પ્રબલિત સંયુક્ત પદાર્થોનું અલ્ટ્રાસોનિક ફોર્મ્યુલેશન

• સંયુક્ત પદાર્થો નોંધપાત્ર રીતે વધેલી ઉષ્મીય સ્થિરતા, સ્થિતિસ્થાપકતા ગુણાંક, તાણસામર્થ્ય અને ભંગસામર્થ્ય જેવા અનન્ય પદાર્થગુણો દર્શાવે છે અને તેથી વિવિધ પ્રકારનાં ઉત્પાદનોના ઉત્પાદનમાં તેમનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.
• અત્યંત સારી રીતે વિખેરાયેલા CNTs, ગ્રાફીન વગેરે ધરાવતા ઉચ્ચ ગુણવત્તાના નેનોસંયુક્ત પદાર્થો સોનિકેશન દ્વારા ઉત્પન્ન કરી શકાય છે તે સાબિત થયું છે.
• પ્રબલિત સંયુક્ત પદાર્થોના ફોર્મ્યુલેશન માટેનાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો ઔદ્યોગિક પાયે ઉપલબ્ધ છે.

નેનોસંયુક્ત પદાર્થો

નેનોસંયુક્ત પદાર્થો તેમના યાંત્રિક, વિદ્યુત, ઉષ્મીય, પ્રકાશીય, વિદ્યુતરાસાયણિક અને/અથવા ઉત્પ્રેરક ગુણધર્મોને કારણે ઉત્કૃષ્ટ હોય છે.
પ્રબલનકારી પ્રાવસ્થાના સપાટી ક્ષેત્રફળ અને ઘનફળના અસાધારણ રીતે ઊંચા ગુણોત્તર અને/અથવા તેના અસાધારણ રીતે ઊંચા લંબાઈ-પહોળાઈ ગુણોત્તરને કારણે, નેનોસંયુક્ત પદાર્થો પરંપરાગત સંયુક્ત પદાર્થો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારું કાર્યપ્રદર્શન આપે છે. પ્રબલન માટે ગોળાકાર સિલિકા જેવા નેનોકણો, સ્તરવિભાજિત ગ્રાફીન અથવા માટી જેવી ખનિજ ચાદરો, અથવા કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ કે ઇલેક્ટ્રોસ્પિનિંગથી બનાવેલા રેસા જેવા નેનોરેસાઓનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, વિદ્યુત અને ઉષ્મીય વાહકતા સુધારવા માટે કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ ઉમેરવામાં આવે છે, જ્યારે યાંત્રિક, ઉષ્મીય અને જળપ્રતિરોધક ગુણધર્મો સુધારવા માટે નેનો સિલિકાનો ઉપયોગ થાય છે. અન્ય પ્રકારના નેનોકણો સુધારેલા પ્રકાશીય ગુણધર્મો, પરાવૈદ્યુત ગુણધર્મો, ઉષ્માપ્રતિરોધ અથવા દૃઢતા, સામર્થ્ય અને કાટ તથા નુકસાન સામે પ્રતિકાર જેવા યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રદાન કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક રીતે ફોર્મ્યુલેટ કરેલા નેનોસંયુક્ત પદાર્થોનાં ઉદાહરણો:

• વિનાઇલ એસ્ટર મેટ્રિક્સમાં કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNT)
• નિકલ ધાતુના મેટ્રિક્સમાં CNTs / કાર્બન ઓનિયન્સ / નેનો હીરા
• મેગ્નેશિયમ મિશ્રધાતુના મેટ્રિક્સમાં CNTs
• પોલિવિનાઇલ આલ્કોહોલ (PVA) મેટ્રિક્સમાં CNTs
• ઇપોક્સી રેઝિન મેટ્રિક્સમાં બહુભિત્તીય કાર્બન નેનોટ્યુબ (MWCNT) (ક્યોરિંગ એજન્ટ તરીકે મિથાઇલ ટેટ્રાહાઇડ્રોફ્થેલિક એનહાઇડ્રાઇડ (MTHPA) નો ઉપયોગ કરીને)
• પોલિ(વિનાઇલ આલ્કોહોલ) (PVA) મેટ્રિક્સમાં ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ
• મેગ્નેશિયમ મેટ્રિક્સમાં SiC નેનોકણો
• પોલિસ્ટાયરીન મેટ્રિક્સમાં નેનો સિલિકા (Aerosil)
• લવચીક પોલિયુરેથીન (PU) મેટ્રિક્સમાં ચુંબકીય આયર્ન ઓક્સાઇડ
• ગ્રેફાઇટ/પોલિ(વિનાઇલ ક્લોરાઇડ)માં નિકલ ઓક્સાઇડ
• પોલિ-લેક્ટિક-કો-ગ્લાયકોલિક એસિડ (PLGA) મેટ્રિક્સમાં ટાઇટેનિયાના નેનોકણો
• પોલિ-લેક્ટિક-કો-ગ્લાયકોલિક એસિડ (PLGA) મેટ્રિક્સમાં નેનો હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ

અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાના પરિમાણોને ચોકસાઈપૂર્વક નિયંત્રિત કરી શકાય છે અને પદાર્થની સંરચના તથા ઇચ્છિત ઉત્પાદન ગુણવત્તાને અનુરૂપ શ્રેષ્ઠ રીતે ગોઠવી શકાય છે. નેનોસંયુક્ત પદાર્થોમાં CNTs અથવા ગ્રાફીન જેવા નેનોકણો સમાવિષ્ટ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ ભલામણ કરેલી તકનીક છે. વૈજ્ઞાનિક સ્તરે લાંબા સમયથી પરીક્ષણ કરાયેલ અને અનેક ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સંયંત્રોમાં અમલમાં મૂકાયેલ નેનોસંયુક્ત પદાર્થોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ અને ફોર્મ્યુલેશન એક સુસ્થાપિત પદ્ધતિ છે. નેનો પદાર્થોની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયામાં Hielscher નો લાંબો અનુભવ વિસ્તૃત પરામર્શ, યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક સેટઅપની ભલામણ અને પ્રક્રિયાના વિકાસ તથા શ્રેષ્ઠીકરણ દરમિયાન સહાય સુનિશ્ચિત કરે છે.
મોટાભાગે, પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રબલનકારી નેનોકણોને મેટ્રિક્સમાં વિખેરવામાં આવે છે. ઉમેરવામાં આવતા નેનો પદાર્થની વજન ટકાવારી (દળ અંશ) નીચી શ્રેણીમાં, ઉદા. 0.5% થી 5%, હોય છે, કારણ કે સોનિકેશનથી પ્રાપ્ત થતું સમાન વિખેરણ પ્રબલનકારી ભરકોની બચત અને પ્રબલનનું વધુ સારું કાર્યપ્રદર્શન શક્ય બનાવે છે.
ઉત્પાદનમાં અલ્ટ્રાસોનિક્સનો એક લાક્ષણિક ઉપયોગ નેનોકણો અને રેઝિનના સંયુક્ત પદાર્થનું ફોર્મ્યુલેશન છે. CNT-પ્રબલિત વિનાઇલ એસ્ટર ઉત્પન્ન કરવા માટે, CNTs ને વિખેરવા અને તેમનું કાર્યાત્મક સમૂહીકરણ કરવા સોનિકેશનનો ઉપયોગ થાય છે. આ CNT-વિનાઇલ એસ્ટર સુધારેલા વિદ્યુત અને યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.
CNTsના વિખેરણ વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

ગ્રાફીન

ગ્રાફીન અસાધારણ ભૌતિક ગુણધર્મો, ઊંચો આકાર ગુણોત્તર અને ઓછી ઘનતા ધરાવે છે. ઓછા વજનવાળા, ઉચ્ચ મજબૂતાઈ ધરાવતા પોલિમરો મેળવવા માટે ગ્રાફીન અને ગ્રાફીન ઑક્સાઇડને સંયુક્ત પદાર્થના મેટ્રિક્સમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે. યાંત્રિક પ્રબલીકરણ મેળવવા માટે ગ્રાફીનની ચાદરો / પાતળી પટ્ટિકાઓને અત્યંત સૂક્ષ્મ રીતે વિખેરવી જરૂરી છે, કારણ કે ગઠ્ઠા બનેલી ગ્રાફીનની ચાદરો પ્રબલીકરણની અસરને ભારે પ્રમાણમાં મર્યાદિત કરે છે.
વૈજ્ઞાનિક સંશોધને દર્શાવ્યું છે કે સુધારાનું પ્રમાણ મુખ્યત્વે મેટ્રિક્સમાં ગ્રાફીનની ચાદરોના વિક્ષેપણની કક્ષા પર આધાર રાખે છે. માત્ર સમાનરૂપે વિખેરાયેલું ગ્રાફીન જ ઇચ્છિત અસરો આપે છે. તેની પ્રબળ જલવિમુખતા અને વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણને કારણે, ગ્રાફીન એકત્રિત થઈને અને ગઠ્ઠા બનાવીને નબળી પરસ્પર ક્રિયા કરતી એકસ્તરીય ચાદરોના પડ જેવા સમૂહો બનાવવાની વૃત્તિ ધરાવે છે.
સામાન્ય વિક્ષેપણ તકનીકો ઘણીવાર સમાનરૂપ, ક્ષતિરહિત ગ્રાફીન વિક્ષેપણો ઉત્પન્ન કરી શકતી નથી, જ્યારે ઉચ્ચ શક્તિવાળાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળાં ગ્રાફીન વિક્ષેપણો ઉત્પન્ન કરે છે. Hielscher નાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો મૂળ સ્વરૂપના ગ્રાફીન, ગ્રાફીન ઑક્સાઇડ અને અપચયિત ગ્રાફીન ઑક્સાઇડને ઓછીથી ઊંચી સાંદ્રતા સુધી અને નાના જથ્થાથી મોટા જથ્થા સુધી મુશ્કેલી વિના સંભાળે છે. સામાન્ય રીતે વપરાતું દ્રાવક N-મિથાઇલ-2-પાયરોલિડોન (NMP) છે, પરંતુ ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસોનિક્સથી ગ્રાફીનને એસિટોન, ક્લોરોફોર્મ, IPA અને સાઇક્લોહેક્સેનોન જેવાં નબળી દ્રાવક ક્ષમતા અને નીચું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતાં દ્રાવકોમાં પણ વિખેરી શકાય છે.
ગ્રાફીનના મોટા જથ્થામાં સ્તરવિયોજન વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ અને અન્ય નેનો પદાર્થો

ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસોનિક્સથી વિવિધ નેનો પદાર્થોનાં સૂક્ષ્મ કણકદવાળાં વિક્ષેપણો પ્રાપ્ત થાય છે તે સાબિત થયું છે; આ પદાર્થોમાં કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNTs), SWNTs, MWNTs, ફુલેરીન, સિલિકા (SiO₂), ટાઇટેનિયમ ડાયૉક્સાઇડ (TiO₂), ચાંદી (Ag), ઝિંક ઑક્સાઇડ (ZnO), નેનોતંતુમય સેલ્યુલોઝ અને અન્ય ઘણા પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય રીતે, સોનિકેશન પરંપરાગત વિક્ષેપકો કરતાં વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે અને અનન્ય પરિણામો પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
નેનો કણોને પીસવા અને વિખેરવા ઉપરાંત, અલ્ટ્રાસોનિક અવક્ષેપણ (નીચેથી ઉપર સંશ્લેષણ) દ્વારા નેનો કણોનું સંશ્લેષણ કરવાથી ઉત્તમ પરિણામો પ્રાપ્ત થાય છે. એવું અવલોકન કરવામાં આવ્યું છે કે અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સંશ્લેષિત મેગ્નેટાઇટ, સોડિયમ ઝિંક મોલિબ્ડેટ અને અન્ય પદાર્થોના કણોનું કદ પરંપરાગત પદ્ધતિથી પ્રાપ્ત થતા કણોના કદ કરતાં નાનું હોય છે. આ નાના કદનું કારણ અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનથી ઉત્પન્ન થતા કર્તન અને પ્રક્ષુબ્ધતાને લીધે વધેલો કેન્દ્રકન દર અને વધુ સારી મિશ્રણ રીતો હોવાનું માનવામાં આવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક નીચેથી ઉપર અવક્ષેપણ વિશે વધુ જાણવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

અલ્ટ્રાસોનિક કણ કાર્યાત્મકકરણ

કણનું કદ ઘટતાં તેનું વિશિષ્ટ સપાટી ક્ષેત્રફળ વધે છે. ખાસ કરીને નેનોટેકનોલોજીમાં, કણનું સપાટી ક્ષેત્રફળ વધવાથી પદાર્થની લાક્ષણિકતાઓની અભિવ્યક્તિ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. કણની સપાટી પર યોગ્ય કાર્યાત્મક અણુઓ જોડીને અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સપાટી ક્ષેત્રફળ વધારી અને તેમાં ફેરફાર કરી શકાય છે. નેનો પદાર્થોના અનુપ્રયોગ અને ઉપયોગની દૃષ્ટિએ, સપાટીના ગુણધર્મો કણના આંતરિક ભાગના ગુણધર્મો જેટલા જ મહત્વના છે.
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે કાર્યાત્મક બનાવેલા કણોનો પોલિમરો, સંયુક્ત પદાર્થો અને જૈવસંયુક્ત પદાર્થો, નેનોપ્રવાહીઓ, એસેમ્બલ કરેલાં ઉપકરણો, નેનોઔષધો વગેરેમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. કણ કાર્યાત્મકકરણથી સ્થિરતા, મજબૂતાઈ અને કઠોરતા, દ્રાવ્યતા, બહુવિક્ષેપિતા, પ્રતિદીપ્તિ, ચુંબકત્વ, અતિપરાચુંબકત્વ, પ્રકાશીય શોષણ, ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા, પ્રકાશસંદીપ્તિ વગેરે લાક્ષણિકતાઓમાં ભારે સુધારો થાય છે.
Hielscher ની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓથી વ્યાવસાયિક ધોરણે કાર્યાત્મક બનાવવામાં આવતા સામાન્ય કણોમાં CNTs, SWNTs, MWNTs, ગ્રાફીન, ગ્રેફાઇટ, સિલિકા (SiO₂), નેનોહીરા, મેગ્નેટાઇટ (આયર્ન ઑક્સાઇડ, Fe₃O₄), ચાંદીના નેનો કણો, સોનાના નેનો કણો, છિદ્રાળુ અને મધ્યમ કદનાં છિદ્રો ધરાવતા નેનો કણો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક કણ ઉપચાર માટેની પસંદ કરેલી અનુપ્રયોગ નોંધો જોવા અહીં ક્લિક કરો!

અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપકો

Hielscher નાં અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ ઉપકરણો પ્રયોગશાળા, બેન્ચ-ટોપ અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે ઉપલબ્ધ છે. Hielscher નાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો વિશ્વસનીય અને મજબૂત છે તથા તેમનું સંચાલન અને સફાઈ સરળ છે. આ ઉપકરણો ભારે કાર્યભારવાળી પરિસ્થિતિઓમાં 24/7 સંચાલન માટે રચાયેલાં છે. અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમોનો ઉપયોગ બેચ અને ઇનલાઇન પ્રક્રિયા માટે કરી શકાય છે – તે લવચીક છે અને તમારી પ્રક્રિયા તથા જરૂરિયાતોને અનુરૂપ સરળતાથી અનુકૂલિત કરી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક બેચ અને ઇનલાઇન ક્ષમતાઓ