औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए विश्वसनीय नैनोपार्टिकल फैलाव

उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिकेशन कुशल और मज़बूती से कण एग्लोमेरेट को तोड़ सकता है और यहां तक कि प्राथमिक कणों को भी विघटित कर सकता है। इसके उच्च प्रदर्शन फैलाव प्रदर्शन के कारण, सजातीय नैनोपार्टिकल निलंबन बनाने के लिए जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग पसंदीदा विधि के रूप में किया जाता है।

अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा विश्वसनीय नैनोपार्टिकल फैलाव

कई उद्योगों को निलंबन की तैयारी की आवश्यकता होती है, जो नैनोकणों से भरे होते हैं। नैनोपार्टिकल्स 100nm से कम कण आकार वाले ठोस होते हैं। मिनट कण आकार के कारण, नैनोपार्टिकल असाधारण शक्ति, कठोरता, ऑप्टिकल सुविधाओं, लचीलापन, यूवी प्रतिरोध, चालकता, विद्युत और विद्युत चुम्बकीय (ईएम) गुणों, विरोधी संक्षारक, खरोंच प्रतिरोध, और अन्य असाधारण विशेषताओं जैसे अद्वितीय गुणों को व्यक्त करता है।
उच्च तीव्रता, कम आवृत्ति वाला अल्ट्रासाउंड तीव्र ध्वनिक गुहिकायन बनाता है, जो कतरनी बलों, बहुत उच्च दबाव और तापमान अंतर और अशांति जैसी चरम स्थितियों की विशेषता है। ये गुहिकायन बल कणों को तेज करते हैं जिससे अंतर-कण टकराव होता है और परिणामस्वरूप कण टूट जाते हैं। नतीजतन, एक संकीर्ण कण आकार वक्र और एक समान वितरण के साथ नैनोस्ट्रक्चर्ड सामग्री प्राप्त की जाती है।
अल्ट्रासोनिक dispersing उपकरण पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में nanomaterials के किसी भी प्रकार के इलाज के लिए उपयुक्त है, बहुत उच्च चिपचिपाहट के साथ।

कार्बन नैनोट्यूब का अल्ट्रासोनिक फैलाव

Ultrasonic dispersers are widely used for the purpose of dispersing carbon nanotubes (CNTs). Sonication is a reliable method to detangle and disperse single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as well as multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). For instance, in order to produce a highly conductive thermoplastic polymer, high-purity (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; external diameter 9.5 nm; purity 95 +%) have been ultrasonically dispersed with the Hielscher UP200S for 30min. at room temperature. The ultrasonically dispersed Nanocyl® 3100 MWCNTs at a concentration of 1% w/w in the epoxy resin showed superior conductivity of approx. 1.5 × 10-2 S /m.

निकल नैनोकणों का अल्ट्रासोनिक फैलाव

निकल नैनोकणों को अल्ट्रासोनिक रूप से एसिटेड हाइड्राज़िन कमी संश्लेषण के माध्यम से सफलतापूर्वक उत्पादित किया जा सकता है। हाइड्राज़ीन कमी संश्लेषण मार्ग हाइड्राज़िन के साथ निकल क्लोराइड की रासायनिक कमी द्वारा गोलाकार आकार के साथ शुद्ध धातु निकल नैनोपार्टिकल तैयार करने में सक्षम बनाता है। एडम के अनुसंधान समूह ने प्रदर्शित किया कि अल्ट्रासोनिकेशन – का उपयोग करना Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – लागू तापमान से स्वतंत्र रूप से एक औसत प्राथमिक क्रिस्टलीय आकार (7-8 एनएम) बनाए रखने में सक्षम था, जबकि तीव्र और कम सोनीशन अवधि का उपयोग माध्यमिक, एकत्रित कणों के सॉल्वोडायनामिक व्यास को 710 एनएम से 190 एनएम तक कम कर सकता है। उच्चतम अम्लता और उत्प्रेरक गतिविधि को हल्के (30 डब्ल्यू आउटपुट पावर) और निरंतर अल्ट्रासाउंड उपचार द्वारा तैयार नैनोकणों के लिए मापा गया था। नैनोकणों के उत्प्रेरक व्यवहार का परीक्षण सुजुकी-मियाउरा क्रॉस-कपलिंग प्रतिक्रिया में पारंपरिक और साथ ही अल्ट्रासोनिक तरीकों से तैयार किए गए पांच नमूनों पर किया गया था। अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार उत्प्रेरक आमतौर पर बेहतर प्रदर्शन करते थे, और उच्चतम उत्प्रेरक गतिविधि को कम-शक्ति (30 डब्ल्यू) निरंतर सोनिकेशन के तहत तैयार नैनोकणों पर मापा गया था।
अल्ट्रासाउंड उपचार का नैनोकणों की एकत्रीकरण प्रवृत्ति पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा: जोरदार द्रव्यमान हस्तांतरण के साथ नष्ट किए गए गुहिकायन रिक्तियों का डीफ़्रेग्मेंटेशन प्रभाव नष्ट किए गए गुहिकायन रिक्तियों के आकर्षक इलेक्ट्रोस्टैटिक को दूर कर सकता है, जोरदार द्रव्यमान हस्तांतरण के साथ कणों के बीच आकर्षक इलेक्ट्रोस्टैटिक और वैन डेर वाल्स बलों को दूर कर सकता है।
(cf. Adám et al. 2020)

वोलास्टोनाइट नैनोकणों का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण

वोलास्टोनाइट रासायनिक सूत्र CaSiO3 वोलास्टोनाइट के साथ एक कैल्शियम इनोसिलिकेट खनिज है जो निर्माण उद्योग में सीमेंट, कांच, ईंट और टाइल के उत्पादन के लिए घटक के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, स्टील की कास्टिंग में प्रवाह के साथ-साथ कोटिंग्स और पेंट के निर्माण में एक योजक के रूप में। उदाहरण के लिए, वोलास्टोनाइट सुदृढीकरण, सख्त, कम तेल अवशोषण और अन्य सुधार प्रदान करता है। वोलास्टोनाइट के उत्कृष्ट प्रबलित गुण प्राप्त करने के लिए, नैनो-स्केल डीग्लोमरेशन और वर्दी फैलाव आवश्यक हैं।
डॉर्डेन और डोरोडमैंड (2021) ने अपने अध्ययनों में प्रदर्शित किया कि अल्ट्रासोनिक फैलाव एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक है जो वोलास्टोनाइट नैनोकणों के आकार और आकृति विज्ञान को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। वोलास्टोनाइट नैनो-फैलाव पर सोनिकेशन के योगदान का मूल्यांकन करने के लिए, अनुसंधान दल ने उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक्स के आवेदन के साथ और बिना वोलास्टोनाइट नैनोकणों को संश्लेषित किया। उनके सोनिकेशन परीक्षणों के लिए, शोधकर्ताओं ने इसका उपयोग किया अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UP200H (Hielscher Ultrasonics) 45.0 मिनट के लिए 24 kHz की आवृत्ति के साथ। अल्ट्रासोनिक नैनो-फैलाव के परिणाम नीचे उच्च-रिज़ॉल्यूशन एसईएम में दिखाए गए हैं। एसईएम छवि स्पष्ट रूप से दिखाती है कि अल्ट्रासोनिक उपचार से पहले वोलास्टोनाइट नमूना एग्लोमेरेटेड और एकत्रित है; UP200H अल्ट्रासोनिकेटर के साथ सोनिकेशन के बाद, वोलास्टोनाइट कणों का औसत आकार लगभग 10nm है। अध्ययन दर्शाता है कि अल्ट्रासोनिक फैलाव वोलास्टोनाइट नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए एक विश्वसनीय और कुशल तकनीक है। अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण मापदंडों को समायोजित करके औसत नैनोपार्टिकल आकार को नियंत्रित किया जा सकता है।
(सीएफ. डॉर्डेन और डोरोडमंड, 2021)

वोलास्टोनाइट नैनोकणों की एसईएम छवियां (ए) पहले और (बी) अल्ट्रासोनिकेशन के बाद अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UP200H 45.0 मिनट के लिए।
अध्ययन और चित्र: ©डॉर्डेन और डोरोडमंड, 2021।

अल्ट्रासोनिक नैनोफिलर फैलाव

सोनिकेशन तरल पदार्थ और घोल में नैनोफिलर्स को फैलाने और डीग्लोमरेट करने के लिए एक बहुमुखी विधि है, जैसे पॉलिमर, एपॉक्सी रेजिन, हार्डनर, थर्माप्लास्टिक आदि। इसलिए, सोनिफिकेशन का व्यापक रूप से आर में एक अत्यधिक कुशल फैलाव विधि के रूप में उपयोग किया जाता है&डी और औद्योगिक उत्पादन।
Zanghellini et al. (2021) ने एपॉक्सी राल में नैनोफिलर्स के लिए अल्ट्रासोनिक फैलाव तकनीक की जांच की। वह प्रदर्शित कर सकता था कि सोनिकेशन नैनोफिलर्स की छोटी और उच्च सांद्रता को बहुलक मैट्रिक्स में फैलाने में सक्षम था।
विभिन्न योगों की तुलना करते हुए, 0.5 wt% ऑक्सीकृत CNT ने सभी सोनिकेटेड नमूनों के सर्वोत्तम परिणाम दिखाए, तीन रोल मिल-उत्पादित नमूनों के तुलनीय रेंज में अधिकांश एग्लोमेरेट्स के आकार वितरण का खुलासा किया, हार्डनर के लिए एक अच्छा बंधन, फैलाव के अंदर एक छिद्र नेटवर्क का गठन, जो अवसादन के खिलाफ स्थिरता की ओर इशारा करता है और इस प्रकार एक उचित दीर्घकालिक स्थिरता। उच्च भराव मात्रा ने समान अच्छे परिणाम दिखाए, लेकिन अधिक स्पष्ट आंतरिक नेटवर्क के साथ-साथ कुछ बड़े समूहों का गठन भी किया। यहां तक कि कार्बन नैनोफाइबर (CNF) को सोनिकेशन के माध्यम से सफलतापूर्वक फैलाया जा सकता है। अतिरिक्त सॉल्वैंट्स के बिना हार्डनर सिस्टम में नैनोफिलर्स का प्रत्यक्ष अमेरिकी फैलाव सफलतापूर्वक हासिल किया गया था, और इस प्रकार औद्योगिक उपयोग की क्षमता के साथ एक सरल और सीधे-आगे फैलाव के लिए एक लागू विधि के रूप में देखा जा सकता है। (cf. Zanghellini et al., 2021)
 

हार्डनर (अल्ट्रासोनिकेशन-यूएस) में फैले विभिन्न नैनोफिलर्स की तुलना: (ए) 0.5 wt% कार्बन नैनोफाइबर (CNF); (ख) 0.5 डब्ल्यूटीः सीएनटीऑक्सी; (ग) 0.5 wt% कार्बन नैनोट्यूब (CNT); (d) 0.5 wt% CNT अर्ध-फैला हुआ।
(अध्ययन और चित्र: © ज़ंगेलिनी एट अल।

नैनोकणों का अल्ट्रासोनिक फैलाव – श्रेष्ठता के लिए वैज्ञानिक रूप से सिद्ध

अनुसंधान कई परिष्कृत अध्ययनों में दिखाता है कि अल्ट्रासोनिक फैलाव तरल पदार्थों में उच्च सांद्रता पर भी नैनोकणों को डीग्लोमरेट और वितरित करने की बेहतर तकनीकों में से एक है। उदाहरण के लिए, विकास (2020) ने Hielscher अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर UP400S का उपयोग करके चिपचिपे तरल पदार्थों में नैनो-सिलिका के उच्च भार के फैलाव की जांच की। अपने अध्ययन में, वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि "चिपचिपा तरल पदार्थों में उच्च ठोस लोडिंग पर अल्ट्रा-सोनिकेशन डिवाइस का उपयोग करके नैनोकणों के स्थिर और समान फैलाव को प्राप्त किया जा सकता है। [विकास, 2020]

नैनोपार्टिकल फैलाव के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर

Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला और पायलट से पूर्ण-औद्योगिक प्रणालियों तक विश्वसनीय उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक उपकरण के लिए आपका भरोसेमंद आपूर्तिकर्ता है। Hielscher Ultrasonics’ उपकरणों में परिष्कृत हार्डवेयर, स्मार्ट सॉफ्टवेयर और उत्कृष्ट उपयोगकर्ता-मित्रता है – डिजाइन और जर्मनी में निर्मित। फैलाव, deagglomeration, नैनोपार्टिकल संश्लेषण और functionalization के लिए Hielscher की मजबूत अल्ट्रासोनिक मशीनों को पूर्ण भार के तहत 24/7/365 संचालित किया जा सकता है। आपकी प्रक्रिया और आपकी उत्पादन सुविधा के आधार पर, हमारे अल्ट्रासोनिकेटर बैच या निरंतर इन-लाइन मोड में चलाए जा सकते हैं। विभिन्न सामान जैसे सोनोट्रोड्स (अल्ट्रासोनिक जांच), बूस्टर सींग, प्रवाह कोशिकाएं और रिएक्टर आसानी से उपलब्ध हैं।
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नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: