Nanodiamonds raspršeni u vodenoj suspenziji ultrazvukom

Nanodiamond disperzije su učinkovite i brzo se proizvode pomoću ultrazvučnih raspršivača. Ultrazvučna deagregacija i disperzija nanodiamonds može se pouzdano izvesti u vodenoj suspenziji. Ultrazvučna disperzijska tehnika koristi sol za pH modifikaciju i time je facile, jeftina i kontaminantna tehnika, koja se lako može koristiti u industrijskim razmjerima.

Nanodiamonds mogu biti učinkoviti i pouzdano raspršeni pomoću Hielscher ultrasonicators.

Kako funkcionira ultrazvučno glodanje i disperzija nanodiamondsa?

Ultrazvučna disperzija koristi same nanodiamonds kao glodanje medija. Akustična kavitacija generirana ultrazvučnim valovima velike snage stvara brzo strujanje tekućine. Ti tekući tokovi ubrzavaju čestice (npr. Dijamante) u kaši tako da se čestice sudaraju s do 280 km/s i razbijaju u sitne čestice nano veličine. To čini ultrazvučnumilling i disperziju facilenom, jeftinom tehnikom bez onečišćenja, koja pouzdano deaglomerira nanodiamond u čestice nano veličine stabilne u vodenoj koloidnoj otopini u širokom pH rasponu. Sol (natrijev klorid) koristi se za stabilizaciju nanodiamonda u vodenoj kaši.

Ultrazvučni Nanodiamond Glodanje Excels Bead Mills

Sonde tipa ultrasonicators su vrlo učinkoviti mlinovi i su uspostavljena tehnika glodanja za veliku proizvodnju nanodiamond suspenzija u industrijskim razmjerima. Budući da ultrazvučni mlinovi koriste nanodijamonde kao medije za glodanje, kontaminacija putem medija za glodanje, npr. Umjesto toga, ultrazvučne kavitacijske sile ubrzavaju čestice tako da se nanodiamondi nasilno sudaraju jedni s drugima i razgrađuju na jednoličnu nano veličinu. Ovaj ultrazvučno inducirani međučestički sudar je vrlo učinkovita i pouzdana metoda za proizvodnju ravnomjerno raspoređenih nanodisperzija.
Ultrazvučna metoda disperzije i deagregacije koristi aditive topive u vodi, netoksične i negastenjajuće aditive kao što su natrijev klorid ili saharoza za regulaciju pH i stabilizaciju ultrazvučne disperzije. Ove kristalne strukture natrijevog klorida ili saharoze djeluju dodatno kao glodanje medija, čime se podržava ultrazvučni postupak glodanja. Kada se postupak glodanja završi, ovi aditivi mogu se lako ukloniti jednostavnim ispiranjem vodom, što je izvanredna prednost u odnosu na procesne keramičke kuglice. Tradicionalno glodanje perli kao što su atrijatori koriste netopljive keramičke glodalice (npr. kuglice, perle ili bisere), čiji abrazni ostaci kontaminiraju konačnu disperziju. Uklanjanje kontaminacije uzrokovane glodalicama uključuje složenu naknadnu obradu i dugotrajno je i skupo.

Ultrazvučna disperzijska tehnologija učinkovito proizvodi vodene suspenzije nanodiamonda s uskom raspodjelom veličine čestica.
(Studija i grafika: ©Turcheniuk i sur., 2016)

Uzoran protokol za ultrazvučnu disperziju nanodiamonda

Ultrazvučna deagregacija nanodiamonda potpomognuta solju u vodi:
Mješavina od 10 g natrijevog klorida i 0,250 g praha nanodiamonda nakratko je ručno mljevena pomoću porculanskog morta i tučaka i stavljena u staklenu bočicu od 20 mL zajedno s 5 mL DI vode. Pripremljeni uzorak je ultrazvukom pomoću sonda tipa ultrasonicator za 100 min na 60% izlazne snage i 50% radnog ciklusa. Nakon ultrazvukom uzorak je jednako podijeljen između dvije plastične cijevi centrifuge Falcon od 50 mL i raspršen u destiliranoj vodi do 100 mL ukupnog volumena (2 × 50 mL). Svaki uzorak je zatim centrifugiran pomoću Eppendorf centrifuge 5810-R pri 4000 o / min i 25 ° C tijekom 10 minuta, a bistro supernatant je odbačeno. Mokri talogi ND zatim su ponovno raspršeni u destiliranoj vodi (ukupni volumen od 100 mL) i centrifugirani drugi put pri 12000 o / min i 25 °C za 1 h. Još jednom je bistri supernatant odbačen i mokri nanodiamond taložite ponovno raspršeni, ovaj put u 5 mL destilirane vode za karakterizaciju. Standardni AgNO3 test pokazao je potpuno odsustvo Cl-a^- u soli potpomognut ultrazvučno deag gregated nanodiamonds oprati s destiliranom vodom dva puta kao što je gore opisano. Nakon isparavanja vode iz uzoraka uočeno je stvaranje crnih čvrstih nanodiamond "čipsa" s prinosom od ∼200 mg ili 80% početne nanodiamond mase. (vidi sliku dolje)
(usp. Turcheniuk i dr., 2016))

Osušeni uzorak ultrazvučno raspršenih nanodiamonda.
(Studija i grafika: ©Turcheniuk i sur., 2016)

High-Performance Ultrasonicators za nanodiamond disperzije

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučnu opremu za glodanje i raspršivanje visokih performansi za teške primjene kao što su proizvodnja nanodiamond kaša, poliranje medija i nanokompozita. Hielscher ultrasonicators koriste se širom svijeta za raspršivanje nano-materijala u vodene koloidne suspenzije, polimere, smole, premaze i druge materijale visokih performansi.
Hielscher ultrazvučni raspršivači su pouzdani i učinkoviti u obradi niskih do visokih viskoznosti. Ovisno o ulaznim materijalima i ciljanoj konačnoj veličini čestica, ultrazvučni intenzitet može se precizno prilagoditi optimalnim rezultatima procesa.
Da bi se obradile viskozne paste, nano-materijali i visoke čvrste koncentracije, ultrazvučni raspršivač mora biti sposoban proizvesti kontinuirano visoke amplitude. Hielscher ultrazvuka’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude u kontinuiranom radu pod punim opterećenjem. Amplitude do 200μm mogu se lako pokrenuti u 24/7 radu. Mogućnost rada ultrazvučnog raspršivača na visokim amplitudama i precizno podešavanje amplitude potrebna je za prilagodbu ultrazvučnih uvjeta procesa za optimalnu formulaciju visoko napunjenih nano-kaša, nano-ojačanih polimernih smjesa i nanokompozita.
Osim ultrazvučne amplitude, tlak je još jedan vrlo važan parametar procesa. Pod povišenim pritiscima intenzivira se intenzitet ultrazvučne kavitacije i njezine sile smicanja. Hielscher ultrazvučni reaktori mogu biti pod tlakom i time dobiti pojačane rezultate ultrazvukom.
Praćenje procesa i bilježenje podataka važni su za kontinuiranu standardizaciju procesa i kvalitetu proizvoda. Pluggable senzori tlaka i temperature povezuju ultrazvučni generator za praćenje i kontrolu ultrazvučnog procesa disperzije. Svi važni parametri obrade kao što su ultrazvučna energija (neto + ukupno), temperatura, tlak i vrijeme automatski se protokoliraju i pohranjuju na ugrađenu SD karticu. Pristupom automatski snimljenim podacima procesa možete revidirati prethodne soničke izvedbe i procijeniti rezultate procesa.
Još jedna značajka prilagođena korisnicima je daljinski upravljač preglednika naših digitalnih ultrazvučnih sustava. Putem daljinskog kontrole preglednika možete pokrenuti, zaustaviti, prilagoditi i pratiti svoj ultrazvučni procesor na daljinu s bilo kojeg mjesta.
Obratite nam se sada kako biste saznali više o našim ultrazvučnim homogenizatorima visokih performansi za glodanje i nano-disperzije!
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: