Ultrazvuk velike snage za obradu čestica: napomene o primjeni

Kako bi u potpunosti iskazale svoja svojstva, čestice moraju biti deaglomerirane i ravnomjerno dispergirane tako da njihova površina bude dostupna. Snažne ultrazvučne sile poznate su kao pouzdani alati za dispergiranje i mljevenje kojima se čestice usitnjavaju do submikronskih i nanometarskih veličina. Nadalje, sonikacija omogućuje modificiranje i funkcionalizaciju čestica, npr. oblaganjem nanočestica metalnim slojem.

U nastavku se nalazi izbor čestica i tekućina s pripadajućim preporukama za obradu materijala radi mljevenja, dispergiranja, deaglomeriranja ili modificiranja čestica ultrazvučnim homogenizatorom.

Kako pripremiti prahove i čestice snažnom sonikacijom.

Abecednim redom:

Aerosil

Primjena ultrazvuka:
Disperzije čestica silicijeva dioksida Aerosil OX50 u vodi Millipore (pH 6) pripremljene su dispergiranjem 5,0 g praha u 500 mL vode ultrazvučnim procesorom visokog intenziteta UP200S (200W; 24kHz). Disperzije silicijeva dioksida pripremljene su u otopini s destiliranom vodom (pH = 6) izlaganjem ultrazvuku uz primjenu uređaja UP200S tijekom 15 min., nakon čega je slijedilo intenzivno miješanje tijekom 1 h. Za podešavanje pH upotrijebljen je HCl. Udio krutih tvari u disperzijama iznosio je 0,1% (w/v).
Preporučeni uređaj:
UP200S
Referenca / znanstveni rad:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): Kombinacija prirodnih i termоosjetljivih polimera u flokulaciji finih disperzija silicijeva dioksida. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Nanofluidi Al₂O₃–voda

Primjena ultrazvuka:
Nanofluidi Al₂O₃–voda mogu se pripremiti sljedećim koracima: prvo digitalnom elektroničkom vagom izvažite masu nanočestica Al₂O₃ . Zatim postupno dodajte nanočestice Al₂O₃ u izvaganu destiliranu vodu i miješajte smjesu Al₂O₃–voda. Smjesu kontinuirano sonicirajte tijekom 1h ultrazvučnim uređajem sa sondom UP400S (400W, 24kHz) kako biste dobili ravnomjernu disperziju nanočestica u destiliranoj vodi.
Nanofluidi se mogu pripremiti s različitim udjelima (0,1%, 0,5% i 1%). Nisu potrebne površinski aktivna tvar ni promjene pH.
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Eksperimentalno istraživanje protjecanja nanofluida u mikromodelu kao poroznom mediju. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77–84.

Ultrazvučno dispergiranje aluminijeva oksida (Al2O3) rezultira znatnim smanjenjem veličine čestica i ravnomjernom disperzijom.

Čestice silicijeva dioksida obložene slojem Bohemite

Primjena ultrazvuka:
Čestice silicijeva dioksida oblažu se slojem bemita: kako bi se dobila savršeno čista površina bez organskih tvari, čestice se zagrijavaju na 450°C. Nakon mljevenja čestica radi razbijanja aglomerata priprema se vodena suspenzija od 6 vol% (≈70 ml) koja se stabilizira pri pH 9 dodavanjem triju kapi otopine amonija. Suspenzija se zatim deaglomerira sonikacijom uređajem UP200S pri amplitudi od 100% (200 W) tijekom 5 min. Nakon zagrijavanja otopine na temperaturu iznad 85°C dodano je 12,5 g aluminijeva sek-butoksida. Temperatura se održava na 85–90°C tijekom 90 min., a suspenzija se tijekom cijelog postupka miješa magnetskom miješalicom. Potom se suspenzija neprekidno miješa dok se ne ohladi na temperaturu ispod 40°C. Zatim se pH vrijednost podešava na 3 dodavanjem klorovodične kiseline. Odmah nakon toga suspenzija se sonicira u ledenoj kupelji. Prah se ispire razrjeđivanjem i naknadnim centrifugiranjem. Nakon uklanjanja supernatanta čestice se suše u sušioniku pri 120°C. Na kraju se čestice toplinski obrađuju pri 300°C tijekom 3 sata.
Preporučeni uređaj:
UP200S
Referenca / znanstveni rad:
Wyss, H. M. (2003): Mikrostruktura i mehaničko ponašanje koncentriranih gelova čestica. Doktorski rad, Švicarski savezni institut za tehnologiju 2003. str. 71.

Sinteza nanokompozita kadmija(II) i tioacetamida

Primjena ultrazvuka:
Nanokompoziti kadmij(II)-tioacetamida sintetizirani su sonokemijskim postupkom u prisutnosti i odsutnosti polivinilnog alkohola. Za sonokemijsku sintezu (sonosintezu), 0,532 g kadmijeva(II) acetata dihidrata (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g tioacetamida (TAA, CH3CSNH2) i 0,664 g kalijeva jodida (KI) otopljeno je u 20mL dvaput destilirane deionizirane vode. Ta je otopina sonificirana ultrazvučnim uređajem velike snage sa sondom UP400S (24 kHz, 400W) pri sobnoj temperaturi tijekom 1 h. Tijekom sonikacije reakcijske smjese temperatura je porasla na 70–80degC, prema mjerenju termoparom željezo–constantin. Nakon jednog sata nastao je svijetložuti talog. Izdvojen je centrifugiranjem (4.000 rpm, 15 min), ispran dvaput destiliranom vodom, a zatim apsolutnim etanolom radi uklanjanja preostalih nečistoća te naposljetku osušen na zraku (prinos: 0,915 g, 68%). Temperatura raspadanja: 200°C. Za pripremu polimernog nanokompozita, 1,992 g polivinilnog alkohola otopljeno je u 20 mL dvaput destilirane deionizirane vode, a zatim dodano u prethodno navedenu otopinu. Ta je smjesa izložena ultrazvuku uređajem UP400S tijekom 1 h, pri čemu je nastao svijetlonarančasti proizvod.
Rezultati SEM analize pokazali su da se u prisutnosti PVA veličina čestica smanjila s približno 38 nm na 25 nm. Zatim smo sintetizirali heksagonske nanočestice CdS sferne morfologije toplinskom razgradnjom polimernog nanokompozita kadmij(II)-tioacetamid/PVA kao prekursora. Veličina nanočestica CdS izmjerena je metodama XRD i SEM, a rezultati su se međusobno vrlo dobro podudarali.
Ranjbar i sur. (2013) također su utvrdili da je polimerni nanokompozit Cd(II) prikladan prekursor za pripremu nanočestica kadmijeva sulfida zanimljivih morfologija. Svi su rezultati pokazali da se ultrazvučna sinteza može uspješno primjenjivati kao jednostavna, učinkovita, jeftina, ekološki prihvatljiva i vrlo obećavajuća metoda za sintezu materijala nanometarskih dimenzija bez potrebe za posebnim uvjetima, kao što su visoka temperatura, dugo vrijeme reakcije i visoki tlak.
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Sinteza i karakterizacija nanokompozita kadmij-tioacetamida. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO₃

Ultrazvučna primjena:
Ultrazvučno oblaganje nanotaloženog CaCO₃ (NPCC) stearinskom kiselinom provedeno je radi poboljšanja njegova dispergiranja u polimeru i smanjenja aglomeracije. 2g neobloženog nanotaloženog CaCO₃ (NPCC) sonificirano je uređajem UP400S u 30ml etanola. U etanolu je otopljeno 9 wt% stearinske kiseline. Etanol s kiselinom staeric zatim je pomiješan sa sonificiranom suspenzijom.
Preporučeni uređaj:
UP400S sa sonotrodom promjera 22mm (H22D) i protočnom ćelijom s rashladnim plaštem
Referenca / znanstveni rad:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Učinci ultrazvuka pri oblaganju nanot a loženog CaCO3 stearinskom kiselinom. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

Celulozni nanokristali

Ultrazvučna primjena:
Celulozni nanokristali (CNC) pripremljeni iz eukaliptusne celuloze CNCs: Celulozni nanokristali pripremljeni iz eukaliptusne celuloze modificirani su reakcijom s metil-adipoil-kloridom, CNCm, ili sa smjesom octene i sumporne kiseline, CNCa. Stoga su liofilizirani CNC-ovi, CNCm i CNCa ponovno dispergirani u čistim otapalima (EA, THF ili DMF) pri 0,1 wt%, miješanjem magnetskom miješalicom preko noći pri 24 ± 1 degC, nakon čega je uslijedila sonikacija tijekom 20 min. ultrazvučnim uređajem sa sondom UP100H. Sonikacija je provedena pri intenzitetu od 130 W/cm² pri 24 ± 1 degC. Nakon toga u disperziju CNC-a dodan je CAB tako da je konačna koncentracija polimera bila 0,9 wt%.
Preporučeni uređaj:
UP100H
Referenca / znanstveni rad:
Blachechen, L. S.; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V.; Petri, D. F. S. (2013): Međudjelovanje koloidne stabilnosti celuloznih nanokristala i njihove disperzibilnosti u matrici celuloznog acetat-butirata. Cellulose 20/3, 2013. 1329–1342.

Silan dopiran cerijevim nitratom

Ultrazvučna primjena:
Hladno valjane ploče od ugljičnog čelika (6,5cm 6,5cm 0,3cm; kemijski očišćene i mehanički polirane) upotrijebljene su kao metalne podloge. Prije nanošenja premaza ploče su ultrazvučno očišćene acetonom, a zatim očišćene lužnatom otopinom (otopina NaOH od 0,3molL 1) pri 60°C tijekom 10 min. Za upotrebu kao temeljnog premaza, prije predobrade podloge, tipična formulacija koja uključuje 50 dijelova γ-glicidoksipropiltrimetoksisilana (γ-GPS) razrijeđena je s približno 950 dijelova metanola pri pH 4,5 (podešenom octenom kiselinom) te je ostavljena da se omogući hidroliza silana. Postupak pripreme silana dopiranog pigmentima cerijeva nitrata bio je isti, osim što je otopini metanola prije dodavanja (γ-GPS) dodano 1, 2, 3 wt% cerijeva nitrata, a zatim je ta otopina miješana propelerskom miješalicom pri 1600 rpm tijekom 30 min. na sobnoj temperaturi. Zatim su disperzije koje sadrže cerijev nitrat sonicirane tijekom 30 min pri 40°C uz vanjsku rashladnu kupelj. Postupak sonikacije proveden je ultrazvučnim uređajem UIP1000hd (1000W, 20 kHz) s ulaznom ultrazvučnom snagom od približno 1 W/mL. Predobrada podloge provedena je ispiranjem svake ploče tijekom 100 sec. odgovarajućom otopinom silana. Nakon obrade ploče su ostavljene da se suše na sobnoj temperaturi tijekom 24 h, a zatim su prethodno obrađene ploče premazane dvokomponentnom epoksidnom smolom koja očvršćuje aminom (Epon 828, shell Co.) kako bi se postigla debljina mokrog filma od 90μm. Ploče s epoksidnim premazom ostavljene su da očvršćuju tijekom 1h pri 115°C; nakon očvršćivanja epoksidnih premaza debljina suhog filma bila je približno 60μm.
Preporučeni uređaj:
UIP1000hd
Referenca / znanstveni rad:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Elektrokemijski učinci predobrade silanima koji sadrže cerijev nitrat na svojstva katodnog odvajanja epoksidnog premaza od čelika. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

Glina: dispergiranje / frakcioniranje

Ultrazvučna primjena:
Frakcioniranje prema veličini čestica: Kako bi se čestice < 1 μm izdvojile iz čestica veličine 1–2 μm, čestice veličine gline (< 2 μm) odvojene su u ultrazvučnom polju i naknadnom primjenom različitih brzina sedimentacije.
Čestice veličine gline (< 2 μm) odvojene su sonikacijom uz unos energije od 300 J mL^-1 (1 min.) s pomoću ultrazvučnog dezintegratora sa sondom UP200S (200W, 24kHz) opremljenog sonotrodom S7 promjera 7 mm. Nakon ultrazvučnog ozračivanja uzorak je centrifugiran pri 110 x g (1000 rpm) tijekom 3 min. Istaložena faza (ostatak frakcioniranja) zatim je upotrijebljena u frakcioniranju prema gustoći za izdvajanje frakcija male gustoće, a dobivena plutajuća faza (frakcija < 2 μm) prenesena je u drugu epruvetu za centrifugiranje i centrifugirana pri 440 x g (2000 rpm) tijekom 10 min. kako bi se frakcija < 1 μm (supernatant) odvojila od frakcije 1–2 μm (sediment). Supernatant koji sadrži frakciju < 1 μm prenesen je u drugu epruvetu za centrifugiranje te je nakon dodavanja 1 mL MgSO₄ centrifugiran pri 1410 x g (4000 rpm) tijekom 10 min kako bi se ostatak vode odlio dekantiranjem.
Kako bi se izbjeglo pregrijavanje uzorka, postupak je ponovljen 15 puta.
Preporučeni uređaj:
UP200S sa S7 ili UP200St sa S26d7
Referenca / znanstveni rad:
Jakubowska, J. (2007): Utjecaj vrste vode za navodnjavanje na frakcije organske tvari tla (SOM) i njihove interakcije s hidrofobnim spojevima. Doktorska disertacija, Sveučilište Martin-Luther u Halleu i Wittenbergu 2007.

Glina: eksfolijacija anorganske gline

Ultrazvučna primjena:
Anorganska glina eksfolirana je radi pripreme nanokompozita na bazi pululana za disperziju za premazivanje. U tu je svrhu određena količina pululana (4 wt% na mokroj osnovi) otopljena u vodi pri 25degC tijekom 1 h uz blago miješanje (500 rpm). Istodobno je glina u prahu, u količini od 0,2 do 3,0 wt%, dispergirana u vodi uz snažno miješanje (1000 rpm) tijekom 15 minuta. Dobivena disperzija obrađena je ultrazvučnim uređajem UP400S (snaga_max = 400 W; frekvencija = 24 kHz) opremljenim titanijskom sonotrodom H14, promjer vrha 14 mm, amplituda_max = 125 μm; površinski intenzitet = 105 Wcm^-2) pod sljedećim uvjetima: 0,5 ciklusa i 50% amplitude. Trajanje ultrazvučne obrade variralo je u skladu s planom pokusa. Organska otopina pululana i anorganska disperzija zatim su pomiješane uz blago miješanje (500 rpm) tijekom dodatnih 90 minuta. Nakon miješanja koncentracije dviju komponenti odgovarale su omjeru anorganske i organske komponente (I/O) od 0,05 do 0,75. Raspodjela veličina čestica glina Na⁺-MMT u vodenoj disperziji prije i nakon ultrazvučne obrade procijenjena je analizatorom nanočestica IKO-Sizer CC-1.
Za određenu količinu gline utvrđeno je da je najučinkovitije vrijeme sonikacije 15 minuta, dok dulja ultrazvučna obrada povećava vrijednost P’O₂ (zbog ponovne agregacije), koja se ponovno smanjuje pri najduljem vremenu sonikacije (45 min), vjerojatno zbog fragmentacije i pločica i taktoida.
Prema eksperimentalnom postavu primijenjenom u Introzzijevoj disertaciji, izračunata je jedinična izlazna energija od 725 Ws mL^-1 za obradu od 15 minuta, dok je produljeno vrijeme sonikacije od 45 minuta rezultiralo jediničnom potrošnjom energije od 2060 Ws mL^-1. To bi omogućilo uštedu prilično velike količine energije tijekom cijelog procesa, što će se u konačnici odraziti na konačne troškove obrade.
Preporučeni uređaj:
UP400S sa sonotrodom H14
Referenca / znanstveni rad:
Introzzi, L. (2012): Razvoj biopolimernih premaza visokih performansi za primjenu u ambalaži za hranu. Disertacija, Sveučilište u Milanu 2012.

Vodljiva tinta

Ultrazvučna primjena:
Vodljiva tinta pripremljena je dispergiranjem čestica Cu+C i Cu+CNT s dispergatorima u smjesi otapala (Publikacija IV). Kao dispergatori upotrijebljena su tri sredstva za dispergiranje velike molekulske mase, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 i DISPERBYK-2012, proizvođača BYK Chemie GmbH, namijenjena disperzijama pigmenta čađe na vodenoj bazi. Deionizirana voda (DIW) upotrijebljena je kao glavno otapalo. Monometilni eter etilen-glikola (EGME) (Sigma-Aldrich), monobutilni eter etilen-glikola (EGBE) (Merck) i n-propanol (Honeywell Riedel-de Haen) upotrijebljeni su kao suotapala.
Pomiješana suspenzija sonicirana je 10 minuta u ledenoj kupelji ultrazvučnim procesorom UP400S . Nakon toga suspenzija je ostavljena da se taloži jedan sat, nakon čega je dekantirana. Prije nanošenja prevlake vrtnjom ili tiskanja suspenzija je sonicirana u ultrazvučnoj kupelji tijekom 10 min.
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Forsman, J. (2013): Proizvodnja nanočestica Co, Ni i Cu redukcijom vodikom. Disertacija, VTT Finska 2013.

Sonikacija je vrlo učinkovita za smanjenje veličine čestica i dispergiranje pigmenata u tinti za tintni ispis.

Bakrov ftalocijanin

Ultrazvučna primjena:
Razgradnja metaloftalocijanina
Bakrov ftalocijanin (CuPc) sonicira se s vodom i organskim otapalima pri temperaturi okoline i atmosferskom tlaku u prisutnosti oksidansa kao katalizatora, uz uporabu ultrazvučnog uređaja snage 500W UIP500hd s protočnom komorom. Intenzitet sonikacije: 37–59 W/cm², smjesa uzorka: 5 mL uzorka (100 mg/L), 50 D/D vode s kloroformom i piridinom pri 60% ultrazvučne amplitude. Temperatura reakcije: 20°C pri atmosferskom tlaku.
Stupanj razgradnje do 95% unutar 50 min. sonikacije.
Preporučeni uređaj:
UIP500hd

Dibutirilhitin (DBCH)

Ultrazvučna primjena:
Duge polimerne makromolekule mogu se cijepati sonikacijom. Ultrazvučno potpomognuto smanjenje molarne mase omogućuje izbjegavanje neželjenih sporednih reakcija ili odvajanja nusproizvoda. Smatra se da je ultrazvučna razgradnja, za razliku od kemijske ili toplinske razgradnje, neslučajan proces u kojem se cijepanje odvija približno u središtu molekule. Zbog toga se veće makromolekule brže razgrađuju.
Pokusi su provedeni upotrebom ultrazvučnog generatora UP200S opremljenog sonotrodom S2. Ulazna snaga ultrazvuka bila je postavljena na 150 W. Upotrijebljene su otopine dibutirilhitina u dimetilacetamidu, s koncentracijom dibutirilhitina od 0,3 g/100 cm3 i volumenom od 25 cm3. Sonotroda (ultrazvučna sonda / sonotroda) bila je uronjena u otopinu polimera 30 mm ispod površine. Otopina je bila smještena u termostatiranu vodenu kupelj održavanu na 25°C. Svaka je otopina bila izložena ultrazvuku tijekom unaprijed određenog vremenskog intervala. Nakon toga otopina je razrijeđena 3 puta i podvrgnuta analizi kromatografijom isključenja po veličini.
Prikazani rezultati upućuju na to da dibutirilhitin ne podliježe uništenju djelovanjem ultrazvuka velike snage, ali dolazi do razgradnje polimera, koja se tumači kao kontrolirana sonokemijska reakcija. Stoga se ultrazvuk može upotrebljavati za smanjenje prosječne molarne mase dibutirilhitina, a isto vrijedi i za omjer masenog i brojčanog prosjeka molarne mase. Uočene promjene pojačavaju se povećanjem snage ultrazvuka i trajanja sonikacije. Početna molarna masa također je znatno utjecala na opseg razgradnje DBCH-a u ispitivanim uvjetima sonikacije: što je početna molarna masa veća, to je veći stupanj razgradnje.
Preporučeni uređaj:
UP200S
Referenca / znanstveni rad:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Ultrazvučna razgradnja spoja Dibuyrylchitin. Polish Chitin Society, Monograph XI, 2006. 123–128.

Prah Ferrocine

Ultrazvučna primjena:
Sonokemijski postupak za pripremu SWNCNTs: prah silicijeva dioksida (promjer 2–5 mm) dodaje se otopini 0,01 mol% ferocena u p-ksilenu, nakon čega slijedi sonikacija uređajem UP200S opremljenim sondom s titanijevim vrhom (sonotroda S14). Sonikacija je provedena tijekom 20 min. pri sobnoj temperaturi i atmosferskom tlaku. Ultrazvučno potpomognutom sintezom proizvedeni su SWCNTs visoke čistoće na površini praha silicijeva dioksida.
Preporučeni uređaj:
UP200S s ultrazvučnom sondom S14
Referenca / znanstveni rad:
Srinivasan C.(2005): ZVUČNA metoda za sintezu jednostijenih ugljikovih nanocijevi pri okolnim uvjetima. Current Science 88/ 1, 2005. 12–13.

Leteći pepeo / metakaolinit

Ultrazvučna primjena:
Ispitivanje izluživanja: 100mL otopine za izluživanje dodano je u 50g čvrstog uzorka. Intenzitet sonikacije: maks. 85 W/cm² uz upotrebu uređaja UP200S u vodenoj kupelji na 20°C.
Geopolimerizacija: suspenzija je miješana ultrazvučnim homogenizatorom UP200S za geopolimerizaciju. Intenzitet sonikacije bio je maks. 85 W/cm². Radi hlađenja, sonikacija je provedena u kupelji s ledenom vodom.
Primjena ultrazvuka velike snage za geopolimerizaciju rezultira povećanjem tlačne čvrstoće nastalih geopolimera te povećanjem čvrstoće s produljenjem sonikacije do određenog vremena. Otapanje metakaolinita i letećeg pepela u lužnatim otopinama poboljšano je sonikacijom jer se više Al i Si oslobađalo u gelnu fazu za polikondenzaciju.
Preporučeni uređaj:
UP200S
Referenca / znanstveni rad:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): Geopolimerizacija poboljšana ultrazvukom. Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571–580

Grafen

Ultrazvučna primjena:
Čisti listovi grafena mogu se proizvoditi u velikim količinama, kao što pokazuje rad Stengla i sur. (2011) tijekom proizvodnje nestehiometrijskog nanokompozita TiO₂ i grafena toplinskom hidrolizom suspenzije s nanolistovima grafena i peroksokompleksom titanijeva dioksida. Čisti nanolistovi grafena proizvedeni su iz prirodnog grafita sonikacijom velike snage uz upotrebu ultrazvučnog procesora snage 1000W UIP1000hd u visokotlačnoj komori ultrazvučnog reaktora pri 5 barg. Dobiveni grafenski listovi odlikuju se velikom specifičnom površinom i jedinstvenim elektroničkim svojstvima. Istraživači tvrde da je kvaliteta ultrazvučno pripremljenog grafena mnogo viša od kvalitete grafena dobivenog Hummerovom metodom, pri kojoj se grafit eksfolira i oksidira. Budući da se fizikalni uvjeti u ultrazvučnom reaktoru mogu precizno kontrolirati te uz pretpostavku da će koncentracija grafena kao dopanta varirati u rasponu od 1 – 0,001%, moguća je proizvodnja grafena u kontinuiranom sustavu u komercijalnim razmjerima.
Preporučeni uređaj:
UIP1000hd
Referenca / znanstveni rad:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): Nanokompozit TiO2-grafen kao fotokatalizatori visokih performansi. U: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. str. 25209–25218.
Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučnoj proizvodnji i pripremi grafena!

Grafenov oksid

Primjena ultrazvuka:
Slojevi grafenova oksida (GO) pripremljeni su sljedećim postupkom: 25mg praha grafenova oksida dodano je u 200 ml deionizirane vode. Miješanjem je dobivena nehomogena smeđa suspenzija. Dobivene suspenzije podvrgnute su sonikaciji (30 min, 1,3 × 105J), a nakon sušenja (pri 373 K) dobiven je ultrazvučno obrađen grafenov oksid. FTIR spektroskopija pokazala je da ultrazvučna obrada nije promijenila funkcionalne skupine grafenova oksida.
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): Utjecaj toplinske i ultrazvučne obrade na nastajanje nanolistova grafenova oksida. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. str. 1097–1102.
Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučnoj eksfolijaciji i pripremi grafena!

Dlakave polimerne nanočestice dobivene razgradnjom poli(vinilnog alkohola)

Primjena ultrazvuka:
Jednostavan postupak u jednom koraku, koji se temelji na sonokemijskoj razgradnji polimera topljivih u vodi u vodenoj otopini u prisutnosti hidrofobnog monomera, dovodi do nastajanja funkcionalnih dlakavih polimernih čestica u serumu bez ostataka. Sve polimerizacije provedene su u staklenom reaktoru s dvostrukom stijenkom volumena 250 mL, opremljenom pregradama, temperaturnim senzorom, magnetskim štapićem za miješanje i ultrazvučnim procesorom Hielscher US200S (200 W, 24 kHz) opremljenim titanskom sonotrodom S14 (promjer = 14 mm, duljina = 100 mm).
Otopina poli(vinilnog alkohola) (PVOH) pripremljena je otapanjem točno određene količine PVOH-a u vodi preko noći pri 50°C uz snažno miješanje. Prije polimerizacije otopina PVOH-a stavljena je u reaktor, a temperatura je podešena na željenu reakcijsku temperaturu. Otopina PVOH-a i monomer zasebno su propuhivani argonom tijekom 1 sata. Potrebna količina monomera dodana je kap po kap u otopinu PVOH-a uz snažno miješanje. Zatim je prekinuto propuhivanje tekućine argonom i započeta je sonikacija uređajem UP200S pri amplitudi od 80%. Ovdje treba napomenuti da upotreba argona ima dvije svrhe: (1) uklanjanje kisika i (2) nužan je za stvaranje ultrazvučne kavitacije. Stoga bi kontinuirani protok argona u načelu bio koristan za polimerizaciju, ali dolazilo je do prekomjernog pjenjenja; postupkom koji smo ovdje primijenili izbjegnut je taj problem i on je bio dovoljan za učinkovitu polimerizaciju. Uzorci su uzimani periodično radi praćenja konverzije gravimetrijom, raspodjele molekulskih masa i/ili raspodjele veličina čestica.
Preporučeni uređaj:
US200S
Referenca / znanstveni rad:
Smeets, N. M. B.; E-Rramdani, M.; Van Hal, R. C. F.; Gomes Santana, S.; Quéléver, K.; Meuldijk, J.; Van Herk, JA. M.; Heuts, J. P. A. (2010): Jednostavan sonokemijski postupak u jednom koraku za dobivanje funkcionalnih dlakavih polimernih nanočestica. Soft Matter, 6, 2010. 2392–2395.

HiPco-SWCNTs

Primjena ultrazvuka:
Dispergiranje HiPco-SWCNTs uređajem UP400S: U bočici od 5 mL suspendirano je 0,5 mg oksidiranih nanocijevi HiPcoTM SWCNTs (0,04 mmol ugljika) u 2 mL deionizirane vode pomoću ultrazvučnog procesora UP400S kako bi se dobila crna suspenzija (0,25 mg/mL SWCNTs). Toj je suspenziji dodano 1,4 μL otopine PDDA (20 wt./%, molekulska masa = 100.000–200.000), a smjesa je miješana na vrtložnoj miješalici 2 minute. Nakon dodatne sonikacije u vodenoj kupelji tijekom 5 minuta, suspenzija nanocijevi centrifugirana je pri 5000g tijekom 10 minuta. Supernatant je uzet za mjerenja AFM-om, a zatim funkcionaliziran pomoću siRNA.
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Jung, A. (2007): Funkcionalni materijali na bazi ugljikovih nanocijevi. Disertacija, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Hidroksiapatitna biokeramika

Ultrazvučna primjena:
Za sintezu nano-HAP-a u malu je laboratorijsku čašu stavljeno 40 mL otopine 0,32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O. pH otopine zatim je podešen na 9,0 s približno 2,5 mL amonijeva hidroksida. Otopina je potom sonicirana ultrazvučnim procesorom UP50H (50 W, 30 kHz) opremljenim sonotrodom MS7 (promjer sonotrode 7mm), podešenim na maksimalnu amplitudu od 100%, tijekom 1 sata. Na kraju prvog sata, 60 mL otopine 0,19M [KH₂PO₄] zatim je polako dodavano kap po kap u prvu otopinu tijekom drugog sata ultrazvučnog ozračivanja. Tijekom miješanja pH vrijednost provjeravana je i održavana na 9, dok je omjer Ca/P održavan na 1,67. Otopina je zatim filtrirana centrifugiranjem (~2000 g), nakon čega je dobiveni bijeli talog podijeljen na više uzoraka za toplinsku obradu. Pripremljena su dva skupa uzoraka, prvi s dvanaest uzoraka za toplinsku obradu u cijevnoj peći, a drugi s pet uzoraka za mikrovalnu obradu
Preporučeni uređaj:
UP50H
Referenca / znanstveni rad:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): Toplinski i ultrazvučni utjecaj na nastajanje hidroksiapatitne biokeramike nanometarskih dimenzija. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083–2095.

Ultrazvučno usitnjen i dispergiran kalcijev hidroksiapatit

Anorganske nanočestice WS₂ nalik fulerenima

Ultrazvučna primjena:
Sonikacija tijekom elektrotaloženja nanočestica WS₂ nalik anorganskim fulerenima (IF) u niklovu matricu dovodi do ujednačenije i kompaktnije prevlake. Osim toga, primjena ultrazvuka znatno utječe na maseni udio čestica ugrađenih u metalni talog. Tako se wt.% čestica IF-WS₂ u niklovoj matrici povećava s 4,5 wt.% (u filmovima nastalim samo uz mehaničko miješanje) na približno 7 wt.% (u filmovima pripremljenim sonikacijom pri intenzitetu ultrazvuka od 30 W cm^-2 ).
Nanokompozitne prevlake Ni/IF-WS₂ elektrolitički su taložene iz standardne Wattsove kupelji za niklanje kojoj su dodane nanočestice IF-WS₂ industrijske kvalitete (anorganski fulereni-WS₂).
Za pokus je IF-WS₂ dodan u Wattsove elektrolite za niklanje, a suspenzije su intenzivno miješane magnetskom miješalicom (300 rpm) najmanje 24 h pri sobnoj temperaturi prije pokusa sutaloženja. Neposredno prije postupka elektrotaloženja, suspenzije su podvrgnute ultrazvučnoj predobradi tijekom 10 min. radi izbjegavanja aglomeracije. Za ultrazvučno ozračivanje sonikator sa sondom UP200S sa sonotrodom S14 (promjer vrha 14 mm) podešen je na amplitudu od 55%.
Za pokuse sutaloženja upotrijebljene su cilindrične staklene ćelije volumena 200 mL. Prevlake su taložene na ravne katode od komercijalnog niskougljičnog čelika (kvaliteta St37) površine 3cm². Anoda je bila folija od čistog nikla (3cm²) postavljena uz bočnu stijenku posude, nasuprot katodi. Udaljenost između anode i katode bila je 4cm. Podloge su odmašćene, isprane hladnom destiliranom vodom, aktivirane u 15% otopini HCl (1 min.) i ponovno isprane destiliranom vodom. Elektrokotaloženje je provedeno pri konstantnoj gustoći struje od 5,0 A dm^-2 tijekom 1 h uz izvor istosmjernog napajanja (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350). Kako bi se održala jednolika koncentracija čestica u cijelom volumenu otopine, tijekom elektrotaloženja primijenjene su dvije metode miješanja: mehaničko miješanje magnetskom miješalicom (ω = 300 rpm) smještenom na dnu ćelije i sonikacija ultrazvučnim uređajem sa sondom UP200S. Ultrazvučna sonda (sonotroda) izravno je uronjena u otopinu odozgo i precizno postavljena između radne elektrode i protuelektrode tako da nije bilo zasjenjivanja. Intenzitet ultrazvuka usmjerenog prema elektrokemijskom sustavu mijenjan je reguliranjem amplitude ultrazvuka. U ovom je istraživanju amplituda vibracija u kontinuiranom načinu rada postavljena na 25, 55 i 75%, što odgovara intenzitetu ultrazvuka od 20, 30 i 40 W cm^-2 tim redom, izmjerenom procesorom povezanim s mjeračem ultrazvučne snage (Hielscher Ultrasonics). Temperatura elektrolita održavana je na 55◦C termostatom. Temperatura je mjerena prije i nakon svakog pokusa. Porast temperature zbog ultrazvučne energije nije premašio 2–4◦C. Nakon elektrolize uzorci su ultrazvučno čišćeni u etanolu tijekom 1 min. kako bi se s površine uklonile slabo adsorbirane čestice.
Preporučeni uređaj:
UP200S s ultrazvučnim rogom / sonotrodom S14
Referenca / znanstveni rad:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): Kotaloženje anorganskih nanočestica WS2 nalik fulerenima u elektrotaloženoj matrici nikla pod utjecajem ultrazvučnog miješanja. Electrochimica Acta 114, 2013. 859–867.

Sinteza lateksa

Primjena ultrazvuka:
Priprema lateksa P(St-BA)
Čestice lateksa P(St-BA), poli(stiren-r-butil-akrilata) P(St-BA), sintetizirane su emulzijskom polimerizacijom u prisutnosti površinski aktivne tvari DBSA. Najprije je 1 g DBSA otopljen u 100 mL vode u tikvici s tri grla, a pH otopine podešen je na 2,0. Smjesa monomera od 2,80 g St i 8,40 g BA s inicijatorom AIBN (0,168 g) ulivena je u otopinu DBSA. Emulzija ulja u vodi (O/W) pripremljena je magnetskim miješanjem tijekom 1 h, nakon čega je uslijedila sonikacija uređajem UIP1000hd opremljenim ultrazvučnim rogom (sondom / sonotrodom) tijekom dodatnih 30 min u ledenoj kupelji. Naposljetku je polimerizacija provedena pri 90degC u uljnoj kupelji tijekom 2 h u atmosferi dušika.
Preporučeni uređaj:
UIP1000hd
Referenca / znanstveni rad:
Izrada savitljivih vodljivih filmova dobivenih iz poly(3,4-ethylenedioxythiophene)epoly(styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS) na podlozi od netkanog tekstila. Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
Kliknite ovdje kako biste pročitali više o sonokemijskoj sintezi lateksa!

Uklanjanje olova (sonoluženje)

Primjena ultrazvuka:
Ultrazvučno luženje olova iz onečišćenog tla:
Pokusi ultrazvučnog luženja provedeni su ultrazvučnim uređajem UP400S s titanskom ultrazvučnom sondom (promjera 14mm), koji radi na frekvenciji od 20kHz. Ultrazvučna sonda (sonotroda) kalorimetrijski je kalibrirana, a intenzitet ultrazvuka postavljen je na 51 ± 0,4 W cm^-2 za sve pokuse sonoluženja. Pokusi sonoluženja termostatirani su uporabom staklene ćelije s ravnim dnom i plaštem pri 25 ± 1°C. Tri su sustava upotrijebljena kao otopine za luženje tla (0,1L) uz sonikaciju: 6 mL 0,3 mol L^-2 otopine octene kiseline (pH 3,24), 3% (v/v) otopina dušične kiseline (pH 0,17) i pufer octene kiseline/acetata (pH 4,79) pripremljen miješanjem 60mL 0f 0,3 mol L^-1 octene kiseline s 19 mL 0,5 mol L^-1 NaOH. Nakon postupka ultrazvučnog izluživanja uzorci su filtrirani filtarskim papirom kako bi se otopina izluževine odvojila od tla, nakon čega su provedene elektrodepozicija olova iz otopine izluževine i digestija tla nakon primjene ultrazvuka.
Dokazano je da je ultrazvuk vrijedan alat za poboljšanje izluživanja olova iz onečišćenog tla. Ultrazvuk je također učinkovita metoda za gotovo potpuno uklanjanje olova koje se može izlužiti iz tla, čime tlo postaje znatno manje opasno.
Preporučeni uređaj:
UP400S sa sonotrodom H14
Referenca / znanstveni rad:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Kombinacija ultrazvučnog izluživanja i elektrokemijske obrade za uklanjanje olova iz tla. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195–199.

Priprema suspenzije nanočestica

Primjena ultrazvuka:
Za pripremu suspenzija nanočestica upotrijebljeni su prašci neobloženog nTiO2 (5nm prema transmisijskoj elektronskoj mikroskopiji (TEM)) i nZnO (20nm prema TEM-u) te polimerom obloženog nTiO2 (3–4nm prema TEM-u) i nZnO (3–9nm prema TEM-u). Kristalni oblik nanočestica bio je anatas za nTiO2, a amorfan za nZnO.
U čašu od 250mL koja je sadržavala nekoliko kapi deionizirane (DI) vode odvagano je 0,1 g praha nanočestica. Nanočestice su zatim pomiješane lopaticom od nehrđajućeg čelika, a čaša je dopunjena DI vodom do 200 mL, promiješana i potom sonikirana tijekom 60 sec. pri amplitudi od 90% ultrazvučnim procesorom tvrtke Hielscher UP200S , čime je dobivena matična suspenzija koncentracije 0,5 g/L. Sve matične suspenzije čuvane su najviše dva dana na 4°C.
Preporučeni uređaj:
UP200S ili UP200St
Referenca / znanstveni rad:
Petosa, A. R. (2013): Transport, taloženje i agregacija nanočestica metalnih oksida u zasićenim zrnatim poroznim medijima: uloga kemijskog sastava vode, površine kolektora i obloge čestica. Disertacija, Sveučilište McGill, Montreal, Quebec, Kanada 2013. 111–153.
Kliknite ovdje da biste saznali više o ultrazvučnom dispergiranju nanočestica!

Taloženje nanočestica magnetita

Primjena ultrazvuka:
Nanočestice magnetita (Fe₃O₄) proizvode se sutaloženjem iz vodene otopine željezova(III) klorida heksahidrata i željezova(II) sulfata heptahidrata s molarnim omjerom Fe3+/Fe2+ = 2:1. Otopina željeza taloži se koncentriranim amonijevim hidroksidom odnosno natrijevim hidroksidom. Reakcija taloženja provodi se uz ultrazvučno ozračivanje, pri čemu se reaktanti dovode kroz kavitacijsku zonu u komori ultrazvučnog protočnog reaktora. Kako bi se izbjegao bilo kakav gradijent pH, sredstvo za taloženje mora se pumpati u suvišku. Raspodjela veličine čestica magnetita izmjerena je fotonskom korelacijskom spektroskopijom. Miješanje izazvano ultrazvukom smanjuje srednju veličinu čestica s 12–14 nm na približno 5–6 nm.
Preporučeni uređaj:
UIP1000hd s reaktorom s protočnom ćelijom
Referenca / znanstveni rad:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Kontinuirano taloženje u ultrazvučnom protočnom reaktoru na primjeru željezova(II,III) oksida. ICVT, TU-Clausthal. Poster predstavljen na skupu GVC Annual Meeting 2004.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): Radni parametri kontinuiranog sonokemijskog reaktora za taloženje. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. April 2006.
Kliknite ovdje da biste saznali više o ultrazvučnom taloženju!

Prašci nikla

Primjena ultrazvuka:
Priprema suspenzije prahova Ni s polielektrolitom pri bazičnom pH (kako bi se spriječilo otapanje i potaknulo nastajanje vrsta obogaćenih NiO na površini), polielektrolitom na akrilnoj osnovi i tetrametilamonijevim hidroksidom (TMAH).
Preporučeni uređaj:
UP200S
Referenca / znanstveni rad:
Mora, M.; Lennikov, V.; Amaveda, H.; Angurel, L. A.; de la Fuente, G. F.; Bona, M. T.; Mayoral, C.; Andres, J. M.; Sanchez-Herencia, J. (2009): Izrada supravodljivih prevlaka na konstrukcijskim keramičkim pločicama. Applied Superconductivity 19/ 3, 2009. 3041–3044.

PbS – sinteza nanočestica olovova sulfida

Primjena ultrazvuka:
Pri sobnoj temperaturi 0,151 g olovova acetata (Pb(CH3COO)2.3H2O) i 0,03 g TAA (CH3CSNH2) dodano je u 5mL ionske tekućine, [EMIM] [EtSO4], i 15mL dvostruko destilirane vode u čaši od 50mL izloženoj ultrazvučnom zračenju uređajem UP200S tijekom 7 min. Vrh ultrazvučne sonde / sonotrode S1 uronjen je izravno u reakcijsku otopinu. Nastala tamnosmeđa suspenzija centrifugirana je radi izdvajanja taloga te isprana dvaput dvostruko destiliranom vodom odnosno etanolom radi uklanjanja neizreagiranih reagensa. Kako bi se istražio utjecaj ultrazvuka na svojstva proizvoda, pripremljen je još jedan usporedni uzorak uz održavanje stalnih reakcijskih parametara, osim što je proizvod pripremljen uz neprekidno miješanje tijekom 24 h bez pomoći ultrazvučnog zračenja.
Za pripremu nanočestica PbS predložena je ultrazvučno potpomognuta sinteza u vodenoj ionskoj tekućini pri sobnoj temperaturi. Ova ekološki prihvatljiva zelena metoda pri sobnoj temperaturi brza je i ne zahtijeva predložak, čime se znatno skraćuje vrijeme sinteze i izbjegavaju složeni sintetski postupci. Tako pripremljeni nanoklasteri pokazuju golem plavi pomak od 3,86 eV, koji se može pripisati vrlo maloj veličini čestica i učinku kvantnog zatočenja.
Preporučeni uređaj:
UP200S
Referenca / znanstveni rad:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Jednostavna priprema i karakterizacija nanočestica PbS pri sobnoj temperaturi u vodenoj ionskoj tekućini [EMIM][EtSO4] primjenom ultrazvučnog zračenja. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53–56.

Pročišćene nanocijevi

Primjena ultrazvuka:
Pročišćene nanocijevi zatim su suspendirane u otapalu 1,2-dichloroethane (DCE) sonikacijom ultrazvučnim uređajem velike snage UP400S, 400W, 24 kHz) u pulsnom načinu rada (ciklusi), čime je dobivena crna suspenzija. Snopovi aglomeriranih nanocijevi naknadno su uklonjeni centrifugiranjem tijekom 5 minuta pri 5000 rpm.
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Witte, P. (2008): Amfifilni fulereni za biomedicinske i optoelektroničke primjene. Disertacija, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

Kompozit SAN/CNTs

Primjena ultrazvuka:
Za dispergiranje CNTs u matrici SAN upotrijebljen je Hielscher UIS250V sa sonotrodom za sonikaciju sondom. Najprije su CNTs dispergirane u 50mL destilirane vode sonikacijom tijekom približno 30 min. Radi stabilizacije otopine dodan je SDS u udjelu od ~1% otopine. Nakon toga dobivena vodena disperzija CNTs spojena je s polimernom suspenzijom i miješana 30 min. mehaničkom miješalicom Heidolph RZR 2051, a zatim ponovno sonificirana 30 min. Za analizu su disperzije SAN s različitim koncentracijama CNTs izlivene u kalupe od teflona i sušene pri temperaturi okoline 3–4 dana.
Preporučeni uređaj:
UIS250v
Referenca / znanstveni rad:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Nanokompoziti stiren–akrilat/ugljikove nanocijevi: mehanička, toplinska i električna svojstva. U: Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 61/ 3, 2012. 172–177.

Nanoprah silicijeva karbida (SiC)

Primjena ultrazvuka:
Nanoprah silicijeva karbida (SiC) deaglomeriran je i raspodijeljen u otopini boje u tetrahidrofuranu primjenom ultrazvučnog procesora velike snage Hielscher UP200S koji radi pri gustoći akustične snage od 80 W/cm². Deaglomeracija SiC-a u početku se provodila u čistom otapalu s malo deterdženta, a zatim su postupno dodavani obroci boje. Cijeli je postupak trajao 30 minuta za uzorke pripremljene za nanošenje prevlake uranjanjem, odnosno 60 minuta za uzorke pripremljene za sitotisak. Tijekom sonikacije osigurano je odgovarajuće hlađenje smjese kako bi se spriječilo vrenje otapala. Nakon sonikacije tetrahidrofuran je isparen u rotacijskom isparivaču, a smjesi je dodan učvršćivač kako bi se postigla odgovarajuća viskoznost za tisak. Koncentracija SiC-a u dobivenom kompozitu iznosila je 3% wt u uzorcima pripremljenima za nanošenje prevlake uranjanjem. Za sitotisak su pripremljene dvije serije uzoraka, sa sadržajem SiC-a od 1 – 3% wt za preliminarna ispitivanja trošenja i trenja te 1,6 – 2,4% wt za fino podešavanje kompozita na temelju rezultata ispitivanja trošenja i trenja.
Preporučeni uređaj:
UP200S
Referenca / znanstveni rad:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): Elastični zatezač pređe s diskontinuiranim nanokompozitnim uzorkom protiv trošenja. Fibres & Textiles in Eastern Europe 17/ 1, 2009. 91–96.

SWNT jednoslojne ugljikove nanocijevi

Primjena ultrazvuka:
Sonokemijska sinteza: 10 mg SWNT i 30ml otopine 2%MCB 10 mg SWNT i 30ml otopine 2%MCB, UP400S Intenzitet sonikacije: 300 W/cm2, trajanje sonikacije: 5h
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): Jednostavan način provođenja kemijske reakcije jednoslojnih ugljikovih nanocijevi s organskim materijalima primjenom sonikacije. Nano Letters 1/ 7, 2001. 361–363.

Tiolirane SWCNTs

Primjena ultrazvuka:
25 mg tioliranih SWCNTs (2,1 mmol ugljika) suspendirano je u 50 mL deionizirane vode pomoću ultrazvučnog procesora snage 400W (UP400S). Suspenzija je zatim dodana svježe pripremljenoj otopini Au(NP), a smjesa je miješana 1h. Au(NP)-SWCNTs izdvojene su mikrofiltracijom (celulozni nitrat) i temeljito isprane deioniziranom vodom. Filtrat je bio crvene boje jer su male Au(NP) (prosječni promjer ≈ 13 nm) mogle učinkovito prolaziti kroz filtarsku membranu (veličina pora 0,2μm).
Preporučeni uređaj:
UP400S
Referenca / znanstveni rad:
Jung, A. (2007): Funkcionalni materijali na bazi ugljikovih nanocijevi. Disertacija, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / perlitni kompozit

Primjena ultrazvuka:
Pripremljeni su kompozitni materijali TiO2 /perlit. Najprije je 5 mL titanijeva izopropoksida (TIPO), Aldrich 97%, otopljeno u 40 mL etanola, Carlo Erba, i miješano 30 min. Zatim je dodano 5 g perlita, a disperzija je miješana 60 min. Smjesa je dodatno homogenizirana pomoću ultrazvučnog sonikatora sa sondom UIP1000hd. Tijekom sonikacije u trajanju od 2 min primijenjen je ukupni unos energije od 1 Wh. Na kraju je suspenzija razrijeđena etanolom kako bi se dobilo 100 mL suspenzije, a dobivena tekućina nazvana je otopinom prekursora (PS). Pripremljena PS bila je spremna za obradu u sustavu za pirolizu raspršivanjem u plamenu.
Preporučeni uređaj:
UIP1000hd
Referenca / znanstveni rad:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): Sinteza kompozita TiO2/perlit u jednom koraku pirolizom raspršivanjem u plamenu i njihovo fotokatalitičko ponašanje. International Journal of Photoenergy 2013.

Snažan ultrazvuk uveden u tekućine stvara intenzivnu kavitaciju. Ekstremni kavitacijski učinci stvaraju suspenzije finog praha s veličinama čestica u submikronskom i nanometarskom rasponu. Osim toga, aktivira se površina čestica. Udari mikromlazova i udarnih valova te međučestični sudari znatno utječu na kemijski sastav i fizičku morfologiju krutih tvari, što može drastično povećati kemijsku reaktivnost i organskih polimera i anorganskih krutih tvari.

“Ekstremni uvjeti unutar mjehurića koji kolabiraju stvaraju vrlo reaktivne kemijske vrste koje se mogu upotrebljavati u različite svrhe, primjerice za pokretanje polimerizacije bez dodanih inicijatora. Kao drugi primjer, sonokemijska razgradnja hlapljivih organometalnih prekursora u otapalima s visokim vrelištem proizvodi nanostrukturirane materijale različitih oblika s visokom katalitičkom aktivnošću. Nanostrukturirani metali, legure, karbidi i sulfidi, nanometarski koloidi te nanostrukturirani katalizatori na nosačima mogu se pripremiti ovim općim postupkom.”

[Suslick/ Price 1999: 323]

Literatura/Reference

• Suslick, K. S.; Price, G. J. (1999): Primjene ultrazvuka u kemiji materijala. Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 1999. 295–326.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Eksfolirani CrPS4 s obećavajućom fotovodljivošću. Small sv.16, br.1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentacija molekularnih kristala. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Toplinski i ultrazvučni utjecaj na nastanak hidroksiapatitne biokeramike nanometarskih dimenzija. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.