Hielscher अल्ट्रासाउंड प्रौद्योगिकी

Nanodiamonds का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण

  • अपनी तीव्र cavitational बल के कारण, बिजली अल्ट्रासाउंड एक होनहार तकनीक ग्रेफाइट से माइक्रोन और नैनो आकार के हीरे का उत्पादन होता है।
  • सूक्ष्म और नैनो-क्रिस्टलीय हीरे वायुमंडलीय दबाव और कमरे के तापमान पर जैविक तरल में ग्रेफाइट की एक निलंबन sonicating संश्लेषित किया जा सकता।
  • अल्ट्रासोनिक भी संश्लेषित नैनो हीरे की पोस्ट-प्रोसेसिंग के लिए एक उपयोगी उपकरण है, ultrasonication के रूप में disperses, deagglomerates और नैनो कणों बहुत प्रभावी functionalizes है।

Nanodiamond उपचार के लिए Ultrasonics

Nanodiamonds (भी बुलाया विस्फोट हीरे (DND) या ultradispersed हीरे (UDD)) अनूठी विशेषताओं से प्रतिष्ठित कार्बन नेनो सामग्री की एक विशेष रूप है - जैसे कि इसका जाली संरचना, अपने बड़े सतह, साथ ही अद्वितीय के रूप में ऑप्टिकल तथा चुंबकीय गुण - और असाधारण अनुप्रयोगों। ultradispersed कणों के गुण इन सामग्रियों असाधारण कार्यों के साथ उपन्यास सामग्री के निर्माण के लिए अभिनव यौगिकों हैं। कालिख में हीरे कणों के आकार 5nm के बारे में है।

Nanodiamonds का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण

जैसे sonication या विस्फोट के रूप में तीव्र बलों, के तहत, ग्रेफाइट हीरे में तब्दील किया जा सकता है।

Ultrasonically संश्लेषित Nanodiamonds

हीरे के संश्लेषण वैज्ञानिक और व्यावसायिक हितों के बारे में एक महत्वपूर्ण अनुसंधान क्षेत्र है। सूक्ष्म क्रिस्टलीय और नैनो-क्रिस्टलीय हीरे के कणों के संश्लेषण के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया प्रक्रिया उच्च दबाव उच्च तापमान (HPHT) तकनीक है। इस विधि से, वायुमंडल की हजारों के लिए जरूरी प्रक्रिया दबाव और 2000K की तुलना में अधिक के तापमान के औद्योगिक हीरे की दुनिया भर में आपूर्ति के मुख्य भाग का निर्माण करने के उत्पन्न कर रहे हैं। हीरे में ग्रेफाइट के परिवर्तन, सामान्य उच्च दबाव और उच्च तापमान में के लिए आवश्यक हैं, और उत्प्रेरक हीरे की पैदावार बढ़ाने के लिए किया जाता है।
इन आवश्यकताओं को परिवर्तन के लिए आवश्यक का उपयोग करके बहुत कुशलता से उत्पन्न किया जा सकता हाई पावर अल्ट्रासाउंड (कम आवृत्ति, उच्च तीव्रता अल्ट्रासाउंड =):

अल्ट्रासोनिक cavitation

तरल पदार्थ में अल्ट्रासाउंड स्थानीय रूप से बहुत चरम प्रभाव का कारण बनता है। जब उच्च तीव्रता पर तरल पदार्थ का sonicating, ध्वनि तरंगों तरल मीडिया में फैलता है परिणामस्वरूप उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (दुर्लभ प्रतिक्रिया) चक्र, आवृत्ति के आधार पर दरों के साथ। कम दबाव चक्र के दौरान, उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल में छोटे वैक्यूम बुलबुले या voids बनाते हैं। जब बुलबुले एक मात्रा प्राप्त करते हैं जिस पर वे अब ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते हैं, तो वे उच्च दबाव वाले चक्र के दौरान हिंसक रूप से गिर जाते हैं। इस घटना को कहा जाता है गुहिकायन। विविधता बहुत उच्च तापमान (लगभग। 5,000K) और दबाव के दौरान (लगभग। 2,000atm) स्थानीय स्तर पर पहुंचा जा सकता है। गुहिकायन बुलबुले की विविधता भी अप करने के लिए 280m / s वेग का तरल जेट विमानों में परिणाम है। (Suslick 1998) यह स्पष्ट है कि सूक्ष्म और नैनो-क्रिस्टलीय हीरे अल्ट्रासोनिक के क्षेत्र में संश्लेषित किया जा सकता गुहिकायन

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Nanodiamonds के संश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया

वास्तविक, खाचाट्रियान एट अल का अध्ययन। (2008) से पता चलता है कि हीरे microcrystals भी वायुमंडलीय दबाव और कमरे के तापमान पर जैविक तरल में ग्रेफाइट की एक निलंबन की ultrasonication द्वारा संश्लेषित किया जा सकता। गुहिकायन तरल पदार्थ के रूप में, खुशबूदार oligomers का एक सूत्र इसकी कम संतृप्त भाप के दबाव और इसकी उच्च उबलते तापमान के कारण चुना गया है। इस तरल में, विशेष शुद्ध ग्रेफाइट पाउडर – 100-200 सुक्ष्ममापी बीच की श्रेणी में कणों के साथ - निलंबित कर दिया गया। । 6, गुहिकायन द्रव घनत्व 1.1g सेमी था: के Kachatryan एट अल प्रयोगों में, ठोस तरल पदार्थ वजन अनुपात 1 था-3 25 डिग्री सेल्सियस पर। sonoreactor में अधिकतम अल्ट्रासोनिक तीव्रता 75-80W सेमी कर दिया गया है-2 15-16 बार के एक ध्वनि दबाव आयाम करने के लिए इसी।
यह लगभग एक 10% ग्रेफाइट करने वाली हीरा रूपांतरण हासिल किया गया है। हीरे लगभग थे मोनो छितरी एक बहुत तेज, 6 की रेंज में अच्छी तरह से डिजाइन आकार या 9μm ± 0.5μm, घन के साथ साथ, क्रिस्टलीय आकृति विज्ञान और उच्च शुद्धता

Ultrasonically संश्लेषित हीरे (SEM छवियाँ): उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड ऊर्जा nanodiamonds प्रेरित करने के लिए आवश्यक प्रदान करता है' सिन्थसिस

ultrasonically संश्लेषित हीरे की SEM छवियाँ: चित्रों (क) और (ख) नमूना श्रृंखला 1, (ग) और (घ) नमूना श्रृंखला 2. [खाचाट्रियान एट अल दिखा। 2008]

लागत सूक्ष्म और इस विधि द्वारा उत्पादित nanodiamonds का होने का अनुमान है प्रतियोगी उच्च दबाव उच्च तापमान (HPHT) की प्रक्रिया के साथ। यह अल्ट्रासाउंड सूक्ष्म और nanodiamonds के संश्लेषण के लिए एक अभिनव विकल्प (खाचाट्रियान एट अल। 2008) में आता है, विशेष रूप से के रूप में nanodiamonds के उत्पादन की प्रक्रिया आगे की जांच के द्वारा अनुकूलित किया जा सकता है। कई मापदंडों ऐसे आयाम, दबाव, तापमान, गुहिकायन तरल पदार्थ, और एकाग्रता अल्ट्रासोनिक nanodiamond संश्लेषण की आवश्यकता पूरी की खोज के लिए सही ढंग से जांच की जानी चाहिए।
nanodiamonds synthesizing में हासिल परिणाम करके, आगे ultrasonically उत्पन्न गुहिकायन इस तरह के घन बोरान नाइट्राइड, कार्बन नाइट्राइड आदि जैसे अन्य महत्वपूर्ण यौगिकों के संश्लेषण के लिए क्षमता प्रदान (खाचाट्रियान एट अल। 2008)
इसके अलावा, यह बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब (MWCNTs) अल्ट्रासोनिक विकिरण के नीचे से हीरा nanowires और nanorods बनाना संभव हो रहा है। हीरा nanowires थोक हीरे की एक आयामी analogues हैं। इसकी उच्च लोचदार मापांक, शक्ति-टू-वजन अनुपात, और सापेक्ष कितनी आसानी से अपने सतहों क्रियाशील किया जा सकता है के कारण, हीरा nanomechanical डिजाइनों के लिए इष्टतम सामग्री होना पाया गया है। (सूर्य एट अल। 2004)

Nanodiamonds का अल्ट्रासोनिक dispersing

पहले से ही बताया गया है, deagglomeration और मध्यम में भी कण आकार वितरण nanodiamonds 'अद्वितीय विशेषताओं के सफल शोषण के लिए आवश्यक हैं।
फैलाव तथा deagglomeration ultrasonication द्वारा अल्ट्रासोनिक का परिणाम हैं गुहिकायन। अल्ट्रासाउंड के लिए तरल पदार्थ का पर्दाफाश करते समय ध्वनि तरंगें जो उच्च दबाव और कम दबाव वाले चक्रों को वैकल्पिक रूप से तरल परिणाम में फैलती हैं। यह व्यक्तिगत कणों के बीच आकर्षक ताकतों पर यांत्रिक तनाव लागू करता है। तरल पदार्थ में अल्ट्रासोनिक पोकेशन 1000 किमी / घंटा (लगभग 600 मील प्रति घंटे) की उच्च गति तरल जेट का कारण बनता है। ऐसे जेट कणों के बीच उच्च दबाव पर तरल दबाते हैं और उन्हें एक-दूसरे से अलग करते हैं। छोटे कण तरल जेट के साथ त्वरित होते हैं और उच्च गति पर टकराने लगते हैं। यह अल्ट्रासाउंड फैलाने के लिए एक प्रभावी माध्यम बनाता है लेकिन इसके लिए भी पिसाई माइक्रोन आकार और उप माइक्रोन आकार के कणों की।
उदाहरण के लिए, nanodiamonds (लगभग 4nm के औसत आकार) और polystyrene एक विशेष संयुक्त प्राप्त करने के लिए cyclohexane में बिखरे जा सकता है। उनके अध्ययन में, Chipara एट अल। (2010) polystyrene और nanodiamonds की कंपोजिट तैयार किया है, 0 और 25% वजन के बीच एक सीमा में nanodiamonds युक्त। एक और भी प्राप्त करने के लिए फैलाव, वे Hielscher के साथ 60 मिनट के लिए समाधान sonicated UIP1000hd (1kW)।

Ultrasonically Nanodiamonds के functionalization असिस्टेड

प्रत्येक नैनो आकार के कणों की पूरी सतह के functionalization के लिए, कण की सतह रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए उपलब्ध होना चाहिए। इसका मतलब यह है के रूप में अच्छी तरह से छितरी हुई कणों कण सतह की ओर आकर्षित अणुओं की एक सीमा परत से घिरे रहे हैं एक और भी और ठीक फैलाव की आवश्यकता है। nanodiamonds 'सतह के लिए नए कार्य समूहों प्राप्त करने के लिए, इस सीमा परत टूट या हटा दिया जाना चाहिए। ब्रेक और सीमा परत को हटाने की यह प्रक्रिया ultrasonics द्वारा किया जा सकता है।
अल्ट्रासाउंड की शुरुआत की में तरल जैसे विभिन्न चरम प्रभाव उत्पन्न करता है गुहिकायन2000K और अप करने के लिए 1000 किमी / घंटा की तरल जेट विमानों के लिए ऊपर, स्थानीय स्तर पर बहुत ही उच्च तापमान। (Suslick 1998) इस तनाव से कारकों को आकर्षित बलों (जैसे वैन-der-वाल्स बल) दूर किया जा सकता और कार्यात्मक अणुओं कण की सतह functionalize, उदा लिए किया जाता है nanodiamonds 'सतह।

Under powerful ultrasonic irradiation (e.g. with Hielscher's UIP2000hdT) it becomes possible to synthesis, deagglomerate and functionalize nanodiamonds efficiently.

योजना 1: सीटू-deagglomeration और nanodiamonds की सतह functionalization में की ग्राफिक (लिआंग 2011)

मनके द्वारा सहायता प्राप्त सोनिक विघटन (basd) उपचार के साथ प्रयोग nanodiamonds की सतह funcionalization के लिए आशाजनक परिणाम के रूप में अच्छी तरह से पता चला है। इस प्रकार, मोती (जैसे सूक्ष्म आकार इस तरह के ZrO2 मोतियों के रूप में चीनी मिट्टी मोती) अल्ट्रासोनिक लागू करने के लिए इस्तेमाल किया गया है गुहिकायनी nanodiamond कणों पर बलों। deagglomeration nanodiamond कणों और ZrO के बीच interparticular टक्कर के कारण होता है2 मोती।
कणों की सतह की बेहतर उपलब्धता, इस तरह के बोरान की कमी, arylation या silanization, एक अल्ट्रासोनिक या basd (मनका-सहायता ध्वनि विघटन) उद्देश्य dispersing के लिए पूर्व उपचार के रूप में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए की वजह से अत्यधिक की सिफारिश की है। द्वारा अल्ट्रासोनिक dispersing तथा deagglomeration रासायनिक प्रतिक्रिया और अधिक पूरी तरह से आगे बढ़ सकते हैं।

उच्च शक्ति, कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड एक तरल माध्यम में परिचय किया जाता है, गुहिकायन उत्पन्न होता है।

चरम तापमान और दबाव भिन्नता और उच्च गति तरल जेट विमानों में अल्ट्रासोनिक caviatation का परिणाम है। इस प्रकार, बिजली अल्ट्रासाउंड मिश्रण और अनुप्रयोगों मिलिंग के लिए एक सफल प्रसंस्करण विधि है।

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साहित्य / संदर्भ

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nanodiamonds – का प्रयोग करें और अनुप्रयोग

nanodiamond अनाज उनके जेटा-क्षमता की वजह से अस्थिर कर रहे हैं। इस प्रकार, वे अत्यधिक समुच्चय के रूप में करते हैं। nanodiamonds का एक आम आवेदन abrasives में उपयोग करते हैं, काटने और चमकाने उपकरण और गर्मी सिंक है। एक अन्य संभावित उपयोग दवा सक्रिय घटकों के लिए दवा वाहक (सीएफ Pramatarova) के रूप में nanodiamonds का अनुप्रयोग है। द्वारा ultrasonicationसबसे पहले nanodiamonds ग्रेफाइट से संश्लेषित किया जा सकता और दूसरी, nanodiamonds भारी ढेर करने के लिए प्रवृत्त समान रूप से किया जा सकता है तितर - बितर तरल मीडिया में (उदाहरण, एक चमकाने एजेंट तैयार करने के लिए)।