प्रबलित कंपोज़िट का अल्ट्रासोनिक फॉर्मुलेशन

• कंपोज़िट में विशिष्ट पदार्थ गुण होते हैं, जैसे उल्लेखनीय रूप से बेहतर तापीय स्थिरता, प्रत्यास्थता मापांक, तनन सामर्थ्य और भंजन सामर्थ्य, इसलिए इनका उपयोग विविध उत्पादों के निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है।
• यह सिद्ध हो चुका है कि सोनिकेशन से अत्यधिक फैलाव वाले CNTs, ग्राफीन आदि युक्त उच्च गुणवत्ता के नैनोकंपोज़िट बनते हैं।
• प्रबलित कंपोज़िट के फॉर्मुलेशन के लिए अल्ट्रासोनिक उपकरण औद्योगिक पैमाने पर उपलब्ध हैं।

नैनोकंपोज़िट

नैनोकंपोज़िट अपने यांत्रिक, विद्युत, तापीय, प्रकाशीय, विद्युतरासायनिक और/या उत्प्रेरकीय गुणों के कारण उत्कृष्ट होते हैं।
प्रबलन चरण के असाधारण रूप से उच्च सतह क्षेत्रफल और आयतन के अनुपात और/या उनके असाधारण रूप से उच्च पक्षानुपात के कारण, नैनोकंपोज़िट पारंपरिक कंपोज़िट की तुलना में उल्लेखनीय रूप से बेहतर प्रदर्शन करते हैं। प्रबलन के लिए अक्सर गोलाकार सिलिका जैसे नैनोकणों, परत-वियोजित ग्राफीन या मृत्तिका जैसी खनिज चादरों, अथवा कार्बन नैनोट्यूब या इलेक्ट्रोस्पिनिंग से बने रेशों जैसे नैनोरेशों का उपयोग किया जाता है।
उदाहरण के लिए, विद्युत और तापीय चालकता में सुधार के लिए कार्बन नैनोट्यूब मिलाए जाते हैं, जबकि यांत्रिक, तापीय और जल-प्रतिरोधी गुणों में सुधार के लिए नैनो सिलिका का उपयोग किया जाता है। अन्य प्रकार के नैनोकण बेहतर प्रकाशीय गुण, परावैद्युत गुण, ताप प्रतिरोध या यांत्रिक गुण प्रदान करते हैं, जैसे कठोरता, सामर्थ्य तथा संक्षारण और क्षति के प्रति प्रतिरोध।

अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार किए गए नैनोकंपोज़िट के उदाहरण:

• विनाइल एस्टर मैट्रिक्स में कार्बन नैनोट्यूब (CNT)
• निकेल धातु मैट्रिक्स में CNTs / कार्बन अनियन / नैनो हीरे
• मैग्नीशियम मिश्रधातु मैट्रिक्स में CNTs
• पॉलीविनाइल अल्कोहल (PVA) मैट्रिक्स में CNTs
• एपॉक्सी रेज़िन मैट्रिक्स में बहुभित्तीय कार्बन नैनोट्यूब (MWCNT) (क्योरिंग एजेंट के रूप में मिथाइल टेट्राहाइड्रोफ्थैलिक एनहाइड्राइड (MTHPA) का उपयोग करके)
• पॉली(विनाइल अल्कोहल) (PVA) मैट्रिक्स में ग्राफीन ऑक्साइड
• मैग्नीशियम मैट्रिक्स में SiC नैनोकण
• पॉलीस्टाइरीन मैट्रिक्स में नैनो सिलिका (Aerosil)
• लचीले पॉलीयूरेथेन (PU) मैट्रिक्स में चुंबकीय आयरन ऑक्साइड
• ग्रेफाइट/पॉली(विनाइल क्लोराइड) में निकेल ऑक्साइड
• पॉली-लैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक अम्ल (PLGA) मैट्रिक्स में टाइटेनिया नैनोकण
• पॉली-लैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक अम्ल (PLGA) मैट्रिक्स में नैनो हाइड्रॉक्सीएपेटाइट

अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण

अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया के मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है और पदार्थ की संरचना तथा वांछित उत्पाद गुणवत्ता के अनुरूप इष्टतम रूप से समायोजित किया जा सकता है। CNTs या ग्राफीन जैसे नैनोकणों को नैनोकंपोज़िट में शामिल करने के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण अनुशंसित तकनीक है। वैज्ञानिक स्तर पर लंबे समय से परीक्षण की गई और अनेक औद्योगिक उत्पादन संयंत्रों में लागू की गई, नैनोकंपोज़िट के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण और फॉर्मुलेशन की प्रक्रिया एक सुस्थापित विधि है। नैनोपदार्थों के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण में Hielscher का लंबा अनुभव गहन परामर्श, उपयुक्त अल्ट्रासोनिक व्यवस्था की अनुशंसा तथा प्रक्रिया के विकास और अनुकूलन के दौरान सहायता सुनिश्चित करता है।
अधिकतर, प्रबलन करने वाले नैनोकणों को प्रसंस्करण के दौरान मैट्रिक्स में परिक्षेपित किया जाता है। मिलाए गए नैनोपदार्थ का भार प्रतिशत (द्रव्यमान अंश) कम सीमा में होता है, जैसे 0.5% से 5%, क्योंकि सोनिकेशन से प्राप्त एकसमान परिक्षेपण प्रबलनकारी भरावों की मात्रा में बचत और बेहतर प्रबलन प्रदर्शन संभव बनाता है।
विनिर्माण में अल्ट्रासोनिक्स का एक विशिष्ट अनुप्रयोग नैनोकण-रेज़िन कंपोज़िट का फॉर्मुलेशन है। CNT-प्रबलित विनाइल एस्टर बनाने के लिए, CNTs को परिक्षेपित करने और कार्यात्मक बनाने हेतु सोनिकेशन का उपयोग किया जाता है। इन CNT-विनाइल एस्टर की विशेषता इनके बेहतर विद्युत और यांत्रिक गुण हैं।
CNTs के परिक्षेपण के बारे में अधिक पढ़ने के लिए यहाँ क्लिक करें!

ग्राफीन

ग्राफीन असाधारण भौतिक गुण, उच्च आस्पेक्ट अनुपात और कम घनत्व प्रदान करता है। हल्के, उच्च सामर्थ्य वाले पॉलिमर प्राप्त करने के लिए ग्राफीन और ग्राफीन ऑक्साइड को एक कंपोज़िट मैट्रिक्स में समाहित किया जाता है। यांत्रिक प्रबलन प्राप्त करने के लिए ग्राफीन की चादरों / प्लेटलेट्स का अत्यंत सूक्ष्म परिक्षेपण आवश्यक है, क्योंकि गुच्छित ग्राफीन चादरें प्रबलन प्रभाव को बहुत अधिक सीमित कर देती हैं।
वैज्ञानिक अनुसंधान ने दिखाया है कि सुधार की मात्रा मुख्यतः मैट्रिक्स में ग्राफीन चादरों के परिक्षेपण की गुणवत्ता पर निर्भर करती है। केवल समांगी रूप से परिक्षेपित ग्राफीन ही वांछित प्रभाव देता है। अपनी प्रबल जलविरागिता और वान डर वाल्स आकर्षण के कारण ग्राफीन में एकत्रित और गुच्छित होकर ऐसी पपड़ियाँ बनाने की प्रवृत्ति होती है, जो परस्पर कमजोर अंतःक्रिया करने वाली एकपरतीय चादरों से बनी होती हैं।
जहाँ सामान्य परिक्षेपण तकनीकें अक्सर समांगी, क्षतिरहित ग्राफीन परिक्षेपण तैयार नहीं कर पातीं, वहीं उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिकेटर उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन परिक्षेपण तैयार करते हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटर मूल अपरिवर्तित ग्राफीन, ग्राफीन ऑक्साइड और अपचयित ग्राफीन ऑक्साइड को कम से उच्च सांद्रता तक और छोटे से बड़े आयतन तक बिना किसी परेशानी के संसाधित करते हैं। सामान्यतः इस्तेमाल किया जाने वाला एक विलायक N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) है, लेकिन उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड से ग्राफीन को एसीटोन, क्लोरोफॉर्म, IPA और साइक्लोहेक्सानोन जैसे कमजोर, कम क्वथनांक वाले विलायकों में भी परिक्षेपित किया जा सकता है।
ग्राफीन के बड़े पैमाने पर परत-वियोजन के बारे में अधिक पढ़ने के लिए यहाँ क्लिक करें!

कार्बन नैनोट्यूब और अन्य नैनो पदार्थ

यह सिद्ध है कि उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड से विभिन्न नैनो पदार्थों के सूक्ष्म कणों वाले परिक्षेपण तैयार होते हैं, जिनमें कार्बन नैनोट्यूब (CNTs), SWNTs, MWNTs, फुलरीन, सिलिका (SiO₂), टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO₂), सिल्वर (Ag), ज़िंक ऑक्साइड (ZnO), नैनोफाइब्रिलित सेलुलोज़ और कई अन्य पदार्थ शामिल हैं। सामान्यतः, सोनिकेशन पारंपरिक परिक्षेपकों से बेहतर प्रदर्शन करता है और अद्वितीय परिणाम प्राप्त कर सकता है।
नैनो कणों की पिसाई और परिक्षेपण के अलावा, अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण (बॉटम-अप संश्लेषण) द्वारा नैनो कणों के संश्लेषण से भी उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त होते हैं। यह देखा गया है कि कणों का आकार, उदाहरण के लिए अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित मैग्नेटाइट, सोडियम ज़िंक मोलिब्डेट और अन्य पदार्थों का, पारंपरिक विधि से प्राप्त कणों की तुलना में छोटा होता है। इस छोटे आकार का कारण अल्ट्रासोनिक कैविटेशन से उत्पन्न अपरूपण और विक्षोभ के फलस्वरूप बढ़ी हुई नाभिकन दर और बेहतर मिश्रण प्रतिरूप हैं।
अल्ट्रासोनिक बॉटम-अप अवक्षेपण के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!

अल्ट्रासोनिक कण कार्यात्मककरण

आकार घटने के साथ किसी कण का विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल बढ़ता है। विशेष रूप से नैनोप्रौद्योगिकी में, कण के बढ़े हुए पृष्ठीय क्षेत्रफल से पदार्थ के अभिलक्षणों की अभिव्यक्ति उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाती है। कण की सतह पर उपयुक्त कार्यात्मक अणुओं को जोड़कर पृष्ठीय क्षेत्रफल को अल्ट्रासोनिक रूप से बढ़ाया और संशोधित किया जा सकता है। नैनो पदार्थों के अनुप्रयोग और उपयोग के संबंध में, सतह के गुण उतने ही महत्वपूर्ण हैं जितने कण के क्रोड के गुण।
अल्ट्रासोनिक रूप से कार्यात्मककृत कणों का व्यापक उपयोग पॉलिमर, कंपोज़िट और बायोकंपोज़िट, नैनोतरल, संयोजित उपकरण, नैनोऔषधियों आदि में किया जाता है। कण कार्यात्मककरण से स्थिरता, सामर्थ्य और दृढ़ता, विलेयता, बहुपरिक्षेपिता, प्रतिदीप्ति, चुंबकत्व, अतिपराचुंबकत्व, प्रकाशीय अवशोषण, उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व, प्रकाश-संदीप्ति आदि अभिलक्षणों में अत्यधिक सुधार होता है।
Hielscher की अल्ट्रासोनिक प्रणालियों से व्यावसायिक रूप से कार्यात्मककृत किए जाने वाले सामान्य कणों में निम्न शामिल हैं: CNTs, SWNTs, MWNTs, ग्राफीन, ग्रेफाइट, सिलिका (SiO₂), नैनोडायमंड, मैग्नेटाइट (आयरन ऑक्साइड, Fe₃O₄), सिल्वर नैनो कण, गोल्ड नैनो कण, सरंध्र और मध्यसरंध्र नैनोकण आदि।
अल्ट्रासोनिक कण उपचार के लिए चयनित अनुप्रयोग संबंधी टिप्पणियाँ देखने के लिए यहाँ क्लिक करें!

अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक

Hielscher के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण उपकरण प्रयोगशाला, बेंच-टॉप और औद्योगिक उत्पादन के लिए उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटर विश्वसनीय, मजबूत और संचालित करने तथा साफ करने में आसान हैं। उपकरणों को भारी कार्यभार वाली परिस्थितियों में 24/7 संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है। अल्ट्रासोनिक प्रणालियों का उपयोग बैच और इनलाइन प्रसंस्करण के लिए किया जा सकता है – ये लचीली हैं और आपकी प्रक्रिया तथा आवश्यकताओं के अनुसार आसानी से अनुकूलित की जा सकती हैं।

अल्ट्रासोनिक बैच और इनलाइन क्षमताएँ