अल्ट्रासोनिकेशन के माध्यम से लाभप्रद हाइड्रोजेल उत्पादन

Sonication उच्च प्रदर्शन हाइड्रोगेल की तैयारी के लिए एक अत्यधिक प्रभावोत्पादक, विश्वसनीय और सरल तकनीक है। ये हाइड्रोजेल अवशोषण क्षमता, चिपचिपाहट, यांत्रिक शक्ति, संपीड़न मापांक और स्व-चिकित्सा कार्यात्मकताओं जैसे उत्कृष्ट सामग्री गुण प्रदान करते हैं।

हाइड्रोजेल उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक पॉलिमराइजेशन और फैलाव

हाइड्रोगेल हाइड्रोफिलिक, त्रि-आयामी बहुलक नेटवर्क हैं जो बड़ी मात्रा में पानी या तरल पदार्थ को अवशोषित करने में सक्षम हैं। हाइड्रोजेल एक असाधारण सूजन क्षमता प्रदर्शित करते हैं। हाइड्रगेल के सामान्य निर्माण खंडों में पॉलीविनाइल अल्कोहल, पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल, सोडियम पॉलीक्रिलेट, एक्रिलेट पॉलिमर, कार्बोमर्स, पॉलीसेकेराइड या पॉलीपेप्टाइड्स शामिल हैं, जिनमें उच्च संख्या में हाइड्रोफिलिक समूह और प्राकृतिक प्रोटीन जैसे कोलेजन, जिलेटिन और फाइब्रिन शामिल हैं।
तथाकथित हाइब्रिड हाइड्रोगेल में विभिन्न रासायनिक, कार्यात्मक और रूपात्मक रूप से अलग-अलग सामग्री होती है, जैसे प्रोटीन, पेप्टाइड्स, या नैनो-?
अल्ट्रासोनिक फैलाव व्यापक रूप से कार्बन नैनोट्यूब (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), सेलूलोज़ नैनो-क्रिस्टल, चिटिन नैनोफाइबर, टाइटेनियम डाइऑक्साइड, चांदी नैनोकणों, प्रोटीन और अन्य माइक्रोन- या नैनोस्ट्रक्चर जैसे नैनो-सामग्रियों को समरूप बनाने के लिए एक अत्यधिक कुशल और विश्वसनीय तकनीक के रूप में उपयोग किया जाता है। यह असाधारण गुणों के साथ उच्च प्रदर्शन हाइड्रोगेल का उत्पादन करने के लिए सोनिकेशन को एक मुख्य उपकरण बनाता है।

शोध से क्या पता चलता है – अल्ट्रासोनिक हाइड्रोजेल तैयारी

सबसे पहले, अल्ट्रासोनिकेशन हाइड्रोजेल गठन के दौरान पोलीमराइजेशन और क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देता है।
दूसरे, हाइड्रोगेल और नैनोकम्पोजिट हाइड्रोगेल के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिकेशन विश्वसनीय और प्रभावी फैलाव तकनीक के रूप में साबित हुआ है।

हाइड्रोगेल के अल्ट्रासोनिक क्रॉस-लिंकिंग और पॉलिमराइजेशन

अल्ट्रासोनिकेशन मुक्त कण पीढ़ी के माध्यम से हाइड्रोगेल संश्लेषण के दौरान बहुलक नेटवर्क के गठन में सहायता करता है। तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंगें ध्वनिक गुहिकायन उत्पन्न करती हैं जो उच्च-कतरनी बलों, आणविक बाल काटना और मुक्त कट्टरपंथी गठन का कारण बनती हैं।

Cass et al. (2010) prepared several “acrylic hydrogels were prepared via ultrasonic polymerization of water soluble monomers and macromonomers. Ultrasound was used to create initiating radicals in viscous aqueous monomer soluions using the additives glycerol, sorbitol or glucose in an open system at 37°C. The water soluble additives were essential for the hydrogel production, glycerol being the most effective. Hydrogels were prepared from the monomers 2-hydroxyethyl methacrylate, poly(ethylene glycol) dimethacrylate, dextran methacrylate, acrylic acid/ethylene glycol dimethacrylate and acrylamide/bis-acrylamide.” [Cass et al. 2010] Ultrasound application using a probe ultrasonicator was found to be an effective method for the polymerization of water soluble vinyl monomers and the subsequent preparation of hydrogels. The ultrasonically initiated polymerization occurs rapidly in the absence of a chemical initiator.
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नैनोकम्पोजिट हाइड्रोगेल और नैनोगेल के अल्ट्रासोनिक संश्लेषण के बारे में और पढ़ें!

अल्ट्रासोनिकेशन सभी प्रकार के पॉलिमर और बायोपॉलिमर के साथ संगत है और नैनोकणों, नैनोक्रिस्टल या नैनोफाइबर जैसे नैनो-संरचित सामग्री के साथ हाइब्रिड हाइड्रोगेल को मजबूत करने की अनुमति देता है। विभिन्न नैनोमैटेरियल्स के साथ हाइड्रोगेल को मजबूत करने से नैनोकम्पोजिट हाइड्रोगेल के भौतिक रासायनिक और रीओ-मैकेनिकल गुणों को संशोधित और नियंत्रित करने की अनुमति मिलती है, क्योंकि माइक्रोस्ट्रक्चर प्राप्त भौतिक गुणों के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं।

पॉली का निर्माण (एक्रिलामाइड-सह-इटाकोनिक एसिड) – MWCNT हाइड्रोजेल Sonication का उपयोग कर

मोहम्मदिनेज़ादा एट अल (2018) ने पॉली (एक्रिलामाइड-को-इटाकोनिक एसिड) और बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (MWCNTs) युक्त एक सुपरएब्जॉर्बेंट हाइड्रोजेल कम्पोजिट का सफलतापूर्वक उत्पादन किया। अल्ट्रासोनिकेशन Hielscher अल्ट्रासोनिक डिवाइस के साथ किया गया था यूपी200एस. MWCNTs अनुपात में वृद्धि के साथ हाइड्रोजेल की स्थिरता में वृद्धि हुई, जिसे MWCNTs की हाइड्रोफोबिक प्रकृति के साथ-साथ क्रॉसलिंकर घनत्व में वृद्धि के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। P(AAm-co-IA) हाइड्रोजेल की जल प्रतिधारण क्षमता (WRC) को भी MWCNT (10 wt%) की उपस्थिति में बढ़ाया गया था। इस अध्ययन में, बहुलक सतह पर कार्बन नैनोट्यूब के समान वितरण के संबंध में अल्ट्रासोनिकेशन के प्रभावों को बेहतर दर्जा दिया गया था। बहुलक संरचना में बिना किसी रुकावट के एमडब्ल्यूसीएनटी बरकरार थे। इसके अतिरिक्त, प्राप्त नैनोकम्पोजिट की ताकत और इसकी जल प्रतिधारण क्षमता और पीबी (द्वितीय) जैसे अन्य घुलनशील पदार्थों के अवशोषण में वृद्धि हुई थी। सोनिकेशन ने सर्जक को तोड़ दिया और बढ़ते तापमान के तहत बहुलक श्रृंखलाओं में एक उत्कृष्ट भराव के रूप में MWCNTs को तितर-बितर कर दिया।
The researchers conclude that these “reaction conditions cannot be achieved through conventional methods, and the homogeneity and good-dispersion of particles into the host cannot be achieved. In addition, sonication process separate nanoparticles into single particle, while stirring cannot do this. Another mechanism for the size reduction is the effect of powerful acoustic waves on the secondary bonds like hydrogen bonding which this irradiation breaks the H-bonding of particles, and subsequently, dissociates the aggregated particles and increase the number of free adsorptive groups like -OH and accessibility. Thus, this important happening makes sonication process as a superior method over the others like magnetic stirring applied in the literatures.” [Mohammadinezhada et al., 2018]

हाइड्रोजेल संश्लेषण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर

Hielscher Ultrasonics हाइड्रोगेल के संश्लेषण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक उपकरण बनाती है। छोटे और मध्यम आकार के आर से&डी और पायलट अल्ट्रासोनिकेटर निरंतर मोड में वाणिज्यिक हाइड्रोगेल विनिर्माण के लिए औद्योगिक प्रणालियों के लिए, Hielscher Ultrasonics में आपकी प्रक्रिया आवश्यकताओं को कवर किया गया है।
औद्योगिक-ग्रेड अल्ट्रासोनिकेटर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं, जो विश्वसनीय क्रॉस-लिंकिंग और पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाओं और नैनो कणों के समान फैलाव की अनुमति देते हैं। 200μm तक के आयाम आसानी से 24/7/365 ऑपरेशन में लगातार चलाए जा सकते हैं। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक sonotrodes उपलब्ध हैं।

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