नैनोसामग्रियों (नैनोकणों) का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण

नैनोसामग्रियाँ उच्च प्रदर्शन वाली सामग्रियों, सनस्क्रीन, उच्च प्रदर्शन वाली कोटिंग्स या प्लास्टिक कंपोज़िट जैसे विविध उत्पादों का अभिन्न घटक बन गई हैं। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन का उपयोग नैनो आकार के कणों को पानी, तेल, विलायकों या रेज़िन जैसे द्रवों में परिक्षेपित करने के लिए किया जाता है।

नैनोकणों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण

नैनोकणों के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण के अनुप्रयोग के अनेक प्रभाव होते हैं। इनमें सबसे स्पष्ट प्रभाव कणों के एग्लोमरेट तोड़ने के लिए सामग्रियों को द्रवों में परिक्षेपित करना है। एक अन्य प्रक्रिया में कण संश्लेषण या अवक्षेपण के दौरान अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया जाता है। सामान्यतः इससे छोटे कण बनते हैं और उनके आकार की एकरूपता बढ़ती है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन कणों की सतहों पर पदार्थ स्थानांतरण में भी सुधार करता है। उच्च विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल वाली सामग्रियों की सतह के कार्यात्मकीकरण में सुधार के लिए इस प्रभाव का उपयोग किया जा सकता है।

नैनोसामग्रियों का परिक्षेपण और आकार में कमी

नैनोसामग्रियाँ, जैसे धातु ऑक्साइड, नैनोक्ले या कार्बन नैनोट्यूब किसी द्रव में मिलाए जाने पर एग्लोमरेट बनाने की प्रवृत्ति रखती हैं। पाउडर को भिगोने के बाद बंधन बलों पर काबू पाने के लिए विघटित करके एग्लोमरेट अलग करने और परिक्षेपित करने के प्रभावी साधनों की आवश्यकता होती है। जलीय और गैर-जलीय निलंबनों में एग्लोमरेट संरचनाओं का अल्ट्रासोनिक विघटन नैनो आकार की सामग्रियों की पूरी क्षमता का उपयोग करना संभव बनाता है। विभिन्न ठोस मात्राओं वाले नैनोकणीय एग्लोमरेट के विविध परिक्षेपणों पर किए गए अध्ययनों ने रोटर स्टेटर मिक्सर (जैसे ultra turrax), पिस्टन होमोजेनाइज़र या गीली मिलिंग विधियों, जैसे बीड मिल या कोलॉइड मिल, जैसी अन्य तकनीकों की तुलना में अल्ट्रासाउंड का उल्लेखनीय लाभ प्रदर्शित किया है। Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ ठोस पदार्थों की काफ़ी उच्च सांद्रताओं पर चलाई जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, सिलिका के लिए पाया गया कि टूटने की दर भार के आधार पर 50% तक की ठोस सांद्रता से स्वतंत्र थी। उच्च सांद्रता वाले मास्टरबैच के परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया जा सकता है – इसमें कम और अधिक श्यानता वाले द्रवों का प्रसंस्करण किया जाता है। इससे अल्ट्रासाउंड पानी, रेज़िन या तेल जैसे विभिन्न माध्यमों पर आधारित पेंट और कोटिंग्स के लिए एक अच्छा प्रसंस्करण समाधान बन जाता है।

अल्ट्रासोनिक कैविटेशन

अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा परिक्षेपण और एग्लोमरेट का विघटन अल्ट्रासोनिक कैविटेशन का परिणाम हैं। द्रवों को अल्ट्रासाउंड के संपर्क में लाने पर द्रव में प्रसारित होने वाली ध्वनि तरंगें बारी-बारी से उच्च और निम्न दाब के चक्र उत्पन्न करती हैं। इससे अलग-अलग कणों के बीच आकर्षण बलों पर यांत्रिक तनाव पड़ता है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन द्रवों में 1000km/hr (लगभग 600mph) तक की गति वाले द्रव जेट उत्पन्न करता है। ऐसे जेट उच्च दाब पर द्रव को कणों के बीच धकेलते हैं और उन्हें एक-दूसरे से अलग करते हैं। छोटे कण द्रव जेट के साथ त्वरित होते हैं और उच्च गति पर टकराते हैं। इससे अल्ट्रासाउंड माइक्रॉन आकार और उससे छोटे आकार के कणों के परिक्षेपण के साथ-साथ उनकी मिलिंग का भी एक प्रभावी साधन बन जाता है।

अल्ट्रासोनिक सहायता से कण संश्लेषण / अवक्षेपण

नैनोकणों को संश्लेषण या अवक्षेपण द्वारा बॉटम-अप विधि से बनाया जा सकता है। सोनोकेमिस्ट्री नैनो आकार के यौगिक तैयार करने के लिए उपयोग की जाने वाली सबसे शुरुआती तकनीकों में से एक है। Suslick ने अपने मूल कार्य में Fe(CO)₅ का या तो शुद्ध द्रव के रूप में या deaclin के विलयन में सोनिकेशन किया और 10–20nm आकार के अक्रिस्टलीय लौह नैनोकण प्राप्त किए। सामान्यतः एक अतिसंतृप्त मिश्रण अत्यधिक सांद्रित पदार्थ से ठोस कण बनाना शुरू कर देता है। अल्ट्रासोनिकेशन पूर्वगामी पदार्थों के मिश्रण में सुधार करता है और कण की सतह पर द्रव्यमान स्थानांतरण बढ़ाता है। इससे कणों का आकार छोटा होता है और एकरूपता बढ़ती है।

अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके सतह का कार्यात्मकीकरण

कई नैनोसामग्रियों, जैसे धातु ऑक्साइड, इंकजेट स्याही और टोनर के वर्णक, या उच्च प्रदर्शन वाली कोटिंग्स के भरावों के लिए सतह का प्रकार्यीकरण आवश्यक होता है। प्रत्येक कण की पूरी सतह का प्रकार्यीकरण करने के लिए एक अच्छी परिक्षेपण विधि आवश्यक है। परिक्षेपित होने पर कण आमतौर पर उन अणुओं की सीमा परत से घिरे होते हैं जो कण की सतह की ओर आकर्षित होते हैं। नए प्रकार्यात्मक समूहों को कण की सतह तक पहुँचाने के लिए इस सीमा परत को तोड़ना या हटाना आवश्यक होता है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन से उत्पन्न तरल जेट की गति 1000km/hr तक पहुँच सकती है। यह प्रतिबल आकर्षण बलों पर काबू पाने में मदद करता है और प्रकार्यात्मक अणुओं को कण की सतह तक पहुँचाता है। सोनोरसायन में इस प्रभाव का उपयोग परिक्षेपित उत्प्रेरकों का प्रदर्शन सुधारने के लिए किया जाता है।

कण आकार मापन से पहले अल्ट्रासोनिकेशन

नमूनों का अल्ट्रासोनिकेशन आपके कण आकार या आकारिकी मापन की सटीकता बढ़ाता है। नया SonoStep एक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन में अल्ट्रासाउंड, नमूनों को हिलाने और पंप करने की प्रक्रियाओं को जोड़ता है। इसे चलाना आसान है और इसका उपयोग सोनिकेशन किए गए नमूनों को कण आकार विश्लेषकों जैसे विश्लेषणात्मक उपकरणों तक पहुँचाने के लिए किया जा सकता है। तीव्र सोनिकेशन समूहित कणों को परिक्षेपित करने में मदद करता है, जिससे अधिक सुसंगत परिणाम मिलते हैं।अधिक पढ़ने के लिए यहाँ क्लिक करें!

प्रयोगशाला और उत्पादन पैमाने के लिए अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण

विसमूहन और परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर और प्रवाह सेल प्रयोगशाला और उत्पादन स्तर पर उपलब्ध हैं। औद्योगिक प्रणालियों को इनलाइन संचालन के लिए आसानी से रेट्रोफिट किया जा सकता है। अनुसंधान और प्रक्रिया विकास के लिए हम UIP1000hd (1,000 वाट) के उपयोग की अनुशंसा करते हैं।

Hielscher नैनोसामग्रियों के कुशल परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिक उपकरणों और सहायक उपकरणों की एक व्यापक शृंखला प्रदान करता है, उदाहरण के लिए पेंट, स्याही और कोटिंग में।

• कॉम्पैक्ट प्रयोगशाला उपकरण अधिकतम 400 वाट शक्ति वाले होते हैं.
  इन उपकरणों का उपयोग मुख्य रूप से नमूना तैयार करने या शुरुआती व्यवहार्यता अध्ययनों के लिए किया जाता है और ये किराए पर उपलब्ध हैं।
• 500 और 1,000 और 2,000 वाट के अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर, जैसे प्रवाह सेल तथा विभिन्न बूस्टर हॉर्न और सोनोट्रोड वाला UIP1000hd सेट, अधिक आयतन वाले प्रवाहों को संसाधित कर सकते हैं।
  इस प्रकार के उपकरणों का उपयोग बेंचटॉप या पायलट संयंत्र पैमाने पर प्राचलों (जैसे: आयाम, परिचालन दाब, प्रवाह दर आदि) के अनुकूलन में किया जाता है।
• अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर, जिनकी शक्ति 2kW, 4kW, 10kW और 16kW है, तथा ऐसी कई इकाइयों के बड़े समूह लगभग किसी भी स्तर पर उत्पादन के आयतन प्रवाहों को संसाधित कर सकते हैं।

प्रक्रिया परीक्षण करने के लिए बेंचटॉप उपकरण अनुकूल शर्तों पर किराए पर उपलब्ध हैं। ऐसे परीक्षणों के परिणामों को रैखिक रूप से उत्पादन स्तर तक बढ़ाया जा सकता है – जिससे प्रक्रिया विकास में शामिल जोखिम और लागत कम होती है। हमें ऑनलाइन, फ़ोन पर या व्यक्तिगत रूप से आपकी सहायता करने में खुशी होगी। कृपया हमारे पते यहाँ देखें, या नीचे दिए गए फ़ॉर्म का उपयोग करें।

नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: