• Zbog svoje intenzivne cavitational snagu, moć ultrazvuk je obećavajuća tehnika za proizvodnju micron- i nano-veličine dijamanti iz grafita.
• Mikro i nano-kristalni dijamanti mogu se sintetizirati obrađivanjem suspenzije u organskoj tekućini grafita na atmosferskom tlaku i sobnoj temperaturi.
• Ultrazvučni je koristan alat za naknadnom obradom sintetiziranih nano dijamanta, kao ultrazvuka raspršuje, te deagglomerates functionalizes čestica nano vrlo učinkovit.

Ultrasonics za liječenje Nanodiamond

Nanodiamonds (također nazvane detonacije dijamanti (DND) ili ultradispersed dijamanti (UDD)) su poseban oblik ugljika nanomaterijala odlikuju jedinstvenim karakteristikama - kao što su njegova Rešetka struktura, njegova velika površinskiKao i jedinstven optički i magnetski osobine - te posebne aplikacije. Svojstva ultradispersed čestica bi ti materijali inovativne spojeve za stvaranje novih materijala s izvanrednim funkcije. Veličina dijamanata čestica u čađi je oko 5 nM.

Pod intenzivnim snage, kao što su ultrazvukom ili detonacije, grafit se može pretvoriti u dijamant.

Ultrazvučno sintetizirani Nanodiamonds

Sinteza dijamanata je važan istraživački polje pogledu znanstvenih i komercijalnih interesa. Uobičajeno se koristi postupak za sintezu mikro-kristalinična i nano-čestica kristalne dijamant je visokotlačni visoke temperature (HPHT) tehniku. Ovom metodom, potrebna proces pritisak na desetke tisuća atmosfere i temperature više od 2000K generiraju proizvoditi glavni dio ponude u svijetu industrijskog dijamanta. Za transformacije grafita u dijamant, općenito visokim tlakovima i visokim temperaturama su potrebne i katalizatori se koriste za povećanje prinosa dijamanta.
Ovi uvjeti potrebni za transformaciju mogu generirati vrlo učinkovito korištenje Ultrazvuk velike snage (= Niske frekvencije, visokog intenziteta ultrazvuk):

ultrazvučna kavitacija

Ultrazvuk u tekućinama uzrokuje lokalno vrlo ekstremne učinke. Kada ultrazvučno čuva tekućine pri visokim intenzitetima, zvučni valovi koji se šire u tekući medij rezultiraju izmjeničnim ciklusima visokotlačnog (komprimiranog) i niskotlačnog (rijedak) ciklusa, s stopama ovisno o učestalosti. Tijekom niskotlačnog ciklusa, visokotlačni ultrazvučni valovi stvaraju male mjehuriće vakuuma ili praznine u tekućini. Kada mjehurići dosegnu volumen na kojem više ne apsorbiraju energiju, oni se snažno sruše tijekom visokotlačnog ciklusa. Taj fenomen se naziva kavitacija, Tijekom implozija vrlo visoke temperature (cca. 5,000K) i pritisaka (cca. 2,000atm) postignut na lokalnoj razini. Implozija od kavitacije mjehur također rezultira u tekućim mlazove do 280m / s brzina. (Suslick 1998) Očito je da mikro i nano-kristalni dijamanti mogu se sintetizirati u području ultrazvučni kavitacija,

Postupak Ultrazvučno za sintezu Nanodiamonds

De facto, proučavanje Khachatryan et al. (2008), pokazuje da je dijamantni mikrokristali mogu biti sintetizirani ultrazvukom suspenzije grafita u organskom tekućine na atmosferskom tlaku i na sobnoj temperaturi. Kao kavitacije tekućine, formula aromatičnih oligomera je izabran zbog svoje niske zasićene tlaka isparavanja i ima visoku temperaturu vrelišta. U tom tekućinom, posebno čisti grafit u prahu – čestice u rasponu od 100-200 um - obustavljena. , U eksperimentima Kachatryan et al, kruti tekućina težinski omjer je 1: 6, gustoća kavitacija tekućina je 1,1 g cm^-3 na 25 ° C. Maksimalna ultrazvučni intenzitet u sonoreactor je 75-80W cm^-2 odgovara tlaka amplitudi zvuka od 15-16 bara.
To je postignuto oko 10% grafit-na-dijamant pretvorba. Dijamanti su bili gotovo mono-raspršen s vrlo oštar, dobro osmišljen veličine u rasponu od 6 ili 9μm ± 0.5p.M., sa kubični, kristalni morfologija i visoka čistoća,

SEM slike za ultrazvučno sintetiziranih dijamanti: slika (a) i (b) pokazuju uzorak serije 1, (c) i (d) uzorak serije 2. [Khachatryan et al. 2008]

Na troškovi od mikro i nanodiamonds proizvedenih ovom metodom procjenjuje se na konkurentan s visokim tlakom visoke temperature (HPHT) postupka. To čini ultrazvuk inovativni alternativa za sintezu mikro i nanodiamonds (Khachatryan i sur. 2008), posebno jer se proizvodni proces nanodiamonds može biti optimiziran daljnjim istraživanjima. Mnogi parametri kao amplitude, tlaka, temperature, kavitacija tekućine, te koncentracije moraju biti ispitan točno otkriti slatko mjesto sinteze ultrazvučnog nanodiamond.
Rezultatima postignutim u sintetiziranju nanodiamonds, dodatno ultrazvučno generira kavitacija nudi potencijal za sintezu drugih važnih spojeva, kao što su borov nitrid, kubični ugljika nitrida itd (Khachatryan et al. 2008)
Nadalje, čini se da je moguće stvoriti dijamant nanowires i nanorods iz više stijenki ugljikovih nanocjevčica (MWCNTs) pod ultrazvučnom zračenju. Diamond nanowires su jednodimenzionalni analoga rasuti dijamant. Zbog svoje visoke elastičnosti, omjera čvrstoće i težine, i relativna lakoća s kojom njegovi površine mogu se funkcionalnom, dijamant je utvrđeno da je optimalan materijal za nanomechanical dizajna. (Sun et al. 2004)

Ultrazvučno disperzija Nanodiamonds

Kao što je već opisano, razbijanje nakupina i raspodjela čak i veličina čestica u mediju su osnove za uspješno iskorištavanje jedinstvenih karakteristika nanodiamonds.
disperzija i razbijanje nakupina ultrazvukom su rezultat ultrazvučni kavitacija, Kada se tekućine izlažu ultrazvuku, zvučni valovi koji se prenose u tekući rezultat rezultiraju izmjenama visokotlačnih i niskotlačnih ciklusa. Ovo primjenjuje mehanički stres na snage privlačenja između pojedinih čestica. Ultrazvučna kavitacija u tekućinama uzrokuje tekuće mlazove velike brzine do 1000 km / h (oko 600 km / h). Takvi mlazovi pritišću tekućinu pod visokim pritiskom između čestica i razdvajaju ih jedni od drugih. Manja čestica se ubrzava tekućim mlaznicama i sudaraju se pri velikim brzinama. To čini ultrazvuk učinkovito sredstvo za disperziranje, ali i za mljevenje o mikronskim i sub čestice veličine mikrona.
Na primjer, nanodiamonds (prosječna veličina oko 4 nM) i polistiren može raspršiti u cikloheksan dobiti posebnu smjesu. U svojoj studiji, Chipara i sur. (2010) su pripravljeni smjesa polistirena i nanodiamonds sadrži nanodiamonds u rasponu između 0 i 25% težine. Da bi se dobila još disperzijaSu obrađena ultrazvukom rješenje za 60 minuta s Hielscher-a UIP1000hd (1kW).

Ultrazvučno Assisted funkcionalnih osobina Nanodiamonds

Za funkcionalizaciju kompletne površine svake nano veličine čestica, površine čestica mora biti na raspolaganju za kemijsku reakciju. To znači da čak i fino disperzija je potrebno, kao što su dobro dispergirane čestice okružen graničnog sloja molekula privučenih na površinu čestica. Kako dobiti nove funkcionalne skupine na površini nanodiamonds’, ovaj granični sloj mora biti slomljen ili ukloniti. Ovaj proces pauze i uklanjanje graničnog sloja može se provesti pomoću ultrazvuka.
Ultrazvuk uvedene u tekućinu proizvodi različite efekte kao što su krajnje kavitacija, Lokalno vrlo visoka temperatura do 2000K i tekućim mlazom do 1000 kilometarskog / sat. (Suslick 1998) Ovim se privlače stres faktora snage (na primjer sile Van der--Waalsove) se može prevladati i funkcionalne molekule se izvodi na površinu čestice, npr do funkcionaliziranje Površina nanodiamonds.

Shema 1: Grafički od in situ-raspršivanje i površine funkcionalizacijom nanodiamonds (Liang 2011)

Eksperimenti s perla-Assisted Sonic razgrađivanje (BASD) liječenja pokazali su obećavajuće rezultate za površinsku funcionalization od nanodiamonds kao dobro. Time, perle (npr mikro veličine keramičke kuglice, kao što su kuglice ZrO2) korišteni su za provedbu ultrazvučnog cavitational sile na čestice nanodiamond. Razbijanje nakupina događa zbog međučestičnog sudaru čestica nanodiamond i ZrO₂ perle.
Zbog bolje dostupnosti površine estice, za kemijske reakcije kao što su bor, smanjenje arilacije ili silanization, ultrazvučni ili BASD (bead potpomognuto sonic razgradnju) predobrade za raspršivanje svrhu vrlo preporučljivo. ultrazvučnim raspršivanje i razbijanje nakupina kemijska reakcija može nastaviti mnogo više potpunosti.