ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સ માટે વિશ્વસનીય નેનોપાર્ટિકલ ડિસ્પરશન

હાઇ પાવર અલ્ટ્રાસોનિકેશન કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય રીતે કણોના સમૂહને તોડી શકે છે અને પ્રાથમિક કણોનું વિઘટન પણ કરી શકે છે. તેના ઉચ્ચ-પ્રદર્શન વિક્ષેપ પ્રદર્શનને લીધે, પ્રોબ-પ્રકાર અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો ઉપયોગ સમાન નેનોપાર્ટિકલ સસ્પેન્શન બનાવવા માટે પસંદગીની પદ્ધતિ તરીકે થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા વિશ્વસનીય નેનોપાર્ટિકલ વિક્ષેપ

ઘણા ઉદ્યોગોને સસ્પેન્શનની તૈયારીની જરૂર હોય છે, જે નેનોપાર્ટિકલ્સ લોડ કરે છે. નેનોપાર્ટિકલ્સ 100nm કરતા ઓછા કણોનું કદ ધરાવતા ઘન પદાર્થો છે. મિનિટના કણોના કદને કારણે, નેનોપાર્ટિકલ અસાધારણ શક્તિ, કઠિનતા, ઓપ્ટિકલ સુવિધાઓ, નમ્રતા, યુવી પ્રતિકાર, વાહકતા, વિદ્યુત અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક (EM) ગુણધર્મો, વિરોધી કાટરોધકતા, સ્ક્રેચ પ્રતિકાર અને અન્ય અસાધારણ લાક્ષણિકતાઓ જેવા અનન્ય ગુણધર્મોને વ્યક્ત કરે છે.
ઉચ્ચ-તીવ્રતા, નીચી-આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તીવ્ર એકોસ્ટિક પોલાણ બનાવે છે, જે આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ જેમ કે શીયર ફોર્સ, ખૂબ ઊંચા દબાણ અને તાપમાનના તફાવતો અને ગરબડ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ કેવિટેશનલ ફોર્સ કણોને વેગ આપે છે જે આંતર-કણ અથડામણનું કારણ બને છે અને પરિણામે કણોને વિખેરી નાખે છે. પરિણામે, સાંકડી કણોના કદના વળાંક અને સમાન વિતરણ સાથે નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ સામગ્રીઓ મેળવવામાં આવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સિંગ ઇક્વિપમેન્ટ પાણી અને કાર્બનિક દ્રાવકોમાંના કોઈપણ પ્રકારના નેનોમટેરિયલ્સની સારવાર માટે યોગ્ય છે, જેમાં ઓછીથી ખૂબ ઊંચી સ્નિગ્ધતા હોય છે.

કાર્બન નેનોટ્યુબનું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ

કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNTs) ને વિખેરવાના હેતુ માટે અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. સોનિકેશન એ સિંગલ-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (SWCNTs) તેમજ મલ્ટી-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (MWCNTs) ને ડિટેંગલ અને ડિસ્પેર કરવા માટે એક વિશ્વસનીય પદ્ધતિ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ વાહક થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલિમર ઉત્પન્ન કરવા માટે, ઉચ્ચ-શુદ્ધતા (> 95%) નેનોસીલ® 3100 (MWCNTs; બાહ્ય વ્યાસ 9.5 nm; શુદ્ધતા 95 +%) ને ઓરડાના તાપમાને 30 મિનિટ માટે Hielscher UP200S સાથે અલ્ટ્રાસોનિકલી વિખેરવામાં આવ્યા છે. ઇપોક્સી રેઝિનમાં 1% w/w ની સાંદ્રતા પર અલ્ટ્રાસોનિકલી વિખેરાયેલા Nanocyl® 3100 MWCNTs એ આશરે 1.5 × 10-2 S/m ની શ્રેષ્ઠ વાહકતા દર્શાવી.

નિકલ નેનોપાર્ટિકલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ

નિકલ નેનોપાર્ટિકલ્સ અલ્ટ્રાસોનિકલી સહાયિત હાઇડ્રેજિન રિડક્શન સિન્થેસિસ દ્વારા સફળતાપૂર્વક ઉત્પાદન કરી શકાય છે. હાઈડ્રાઈઝિન રિડક્શન સિન્થેસિસ રૂટ હાઈડ્રાઈઝિન સાથે નિકલ ક્લોરાઈડના રાસાયણિક ઘટાડા દ્વારા ગોળાકાર આકાર સાથે શુદ્ધ મેટાલિક નિકલ નેનોપાર્ટિકલ તૈયાર કરવા સક્ષમ બનાવે છે. આદમના સંશોધન જૂથે દર્શાવ્યું કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન – નો ઉપયોગ કરીને Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – લાગુ કરેલ તાપમાનથી સ્વતંત્ર રીતે સરેરાશ પ્રાથમિક સ્ફટિક કદ (7–8 nm) જાળવવામાં સક્ષમ હતું, જ્યારે તીવ્ર અને ટૂંકા સોનિકેશન સમયગાળાનો ઉપયોગ ગેરહાજરીમાં ગૌણ, એકીકૃત કણોના સોલ્વોડાયનેમિક વ્યાસને 710 nm થી 190 nm સુધી ઘટાડી શકે છે. કોઈપણ સર્ફેક્ટન્ટનું. સૌથી વધુ એસિડિટી અને ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ હળવા (30 W આઉટપુટ પાવર) અને સતત અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવાર દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલા નેનોપાર્ટિકલ્સ માટે માપવામાં આવી હતી. પરંપરાગત તેમજ અલ્ટ્રાસોનિક રીતે તૈયાર કરાયેલા પાંચ નમૂનાઓ પર સુઝુકી-મિયાઉરા ક્રોસ-કપ્લિંગ પ્રતિક્રિયામાં નેનોપાર્ટિકલ્સની ઉત્પ્રેરક વર્તણૂકનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિકલી તૈયાર કરેલ ઉત્પ્રેરક સામાન્ય રીતે વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે, અને સૌથી વધુ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ ઓછી શક્તિ (30 W) સતત સોનિકેશન હેઠળ તૈયાર કરાયેલ નેનોપાર્ટિકલ્સ પર માપવામાં આવી હતી.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટ્રીટમેન્ટની નેનોપાર્ટિકલ્સના એકત્રીકરણની વૃત્તિ પર નિર્ણાયક અસરો હતી: જોરદાર માસ ટ્રાન્સફર સાથે નાશ પામેલા પોલાણ રદબાતલના ડિફ્રેગમેન્ટેશન પ્રભાવથી નાશ પામેલા કેવિટેશન વોઈડ્સના આકર્ષક ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિકને જોરદાર માસ ટ્રાન્સફરથી દૂર કરી શકાય છે અને આકર્ષક ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક અને વેન ડેરને દૂર કરી શકાય છે. વાલ્સ કણો વચ્ચે દળો.
(cf. Adám et al. 2020)

વોલાસ્ટોનાઇટ નેનોપાર્ટિકલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ

વોલાસ્ટોનાઈટ એ કેલ્શિયમ ઈનોસિલિકેટ ખનિજ છે જેનું રાસાયણિક સૂત્ર CaSiO3 વોલાસ્ટોનાઈટ વ્યાપકપણે બાંધકામ ઉદ્યોગમાં સિમેન્ટ, કાચ, ઈંટ અને ટાઈલના ઉત્પાદન માટે ઘટક તરીકે વપરાય છે, સ્ટીલના કાસ્ટિંગમાં પ્રવાહ તરીકે તેમજ ઉત્પાદનમાં ઉમેરણ તરીકે. કોટિંગ અને પેઇન્ટ. દાખલા તરીકે, વોલાસ્ટોનાઈટ મજબૂતીકરણ, સખ્તાઈ, ઓછી તેલ શોષણ અને અન્ય સુધારાઓ પ્રદાન કરે છે. વોલાસ્ટોનાઈટના ઉત્કૃષ્ટ રિઇન્ફોર્સિંગ પ્રોપર્ટીઝ મેળવવા માટે, નેનો-સ્કેલ ડીગ્ગ્લોમેરેશન અને સમાન વિક્ષેપ જરૂરી છે.
Dordane અને Doroodmand (2021) એ તેમના અભ્યાસમાં દર્શાવ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ એ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે જે વોલાસ્ટોનાઈટ નેનોપાર્ટિકલ્સના કદ અને મોર્ફોલોજીને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત કરે છે. વોલાસ્ટોનાઈટ નેનો-વિક્ષેપ પર સોનિકેશનના યોગદાનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, સંશોધન ટીમે હાઈ-પાવર અલ્ટ્રાસોનિક્સની એપ્લિકેશન સાથે અને તેના વગર વોલાસ્ટોનાઈટ નેનોપાર્ટિકલ્સનું સંશ્લેષણ કર્યું. તેમના sonication ટ્રાયલ માટે, સંશોધકો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર UP200H (Hielscher Ultrasonics) 45.0 મિનિટ માટે 24 kHz ની આવર્તન સાથે. અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-વિક્ષેપના પરિણામો નીચે ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન SEM માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. SEM ઇમેજ સ્પષ્ટપણે બતાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર પહેલાં વોલાસ્ટોનાઇટ નમૂના એકીકૃત અને એકીકૃત છે; UP200H ultrasonicator સાથે sonication પછી વોલાસ્ટોનાઇટ કણોનું સરેરાશ કદ આશરે છે. 10nm. અભ્યાસ દર્શાવે છે કે વોલાસ્ટોનાઈટ નેનોપાર્ટિકલ્સનું સંશ્લેષણ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પરશન એ વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ તકનીક છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગ પરિમાણોને સમાયોજિત કરીને સરેરાશ નેનોપાર્ટિકલ કદને નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
(cf. Dordane and Doroodmand, 2021)

વોલાસ્ટોનાઈટ નેનોપાર્ટિકલ્સ (A) ની SEM ઈમેજીસ પહેલા અને (B) અલ્ટ્રાસોનિકેશન પછી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર UP200H 45.0 મિનિટ માટે.
અભ્યાસ અને ચિત્ર: ©ડોર્ડેન અને ડોરૂદમંડ, 2021.

અલ્ટ્રાસોનિક નેનોફિલર વિક્ષેપ

સોનીકેશન એ પ્રવાહી અને સ્લરીમાં નેનોફિલરને વિખેરવા અને ડિગગ્લોમેરેટ કરવાની બહુમુખી પદ્ધતિ છે, દા.ત. પોલિમર, ઇપોક્સી રેઝિન, હાર્ડનર્સ, થર્મોપ્લાસ્ટિક્સ વગેરે. તેથી, સોનીફિકેશનનો વ્યાપકપણે આરમાં અત્યંત કાર્યક્ષમ વિક્ષેપ પદ્ધતિ તરીકે ઉપયોગ થાય છે.&ડી અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન.
ઝાંગેલિની એટ અલ. (2021) એ ઇપોક્સી રેઝિનમાં નેનોફિલર્સ માટે અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરવાની તકનીકની તપાસ કરી. તે દર્શાવી શકે છે કે સોનિકેશન નેનોફિલરના નાના અને ઉચ્ચ સાંદ્રતાને પોલિમર મેટ્રિક્સમાં વિખેરવામાં સક્ષમ હતું.
વિવિધ ફોર્મ્યુલેશનની સરખામણી કરતા, 0.5 wt% ઓક્સિડાઇઝ્ડ CNT એ તમામ સોનિકેટેડ નમૂનાઓના શ્રેષ્ઠ પરિણામો દર્શાવ્યા હતા, જે ત્રણ રોલ મિલ-ઉત્પાદિત નમૂનાઓ સાથે તુલનાત્મક શ્રેણીમાં મોટા ભાગના એગ્લોમેરેટ્સના કદના વિતરણને જાહેર કરે છે, સખત સાથે સારી રીતે બંધનકર્તા છે, એક રચના વિક્ષેપની અંદર પરકોલેશન નેટવર્ક, જે કાંપ સામે સ્થિરતા તરફ નિર્દેશ કરે છે અને આમ યોગ્ય લાંબા ગાળાની સ્થિરતા. ઉચ્ચ ફિલરની માત્રાએ સમાન સારા પરિણામો દર્શાવ્યા હતા, પરંતુ વધુ સ્પષ્ટ આંતરિક નેટવર્ક તેમજ કંઈક અંશે મોટા સમૂહની રચના પણ કરી હતી. કાર્બન નેનોફાઈબર્સ (CNF) પણ સોનિકેશન દ્વારા સફળતાપૂર્વક વિખેરાઈ શકે છે. વધારાના સોલવન્ટ્સ વિના હાર્ડનર સિસ્ટમ્સમાં નેનોફિલર્સનું ડાયરેક્ટ યુએસ વિખેરવું સફળતાપૂર્વક પ્રાપ્ત થયું હતું, અને આ રીતે તેને ઔદ્યોગિક ઉપયોગની સંભવિતતા સાથે સરળ અને સીધા-આગળના વિક્ષેપ માટે લાગુ પદ્ધતિ તરીકે જોઈ શકાય છે. (cf. ઝંગહેલિની એટ અલ., 2021)
 

હાર્ડનર (અલ્ટ્રાસોનિકેશન-યુએસ) માં વિખરાયેલા વિવિધ નેનોફિલર્સની સરખામણી: (a) 0.5 wt% કાર્બન નેનોફાઇબર (CNF); (b) 0.5 wt% CNToxi; (c) 0.5 wt% કાર્બન નેનોટ્યુબ (CNT); (d) 0.5 wt% CNT અર્ધ-વિખરાયેલા.
(અભ્યાસ અને ચિત્ર: © ઝાંગેલિની એટ અલ., 2021)

નેનોપાર્ટિકલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ – શ્રેષ્ઠતા માટે વૈજ્ઞાનિક રીતે સાબિત

અસંખ્ય અત્યાધુનિક અભ્યાસોમાં સંશોધન દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પરઝન એ પ્રવાહીમાં ઉચ્ચ સાંદ્રતા પર પણ નેનોપાર્ટિકલ્સનું ડિગગ્લોમેરેટ અને વિતરણ કરવાની શ્રેષ્ઠ તકનીકોમાંની એક છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિકાસ (2020) એ હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પરઝર UP400S નો ઉપયોગ કરીને ચીકણા પ્રવાહીમાં નેનો-સિલિકાના ઉચ્ચ ભારના વિક્ષેપની તપાસ કરી. તેમના અભ્યાસમાં, તેઓ નિષ્કર્ષ પર આવે છે કે “ચીકણા પ્રવાહીમાં ઉચ્ચ ઘન લોડિંગ પર અલ્ટ્રા-સોનિકેશન ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને નેનોપાર્ટિકલ્સનું સ્થિર અને એકસમાન વિક્ષેપ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.” [વિકાસ, ૨૦૨૦]

નેનોપાર્ટિકલ ડિસ્પરઝન માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ

Hielscher Ultrasonics એ લેબ અને પાયલોટથી લઈને પૂર્ણ-ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો સુધીના વિશ્વસનીય ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક સાધનો માટે તમારું વિશ્વસનીય સપ્લાયર છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક્સ’ ઉપકરણોમાં અત્યાધુનિક હાર્ડવેર, સ્માર્ટ સોફ્ટવેર અને ઉત્કૃષ્ટ વપરાશકર્તા-મિત્રતા છે – જર્મનીમાં ડિઝાઇન અને ઉત્પાદિત. વિક્ષેપ, ડિગગ્લોમેરેશન, નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસ અને ફંક્શનલાઇઝેશન માટે Hielscherની મજબૂત અલ્ટ્રાસોનિક મશીનો સંપૂર્ણ લોડ હેઠળ 24/7/365 ઓપરેટ કરી શકાય છે. તમારી પ્રક્રિયા અને તમારી ઉત્પાદન સુવિધાના આધારે, અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ બેચ અથવા સતત ઇન-લાઇન મોડમાં ચલાવી શકાય છે. સોનોટ્રોડ્સ (અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ), બૂસ્ટર હોર્ન, ફ્લો સેલ અને રિએક્ટર જેવી વિવિધ એક્સેસરીઝ સરળતાથી ઉપલબ્ધ છે.
વધુ તકનીકી માહિતી, વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસ, પ્રોટોકોલ અને અમારી અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-ડિસ્પરશન સિસ્ટમ્સ માટે અવતરણ મેળવવા માટે હવે અમારો સંપર્ક કરો! અમારા સારી રીતે પ્રશિક્ષિત, લાંબા-અનુભવી સ્ટાફને તમારી નેનો-એપ્લિકેશન વિશે તમારી સાથે ચર્ચા કરવામાં આનંદ થશે!

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: