métaux, alliages, carbures et sulfures nanostructurés, des colloïdes nanométriques et des catalyseurs supportés nanostructurés peuvent tous être préparés par cette voie générale. »

[Suslick/ Price 1999: 323]

Bibliographie / Références

• Suslick, K. S. ; Price, G. J. (1999) : Applications des ultrasons à la chimie des matériaux. Annu. Rev. 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): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Influence thermique et ultrasonique dans la formation d’une biocéramique d’hydroxyapatite à l’échelle nanométrique. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.