Nanodiamondok vizes szuszpenzióban diszpergálva szonikálással

A nanodiamond diszperziók hatékonyak és gyorsan előállíthatók ultrahangos diszpergálószerekkel. A nanodiamondok ultrahangos deaggregációja és diszperziója megbízhatóan elvégezhető vizes szuszpenzióban. Az ultrahangos diszperziós technika sót használ a pH-módosításhoz, és ezáltal egy könnyű, olcsó és szennyeződésmentes technika, amely ipari méretekben könnyen használható.

A nanodiamondok hatékonyak és megbízhatóan diszpergálhatók a Hielscher ultrahangos készülékek segítségével.

Hogyan működik a nanodiamondok ultrahangos marása és diszperziója?

Az ultrahangos diszperzió maga a nanodiamonds maróközegként használja. A nagy teljesítményű ultrahanghullámok által generált akusztikus kavitáció nagy sebességű folyadék streaminget hoz létre. Ezek a folyadékáramok felgyorsítják a hígtrágyában lévő részecskéket (pl. gyémántokat), így a részecskék akár 280 km/s-kal is összeütköznek, és apró nanoméretű részecskékké törnek. Ez teszi az ultrahangos marást és diszperziót egy könnyű, olcsó és szennyeződésmentes technika, amely megbízhatóan deagglomerálja a nanodiamondot nanoméretű részecskékké, amelyek vizes kolloid oldatban stabilak, széles pH-tartományban. A sót (nátrium-kloridot) a nanodiamondok vizes szuszpenzióban történő stabilizálására használják.

Ultrahangos Nanodiamond marás Excels gyöngymalmok

A szonda típusú ultrahangos készülékek rendkívül hatékony malmok, és egy bevált marási technika a nanodiamond szuszpenziók ipari méretű nagyüzemi előállításához. Mivel az ultrahangos malmok a nanodiamondokat maróközegként használják, a maróközegen keresztüli szennyeződés, például cirkónium gyöngyökből, teljesen elkerülhető. Ehelyett az ultrahangos kavitációs erők felgyorsítják a részecskéket, így a nanodiamondok hevesen ütköznek egymással, és egyenletes nanoméretűre bomlanak. Ez az ultrahanggal indukált interprészecske-ütközés rendkívül hatékony és megbízható módszer az 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 kristályszerkezetek őrlőközegként is működnek, ezáltal támogatva az ultrahangos őrlési eljárást. Amikor a marási folyamat befejeződött, ezek az adalékanyagok könnyen eltávolíthatók egy egyszerű vízzel történő öblítéssel, ami figyelemre méltó előny a technológiai kerámia gyöngyökkel szemben. A hagyományos gyöngymarás, például a attritorok oldhatatlan kerámia maróközeget használnak (pl. golyók, gyöngyök vagy gyöngyök), amelyek csiszolt maradványai szennyezik a végső diszperziót. A maróközeg által okozott szennyeződés eltávolítása összetett utófeldolgozással jár, és időigényes és költséges.

Az ultrahangos diszpergálási technológia hatékonyan termel vizes nanodiamond szuszpenziókat keskeny részecskeméret-eloszlással.
(Tanulmány és grafika: ©Turcheniuk et al., 2016)

Példaértékű protokoll az ultrahangos nanodiamond diszperzióhoz

A nanodiamondok sóval segített ultrahangos deaggregációja vízben:
10 g nátrium-klorid és 0,250 g nanodiamond por keverékét porcelánhabarccsal és mozsártörővel rövid ideig kézzel őröltük, és egy 20 ml-es injekciós üvegbe helyeztük 5 ml DI-vízzel együtt. Az előkészített mintát szonda típusú ultrahangos készülékkel ultrahanggal 100 percig 60% -os kimeneti teljesítmény és 50% -os munkaciklus mellett szonikáltuk. Az 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 egy Eppendorf centrifugáló 5810-R centrifugával 4000 fordulat/perc sebességgel és 25°C-on 10 percig centrifugáltunk, majd a tiszta felülúszót eldobtuk. A nedves ND csapadékokat ezután desztillált vízben (100 ml össztérfogat) újra diszpergáltuk, majd másodszor is centrifugáltuk 12000 fordulat / perc sebességgel és 25 °C-on 1 órán keresztül. A tiszta felülúszót ismét eldobtuk, és a nedves nanodiamond csapadékokat újra diszpergáltuk, ezúttal 5 ml desztillált vízben a jellemzés érdekében. Egy standard AgNO3 vizsgálat a Cl teljes hiányát mutatta^- A sóval segített ultrahanggal deag gregált nanodiamondok desztillált vízzel mosva kétszer a fent leírtak szerint. A mintákból származó víz elpárolgása után fekete szilárd nanodiamond "chipek" képződését figyelték meg, amelyek hozama ∼200 mg vagy a kezdeti nanodiamond tömeg 80% -a. (lásd az alábbi képet)
(vö. Turcheniuk et al., 2016)

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

Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek nanodiamond diszperziókhoz

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos maró- és diszpergálóberendezéseket tervez, gyárt és forgalmaz nagy teherbírású alkalmazásokhoz, például nanodiamond szuszpenziók, polírozó közegek és nanokompozitok gyártásához. A Hielscher ultrasonicators világszerte használják nanoanyagok diszpergálására vizes kolloid szuszpenziókba, polimerekbe, gyantákba, bevonatokba és más nagy teljesítményű anyagokba.
A Hielscher ultrahangos diszpergálószerek megbízhatóak és hatékonyak az alacsony vagy 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 ultrahangos’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani folyamatos működés közben teljes terhelés mellett. Az akár 200 μm-es amplitúdók könnyen futtathatók 24/7 üzemben. Az ultrahangos diszpergáló nagy amplitúdójú működtetésének és az amplitúdó pontos beállításának lehetősége szükséges ahhoz, hogy az ultrahangos folyamat feltételeit az erősen töltött nano-szuszpenziók, nano-megerősített polimer keverékek és nanokompozitok optimális összetételéhez igazítsuk.
Az ultrahangos amplitúdó mellett a nyomás egy másik nagyon fontos folyamatparaméter. Magas nyomás alatt az ultrahangos kavitáció intenzitása és nyíróerői fokozódnak. Hielscher ultrahangos reaktorok lehet nyomás alatt, ezáltal egyre intenzívebb ultrahangos eredmények.
A folyamatfelügyelet és az adatrögzítés fontos a folyamatos folyamatszabványosítás és a termékminőség szempontjából. Dugaszolható nyomás- és hőmérséklet-érzékelők huzalozása az ultrahangos generátorhoz az ultrahangos diszperziós folyamat felügyeletére és vezérlésére. Minden fontos feldolgozási paraméter, mint például az ultrahangos energia (nettó + teljes), a hőmérséklet, a nyomás és az idő automatikusan protokollálódik és egy beépített SD-kártyán tárolódik. Az automatikusan rögzített folyamatadatok elérésével felülvizsgálhatja a korábbi szonikációs futtatásokat és kiértékelheti a folyamat eredményeit.
Egy másik felhasználóbarát funkció a böngésző távirányító a digitális ultrahangos rendszerek. Keresztül távoli böngésző vezérlés lehet kezdeni, megállítani, beállítani és figyelemmel kíséri az ultrahangos processzor távolról bárhonnan.
Vegye fel velünk a kapcsolatot most, ha többet szeretne megtudni nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorainkról maráshoz és nanodiszperziókhoz!
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi: