સિલિકા નેનોપાર્ટિકલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક ડિગગ્લોમેરેશન

સિલિકા નેનોપાર્ટિકલ્સ જેમ કે ફ્યુમ્ડ સિલિકા (દા.ત. એરોસિલ) વિવિધ ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉમેરણ છે. ઇચ્છિત સામગ્રીની લાક્ષણિકતાઓ સાથે સંપૂર્ણ કાર્યાત્મક નેનોસિલિકા મેળવવા માટે, સિલિકા નેનો-કણો ડિગગ્લોમેરેટેડ હોવા જોઈએ અને સિંગલ-વિખરાયેલા કણો તરીકે વિતરિત કરવા જોઈએ. અલ્ટ્રાસોનિક ડિગગ્લોમેરેશન એ સસ્પેન્શનમાં એકલ-વિખેરાયેલા કણો તરીકે નેનોસિલિકાને સમાનરૂપે વિતરિત કરવા માટે અત્યંત કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય તકનીક સાબિત થઈ છે.

નેનોસિલિકા – લાક્ષણિકતાઓ અને એપ્લિકેશનો

સિલિકા (SiO₂) અને ખાસ કરીને સિલિકા નેનોપાર્ટિકલ્સ (Si-NPs) ઘણા ઉદ્યોગોમાં સામાન્ય ઉમેરણો છે. નેનો-કદના સિલિકા કણો ખૂબ જ વિશાળ સપાટી વિસ્તાર પ્રદાન કરે છે અને અનન્ય કણોની લાક્ષણિકતાઓને વ્યક્ત કરે છે, જેનો ઉપયોગ ઘણા ઉદ્યોગોમાં વિવિધ હેતુઓ માટે થાય છે. દાખલા તરીકે, નેનો-કદના SiO ના અનન્ય ભૌતિક ગુણધર્મો₂ (નેનો-) સંયોજનો, કોંક્રિટ અને અન્ય સામગ્રીને મજબૂત બનાવવા માટે લાગુ કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણો નેનોસિલિકા-આધારિત કોટિંગ્સ છે જે અગ્નિરોધક ગુણધર્મો પ્રદાન કરે છે અથવા નેનોસિલિકા સાથે કોટેડ કાચ કે જેનાથી પ્રતિબિંબ વિરોધી ગુણધર્મો પ્રાપ્ત થાય છે. મકાન અને બાંધકામ ઉદ્યોગમાં, સિલિકા ફ્યુમ (માઈક્રોસિલિકા) અને નેનોસિલિકાનો ઉપયોગ અત્યંત પોઝોલેનિક સામગ્રી તરીકે થાય છે જેનો ઉપયોગ કાર્યક્ષમતા તેમજ કોંક્રિટના યાંત્રિક અને ટકાઉપણું ગુણધર્મોને વધારવા માટે થાય છે. જ્યારે સિલિકા ફ્યુમ અને નેનોસિલિકાની સરખામણી કરવામાં આવે છે, ત્યારે નેનો-સ્ટ્રક્ચર્ડ SiO₂ પોઝોલન પ્રારંભિક તબક્કામાં સિલિકા ફ્યુમ કરતાં વધુ સક્રિય છે કારણ કે નેનોસિલિકા નોંધપાત્ર રીતે વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને સુંદરતા પ્રદાન કરે છે. વિશાળ સપાટી વિસ્તાર કોંક્રિટ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે વધુ સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે અને ન્યુક્લિયસ તરીકે કાર્ય કરીને સુધારેલ કોંક્રિટ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં ખાસ યોગદાન આપે છે. ગેસ અભેદ્યતા, કોંક્રિટની ટકાઉપણું માટેનું સૂચક, પરંપરાગત સિલિકા ફ્યુમ ધરાવતા કોંક્રિટની સરખામણીમાં નેનો-સિલિકા વડે મજબૂત બનેલા કોંક્રિટમાં સુધારેલ છે.
બાયોમેડિસિન અને જીવન વિજ્ઞાનમાં, SiO₂ નેનો પાર્ટિકલ્સની વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે વ્યાપકપણે તપાસ કરવામાં આવે છે કારણ કે ઉચ્ચ સપાટી વિસ્તાર, ઉત્કૃષ્ટ બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને નેનોસિલિકાનું ટ્યુનેબલ છિદ્ર કદ દવાની ડિલિવરી અને થેરાનોસ્ટિક્સ સહિતની નવીન એપ્લિકેશનોની વિશાળ શ્રેણી પ્રદાન કરે છે.

આ ચાર્ટ નેનો-સિલિકાના કણોના કદનું વિતરણ (લીલો વળાંક) પહેલા અને પછી (લાલ વળાંક) અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ દર્શાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ડિગગ્લોમેરેશન અને નેનો-સિલિકાનું વિક્ષેપ

અલ્ટ્રાસોનિક ડિગગ્લોમેરેશન અને ડિસ્પર્સનનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત અલ્ટ્રાસોનિકલી જનરેટેડ પોલાણની અસરો પર આધારિત છે, જે વૈજ્ઞાનિક રીતે એકોસ્ટિક પોલાણ તરીકે ઓળખાય છે. પ્રવાહી અથવા સ્લરીઝમાં ઉચ્ચ-શક્તિ, ઓછી-આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ એકોસ્ટિક પોલાણનું કારણ બની શકે છે અને તેથી આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ, જે સ્થાનિક રીતે ખૂબ ઊંચા દબાણ અને તાપમાન તરીકે થાય છે, અને 280m/s સુધીના પ્રવાહી જેટ સાથે માઇક્રોસ્ટ્રીમિંગ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણની આ તીવ્ર શારીરિક અને યાંત્રિક અસરો કણોની સપાટી પર ધોવાણ તેમજ આંતર-કણ અથડામણ દ્વારા કણોના વિખેરાઈ જાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક / એકોસ્ટિક પોલાણની આ તીવ્ર શક્તિઓ નેનો-સિલિકા, નેનોટ્યુબ્સ અને અન્ય નેનો સામગ્રી જેવા નેનો-કદના કણોના ડિગગ્લોમેરેશન અને વિખેરવા માટે સોનિકેશનને અત્યંત કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય પદ્ધતિ બનાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિકલી ડીગગ્લોમેરેટેડ નેનો-સિલિકાનું કણોનું કદ વિતરણ (Hielscher UP400St ultrasonicator નો ઉપયોગ કરીને) પાણીમાં (a) 1 wt%, (b) 2 wt%, (c) 5 wt%, અને (d) 10 wt% Aerosil 200 જુદા જુદા સમયના અંતરે.
અભ્યાસ અને આલેખ: વિકાસ 2020.

ઉચ્ચ ઘન સાંદ્રતા સાથે અને ચીકણું પ્રવાહીમાં સિલિકાની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા

ઓછી સાંદ્રતા પર નેનોપાર્ટિકલ્સને વિખેરવું એ પહેલેથી જ એક પડકારજનક છે કારણ કે આયનીય બોન્ડ્સ, કોવેલેન્ટ બોન્ડ્સ, હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ અને વેન ડેર વાલ્સ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જેવા રાસાયણિક બંધન દળોને દૂર કરવું આવશ્યક છે. નેનો કણોની વધતી સાંદ્રતા સાથે, દા.ત., નેનો-સિલિકા કણો, નેનો કણો વચ્ચેની રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પણ નોંધપાત્ર રીતે વધી છે. આનો અર્થ એ છે કે સારા, લાંબા ગાળાના સ્થિર વિક્ષેપ પરિણામો મેળવવા માટે શક્તિશાળી વિક્ષેપ તકનીક આવશ્યક છે. અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સનો ઉપયોગ વિશ્વસનીય અને અત્યંત અસરકારક વિક્ષેપ પદ્ધતિ તરીકે થાય છે, જે ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા સાથે સ્લરી પર પ્રક્રિયા કરવા માટે અને ખૂબ જ ઊંચી ઘન સાંદ્રતા સાથે પેસ્ટ કરવા માટે સરળતાથી સક્ષમ છે. નેનો-કણોના ઉચ્ચ નક્કર લોડ સાથે સ્લરી પર પ્રક્રિયા કરવાની ક્ષમતા અલ્ટ્રાસોનિકેશનને નેનો-મટીરિયલ્સ માટે પસંદગીની વિખેરવાની તકનીકમાં ફેરવે છે.
Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ તમારી સ્લરી પર પ્રક્રિયા કરી શકે છે અથવા સતત ઇન-લાઇન રિએક્ટરમાં પેસ્ટ કરી શકે છે જ્યાં સુધી તેને પંપ દ્વારા ખવડાવી શકાય.

સિલિકા નેનોફ્લુઇડ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદન

મોડ્રેગન એટ અલ. (2012) ઉપયોગ કરીને નિસ્યંદિત પાણીમાં સિલિકા નેનોપાર્ટિકલ્સને વિખેરીને તૈયાર સિલિકા નેનોફ્લુઇડ્સ પ્રોબ-પ્રકાર અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400S. ચોક્કસ નક્કર સામગ્રી (એટલે કે, 20%) સાથે સ્થિર સિલિકા નેનોફ્લુઇડ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે, ઓછી સ્નિગ્ધતા સાથે અને પ્રવાહી વર્તણૂકની જેમ, 5 મિનિટ માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ચકાસણી સાથે ઉચ્ચ ઉર્જા સારવારનો સમાવેશ થાય છે, મૂળભૂત માધ્યમો (7 કરતા વધારે pH મૂલ્યો) અને મીઠું ઉમેરાતું નથી. અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ નીચા સ્નિગ્ધતા સાથે nanofluids પરિણમ્યું. અલ્ટ્રાસોનિકલી તૈયાર નેનોફ્લુઇડ્સ પ્રવાહીની જેમ વર્તે છે અને સોનિકેશન સાથે પ્રાપ્ત થયેલા સારા વિક્ષેપને કારણે ખૂબ જ ટૂંકા સમયમાં 20% નક્કર લોડિંગ સાથે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.
"ઉપલબ્ધ તમામ વિક્ષેપ પદ્ધતિઓમાંથી, અલ્ટ્રાસોનિક ચકાસણીઓ સાથે વિખેરવું એ સૌથી અસરકારક પદ્ધતિ તરીકે પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે." (મોડ્રેગન એટ અલ., 2012)
પેટઝોલ્ડ એટ અલ. (2009) એરોસિલ પાઉડરના ડિગગ્લોમેરેશન માટે સમાન નિષ્કર્ષ પર પહોંચ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ એ અત્યંત કેન્દ્રિત ઊર્જાને કારણે સૌથી અસરકારક વિક્ષેપ પ્રણાલી છે.

સિલિકા નેનોપાર્ટિકલ્સના ડિગ્ગ્લોમેરેશન અને વિક્ષેપ માટે અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

જ્યારે નેનો-સિલિકાનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમો, સંશોધન અથવા સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં થાય છે, ત્યારે સૂકા સિલિકા પાવડરને પ્રવાહી તબક્કામાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે. નેનો-સિલિકા વિક્ષેપ માટે વિશ્વસનીય અને અસરકારક વિખેરવાની તકનીકની જરૂર છે, જે સિંગલ સિલિકા કણોને ડિગગ્લોમેરેટ કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા લાગુ કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ શક્તિશાળી અને વિશ્વસનીય વિખેરનારા તરીકે જાણીતા છે, તેથી સિલિકા, નેનોટ્યુબ્સ, ગ્રેફિન, ખનિજો અને અન્ય ઘણી સામગ્રીઓ જેવી કે સિલિકા, નેનોટ્યુબ્સ, ગ્રાફીન અને અન્ય ઘણી સામગ્રીઓને સમાનરૂપે પ્રવાહી તબક્કામાં ડિગગ્લોમેરેટ કરવા અને વિતરિત કરવા માટે વપરાય છે.

Hielscher Ultrasonics કોઈપણ પ્રકારની એકરૂપતા અને ડિગગ્લોમેરેશન એપ્લિકેશન્સ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સ ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને વિતરણ કરે છે. જ્યારે નેનો-ડિસ્પર્સન્સના ઉત્પાદનની વાત આવે છે, ત્યારે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉત્પાદનો મેળવવા માટે ચોક્કસ સોનિકેશન નિયંત્રણ અને નેનોપાર્ટિકલ સસ્પેન્શનની વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર આવશ્યક છે.
Hielscher Ultrasonicsના પ્રોસેસર્સ તમને તમામ મહત્વપૂર્ણ પ્રોસેસિંગ પરિમાણો જેમ કે એનર્જી ઇનપુટ, અલ્ટ્રાસોનિક ઇન્ટેન્સિટી, કંપનવિસ્તાર, દબાણ, તાપમાન અને રીટેન્શન ટાઇમ પર સંપૂર્ણ નિયંત્રણ આપે છે. આમ, તમે પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પરિસ્થિતિઓમાં સમાયોજિત કરી શકો છો, જે પછીથી નેનોસિલિકા સ્લરી જેવા ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા નેનો-વિક્ષેપ તરફ દોરી જાય છે.
કોઈપણ વોલ્યુમ / ક્ષમતા માટે: Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ અને એક્સેસરીઝનો વ્યાપક પોર્ટફોલિયો ઓફર કરે છે. આ તમારી એપ્લિકેશન અને ઉત્પાદન ક્ષમતા માટે આદર્શ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમના રૂપરેખાંકન માટે પરવાનગી આપે છે. થોડા મિલીલીટર ધરાવતી નાની શીશીઓથી માંડીને કલાક દીઠ હજારો ગેલનની ઉચ્ચ વોલ્યુમ સ્ટ્રીમ સુધી, Hielscher તમારી પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્યુશન પ્રદાન કરે છે.
મજબુતતા: અમારી અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ મજબૂત અને વિશ્વસનીય છે. બધા Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ 24/7/365 ઓપરેશન માટે બાંધવામાં આવ્યા છે અને ખૂબ જ ઓછી જાળવણીની જરૂર છે.
વપરાશકર્તા-મિત્રતા: અમારા અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોનું વિસ્તૃત સોફ્ટવેર સરળ અને વિશ્વસનીય સોનિકેશન માટે સોનિકેશન સેટિંગ્સની પૂર્વ-પસંદગી અને બચતની મંજૂરી આપે છે. સાહજિક મેનૂ ડિજિટલ રંગીન ટચ-ડિસ્પ્લે દ્વારા સરળતાથી સુલભ છે. રિમોટ બ્રાઉઝર કંટ્રોલ તમને કોઈપણ ઈન્ટરનેટ બ્રાઉઝર દ્વારા ઓપરેટ અને મોનિટર કરવાની પરવાનગી આપે છે. સ્વચાલિત ડેટા રેકોર્ડિંગ બિલ્ટ-ઇન SD-કાર્ડ પર ચાલતા કોઈપણ સોનિકેશનના પ્રક્રિયા પરિમાણોને સાચવે છે.
ઉત્તમ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા: વૈકલ્પિક વિક્ષેપ તકનીકોની સરખામણીમાં, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ ઉત્કૃષ્ટ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા અને કણોના કદના વિતરણમાં શ્રેષ્ઠ પરિણામો સાથે શ્રેષ્ઠ છે.

અલ્ટ્રા-ટ્યુરેક્સની સરખામણીમાં આ ચાર્ટ Hielscher UIP1000 સાથે સિલિકાના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપનો નોંધપાત્ર ફાયદો દર્શાવે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનને ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે અને તે સિલિકાના નાના કણોનું કદ હાંસલ કરે છે.

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