Nanodiamonds diszpergált vizes szuszpenzióban szonikálással

A nanogyémánt diszperziók hatékonyak és gyorsan előállíthatók ultrahangos diszpergálószerekkel. A nanogyémántok ultrahangos deaggregációja és diszperziója megbízhatóan elvégezhető vizes szuszpenzióban. Az ultrahangos diszperziós technika sót használ a pH módosításához, és ezáltal felületes, olcsó, és szennyeződésmentes technika, amely könnyen használható ipari méretekben.

A nanogyémántok hatékonyak és megbízhatóan diszpergálhatók Hielscher ultrahangos készülékekkel.

Hogyan működik a nanogyémántok ultrahangos őrlése és diszperziója?

Az ultrahangos diszperzió maga a nanogyémántokat használja maróközegként. A nagy teljesítményű ultrahanghullámok által generált akusztikus kavitáció nagy sebességű folyadékáramlást hoz létre. Ezek a folyadékáramok felgyorsítják a részecskéket (pl. gyémántokat) a hígtrágyában, így a részecskék akár 280 km/s-mal ütköznek, és apró nanoméretű részecskékké törnek. Ez teszi az ultrahangos őrlést és diszperziót egy facile, olcsó és szennyeződésmentes technika, amely megbízhatóan deagglomerálja a nanogyémántot nanoméretű részecskékké, amelyek stabilak vizes kolloid oldatban, széles pH-tartományban. A sót (nátrium-kloridot) a nanogyémántok vizes szuszpenzióban történő stabilizálására használják.

Ultrahangos nanogyémánt marás Kiváló gyöngymalmok

A szonda típusú ultrahangos készülékek rendkívül hatékony malmok, és megalapozott marási technika a nanogyémánt szuszpenziók ipari méretekben történő nagyszabású előállításához. Mivel az ultrahangos malmok a nanogyémántokat maróközegként használják, a maróközegen keresztüli szennyeződés, pl. cirkónium gyöngyökből, teljesen elkerülhető. Ehelyett az ultrahangos kavitációs erők felgyorsítják a részecskéket, így a nanogyémántok hevesen ütköznek egymással, és egyenletes nanoméretre bomlanak. Ez az ultrahanggal indukált interrészecske ütközés rendkívül hatékony és megbízható módszer egyenletesen elosztott nanodiszperziók előállítására.
Az ultrahangos diszperziós és deaggregációs módszer vízben oldódó, nem mérgező és nem szennyező adalékokat, például nátrium-kloridot vagy szacharózt használ a pH-szabályozáshoz és az ultrahangos diszperzió stabilizálásához. Ezek a nátrium-klorid vagy szacharóz kristályszerkezetei emellett maróközegként is működnek, ezáltal támogatva az ultrahangos őrlési eljárást. Amikor az őrlési folyamat befejeződött, ezek az adalékanyagok könnyen eltávolíthatók egy egyszerű vízzel történő öblítéssel, ami figyelemre méltó előny a kerámia gyöngyökkel szemben. A hagyományos gyöngyőrlés, mint például az attritorok, oldhatatlan kerámia maróközeget (pl. golyókat, gyöngyöket vagy gyöngyöket) használnak, amelyek kopott maradványai szennyezik a végső diszperziót. A maróközeg által okozott szennyeződés eltávolítása összetett utófeldolgozással jár, időigényes és költséges.

Az ultrahangos diszpergáló technológia hatékonyan állít elő vizes nanogyémánt szuszpenziókat keskeny részecskeméret-eloszlással.(Tanulmány és grafika: ©Turcheniuk et al., 2016)

Példaértékű protokoll az ultrahangos nanogyémánt diszperzióhoz

A nanogyémántok só-asszisztált ultrahangos deaggregációja vízben:
10 g nátrium-klorid és 0,250 g nanogyémánt por keverékét rövid ideig kézzel őröltük porcelánmozsár és mozsártörő segítségével, és egy 20 ml-es injekciós üvegbe helyeztük 5 ml DI vízzel együtt. Az előkészített mintát szonda típusú ultrahangos készülékkel ultrahangosítottuk 100 percig 60% kimeneti teljesítmény és 50% munkaciklus mellett. Ultrahangos kezelés után a mintát egyenlően osztottuk két 50 ml-es műanyag Falcon centrifugacső között, és desztillált vízben diszpergáltuk 100 ml teljes térfogatig (2 × 50 ml). Ezután minden mintát centrifugáltunk egy 5810-R eppendorfi centrifugával 4000-es fordulatszámon és 25 °C-on 10 percig, majd a tiszta felülúszót eldobtuk. A nedves ND csapadékokat ezután desztillált vízben (100 ml össztérfogat) újra diszpergáltuk, és másodszor centrifugáltuk 12000-es percenkénti fordulatszámon és 25 °C-on 1 órán keresztül. A tiszta felülúszót ismét eldobtuk, és a nedves nanogyémánt csapadékokat újra diszpergáltuk, ezúttal 5 ml desztillált vízben jellemzésre. A standard AgNO3 vizsgálat a Cl⁻ in salt-assisted ultrasonically deag
gregated nanodiamonds washed with distilled water twice as described above. After evaporation of water from the samples, formation of black solid nanodiamond “hasábburgonya” was observed with a yield of ∼200 mg or 80% of the initial nanodiamond mass. (see picture below)
(vö. Turcheniuk et al., 2016)

Szárított minta od ultrahanggal diszpergált nanogyémántok.(Tanulmány és grafika: ©Turcheniuk et al., 2016)

Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek nanogyémánt diszperziókhoz

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos maró- és diszpergálóberendezéseket tervez, gyárt és forgalmaz nagy teherbírású alkalmazásokhoz, például nanogyémánt szuszpenziók, polírozó közegek és nanokompozitok gyártásához. A Hielscher ultrasonicatorokat világszerte használják nanoanyagok diszpergálására vizes kolloid szuszpenziókba, polimerekbe, gyantákba, bevonatokba és más nagy teljesítményű anyagokba.
A Hielscher ultrahangos diszpergálószerek megbízhatóak és hatékonyak az alacsony és magas viszkozitású feldolgozásban. A bemeneti anyagoktól és a célzott végső részecskemérettől függően az ultrahangos intenzitás pontosan beállítható az optimális folyamateredmények érdekében.
A viszkózus paszták, nanoanyagok és nagy szilárd koncentrációk feldolgozásához az ultrahangos diszpergálónak képesnek kell lennie folyamatosan nagy amplitúdók előállítására. Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani folyamatos működés mellett teljes terhelés alatt. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyen futtathatók 24/7 üzemben. Az ultrahangos diszpergáló nagy amplitúdójú működtetésének lehetősége és az amplitúdó pontos beállítása szükséges az ultrahangos folyamat feltételeinek adaptálásához a magasan töltött nano-szuszpenziók, nano-megerősített polimer keverékek és nanokompozitok optimális formulázásához.
Besides the ultrasonic amplitude, pressure is another very important process parameter. Under elevated pressures, the intensity of ultrasonic cavitation and its shear forces is intensified. Hielscher’s ultrasonic reactors can be pressurized thereby obtaining intensified sonication results.
A folyamatfelügyelet és az adatrögzítés fontos a folyamatos folyamatszabványosítás és a termékminőség szempontjából. Dugaszolható nyomás- és hőmérséklet-érzékelők vezetékei az ultrahangos generátorhoz az ultrahangos diszperziós folyamat felügyeletéhez és vezérléséhez. Minden fontos feldolgozási paraméter, például az ultrahangos energia (nettó + teljes), a hőmérséklet, a nyomás és az idő automatikusan protokollálódik és tárolódik egy beépített SD-kártyán. Az automatikusan rögzített folyamatadatok elérésével felülvizsgálhatja a korábbi szonikációs futtatásokat és kiértékelheti a folyamat eredményeit.
Egy másik felhasználóbarát funkció a digitális ultrahangos rendszereink böngésző távirányítója. A távoli böngészővezérléssel bárhonnan távolról elindíthatja, leállíthatja, beállíthatja és felügyelheti ultrahangos processzorát.
Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy többet megtudjon nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorainkról maráshoz és nano-diszperziókhoz!
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását: