Hielscher ultrahang technológia

Nanodiamonds ultrahangos szintézise

  • Köszönhetően intenzív kavitációs erő, teljesítmény ultrahang ígéretes technika termelni micron- és nano-méretű gyémánt grafitból.
  • A mikro- és nano-kristályos gyémánt lehet szintetizálni szonikáiására szuszpenzióját grafit szerves folyadék atmoszférikus nyomáson és szobahőmérsékleten.
  • Ultrahangos is egy hasznos eszköz az utófeldolgozás a szintetizált nano gyémánt, mint ultrahangos diszpergálódik, deagglomerates és functionalizes nano részecskék nagyon hatásos.

Ultrahangos Nanodiamond Kezelés

Nanodiamonds (más néven detonációs gyémánt (DND) vagy ultradispersed gyémánt (UDD)) egy speciális formája a szén nanoanyagok megkülönböztetni egyedi tulajdonságokkal - mint például a rács szerkezet, a nagy felület, Valamint a különleges optikai és mágneses ingatlan - és kivételes alkalmazásokhoz. A tulajdonságai ultradispersed részecskék teszik ezeket az anyagokat az innovatív vegyületek létrehozására új anyagok rendkívüli funkciókat. A méret a gyémánt szemcsék a korom körülbelül 5 nm.

Nanodiamonds ultrahangos szintézise

Intenzív erők, például ultrahangos kezeléssel vagy detonáció, grafit lehet alakítani gyémánt.

Ultrahanggal DDM nanodiamonds

A szintézis a gyémánt egyik fontos kutatási területe kapcsolódó tudományos és kereskedelmi érdekeit. Az általánosan használt eljárás az a mikro-kristályos és nano-kristályos gyémánt részecskék a nagynyomású-magas hőmérsékletű (HPHT) technikával. Ezzel a módszerrel a kívánt folyamat nyomását tízezer légkör és a hőmérséklet több mint 2000K generálja, hogy készítsen a fő része a világméretű kínálat az ipari gyémánt. A transzformációhoz a grafit a gyémánt, általában nagy nyomás és magas hőmérséklet szükséges, és a katalizátorokat használjuk, hogy növeljük a hozamot a gyémánt.
Ezek a követelmények szükséges átalakítás lehet generálni nagyon hatékonyan használata által Nagy teljesítményű ultrahang (= Alacsony frekvenciájú, nagy intenzitású ultrahang):

Ultrahangos kavitáció

A folyadékok ultrahangja lokálisan igen szélsőséges hatásokat okoz. Nagy koncentrációjú folyadékok ultrahangozásakor a folyékony közegbe bejutó hanghullámok váltakozó nagynyomású (tömörítési) és alacsony nyomású (ritkítási) ciklusokat eredményeznek, frekvenciától függően. Az alacsony nyomású ciklus alatt a nagy intenzitású ultrahangos hullámok kis vákuum buborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok olyan térfogatot érnek el, amelyen már nem képesek elnyelni az energiát, akkor hevesen összeomlik a nagynyomású ciklus alatt. Ezt a jelenséget nevezik kavitációs. Az összeroppanás nagyon magas hőmérsékleten (kb. 5,000K) és nyomás (kb. 2,000atm) elért helyben. A összeroppanása a kavitáció buborék azt is eredményezi, folyadéksugarak akár 280m / s sebességgel. (Suslick 1998) Nyilvánvaló, hogy a mikro- és nano-kristályos gyémánt lehet szintetizálni a területén ultrahangos kavitációs.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos eljárás az a nanodiamonds

De facto, a tanulmány a Khachatryan et al. (2008) azt mutatja, hogy a gyémánt mikrokristályok is szintetizálható a ultrasonication szuszpenzió grafit szerves folyadék atmoszférikus nyomáson és szobahőmérsékleten. Ahogy kavitáció folyadék, egy általános képletű aromás oligomerek került választotta miatt az alacsony telített gőz nyomását és magas forráspontú. Ebben a folyadék, a speciális tiszta grafit por – A részecskék közötti tartományban 100-200 um - felfüggesztésre került. A kísérletekben a Kachatryan et al., A szilárd-folyadék tömegarány 1: 6, a kavitáció folyadék sűrűsége volt 1,1 g cm-3 25 ° C-on. A maximális ultrahangos intenzitása a sonoreactor már 75-80W cm-2 megfelel egy hangnyomás amplitúdója 15-16 bar.
Azt elérni körülbelül 10% grafit és gyémánt átalakítás. A gyémántok majdnem mono-diszpergált egy nagyon éles, jól tervezett méretű tartományban 6 vagy 9 jim volt ± 0,5 nm, köbös, kristályos morfológiája és Nagy tisztaságú.

Ultrahanggal szintetizált gyémánt (SEM képek): Nagy teljesítményű ultrahang energiát szolgáltatja indukálásához szükséges nanodiamonds' piperacillin

SEM képek a ultrahanggal szintetizált gyémántok: képek (a) és (b) ábrák a mintasorozatok 1, (c) és (d) a minta sorozat 2. [Khachatryan et al. 2008]

A kiadások A mikro- és nanodiamonds az ezen eljárással előállított a becslések szerint kompetitív a nagynyomású-magas hőmérsékletű (HPHT) folyamat. Ez teszi ultrahang innovatív alternatív szintézisére mikro- és nanodiamonds (Khachatryan et al. 2008), különösen a gyártási folyamat nanodiamonds lehet optimalizálni további vizsgálatokat. Sok paraméterek, például amplitúdó, nyomás, hőmérséklet, kavitáció folyadék, és a koncentrációt meg kell vizsgálni pontosan, hogy felfedezzék a sweet spot ultrahangos nanodiamond szintézis.
Az elért eredményeket szintetizáló nanodiamonds, továbbá ultrahanggal gerjesztett kavitációs lehetőséget kínál a szintéziséhez más fontos vegyületek, mint például köbös bór-nitrid, a szén-nitrid, stb (Khachatryan et al. 2008)
Továbbá, úgy tűnik, hogy lehetséges, hogy hozzon létre gyémánt nanoszálak és nanorudakat a többfalú szén nanocsövek (MWCNTs) ultrahangos besugárzás alatt. Diamond nanoszálak egydimenziós analógok ömlesztett gyémánt. Köszönhetően magas rugalmassági modulus, a szilárdság-tömeg arány, valamint a relatív egyszerűség, amellyel a felületeket lehet funkcionalizált, gyémánt találtuk, hogy az optimális anyag nanomechanikai tervez. (Sun et al. 2004)

Ultrahangos szórására a nanodiamonds

Ahogy azt már leírtuk, a deagglomeration és még szemcseméret-eloszlása ​​a közegben Essentials a sikeres kihasználása nanodiamonds’ egyedi jellemzőit.
szórás és deagglomeration ultrahanggal amelyek eredményeként a ultrahangos kavitációs. Amikor a folyadékokat ultrahangra bocsátják ki, a folyadékba bejutó hanghullámok alternáló nagynyomású és alacsony nyomású ciklusokat eredményeznek. Ez mechanikai igénybevételt jelent az egyes részecskék közötti vonzóerőre. Az ultrahangos kavitáció folyadékokban nagy sebességű folyékony fúvókákat eredményez akár 1000 km / óra sebességgel (kb. 600mph). Az ilyen fúvókák nagy nyomású folyadékot préselnek a részecskék között, és egymástól elválasztják egymástól. A kisebb részecskék felgyorsulnak a folyadékfúvókákkal és ütköznek nagy sebességgel. Ez teszi az ultrahangot a diszpergálás hatékony eszközévé, hanem a marás mikron méretű és al mikron méretű részecskék.
Például, nanodiamonds (átlagos mérete kb 4Nm), és polisztirol lehet ciklohexánban diszpergált hogy különleges kompozit. A tanulmányukban Chipara et al. (2010) készítettünk kompozitok polisztirol és nanodiamonds tartalmazó nanodiamonds közötti tartományban 0 és 25 tömeg%. Ahhoz, hogy egy még szórás, Ezek ultrahanggal kezelt oldatot 60 percig Hielscher féle UIP1000hd (1kW).

Ultrahanggal segített funkcionalizálása nanodiamonds

A funkcionalizálás a teljes felületén az egyes nano-méretű részecskék, a a részecske felületére kell állnia a kémiai reakció. Ez azt jelenti, egy egyenletes és finom diszperziót van szükség, mivel a jól diszpergált részecskék körül egy határréteg molekulák vonzott a részecske felszínén. Ahhoz, hogy új funkcionális csoportokat nanodiamonds felszínén, ez a határréteg kell törni vagy eltávolították. Ez a folyamat a törés és eltávolítását a határréteg végezhető ultrahanggal.
Ultrahang be folyékony generál különböző szélsőséges hatások, mint például kavitációs, Helyileg nagyon magas hőmérsékleten legfeljebb 2000K és folyadéksugarak akár 1000km / hr. (Suslick 1998) Ezzel a stressz tényezők a vonzó erők (például a Van-der-Waals erők) lehet legyőzni, és a funkcionális molekulák hajtjuk, hogy a felület a részecske működőképessé tételéhez, például nanodiamonds felszínén.

Under powerful ultrasonic irradiation (e.g. with Hielscher's UIP2000hdT) it becomes possible to synthesis, deagglomerate and functionalize nanodiamonds efficiently.

1. reakcióvázlat: Grafikus az in situ-tömörülés törő és felületi funkcionalizálását nanodiamonds (Liang 2011)

Kísérletek Bead-Assisted Sonic Disintegration (BASD) kezelés, ígéretes eredményeket mutattak a felszíni funcionalization a nanodiamonds is. Ezáltal, gyöngyök (például mikro-méretű kerámia szemcsék, így például ZrO 2 gyöngyök) alkalmaztak, hogy érvényesítse a ultrahangos kavitációs erők rá a nanodiamond részecskék. A tömörülés törő miatt előfordul, hogy a közti ütköztetésével közötti nanodiamond részecskék és a ZrO2 gyöngyök.
Mivel a nagyobb rendelkezésre a részecskék felületének, kémiai reakciók, mint például a Boran csökkentése, arilezési vagy szilanizálási, ultrahangos vagy BASD (gyöngy-asszisztált Sonic dezintegrációs) előkezelő diszpergálására célból erősen ajánlott. ultrahangos diszpergáló és deagglomeration A kémiai reakció mehet végbe sokkal teljesen.

Ha nagy teljesítményű, alacsony frekvenciájú ultrahangot vezet be folyékony közegbe, kavitációt generál.

Ultrahangos caviatation eredményez szélsőséges hőmérséklet és nyomáskülönbség, valamint a nagy sebességű folyadéksugarak. Ezáltal, teljesítmény ultrahang egy sikeres feldolgozásának módját a keveréket megőröljük alkalmazások.

Kapcsolat / Ajánlatkérés További információk

Beszélj nekünk a feldolgozási követelményeket. Mi ajánljuk a legmegfelelőbb a telepítést és a feldolgozási paraméterek a projekt.





Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


Irodalom / References

  • Chipara, A. C. és munkatársai .: termikus tulajdonságai nanodiamond részecskék diszpergált polisztirol. HESTEC 2010.
  • El-Say, K. M .: nanodiamonds mint hatóanyag-szállító rendszer: Alkalmazás és a leendő. A J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; pp. 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et al .: Grafit-to-Diamond transzformáció által indukált ultrahangos kavitáció. In: Diamond & Kapcsolódó anyagok 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A .: A szerkezete és reaktivitása nanoméretű gyémánt. In: J. Mater Chem 18, 2008; pp. 1485-1492.
  • Liang, Y.: Deagglomeration és felülete nanodiamond útján thermo-kémiai és mechanokémiai módszerekkel. Értekezés Julius Maximilian Egyetem Würzburg 2011.
  • Osawa, E .: A monodiszperz egyetlen nanodiamond részecskék. In: Pure Appl Chem 80/7, 2008; pp. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. és munkatársai .: Az előnye polimer kompozitok robbanás Nanodiamond Részecskék az orvosi alkalmazásoknál. In: A Biomimetika; pp. 298-320.
  • Sun, L .; Gong, J .; Zhu, D .; Zhu, Z .; Ő, S .: Diamond nanorudakat származó szén nanocsövek. In: Advanced Materials 16/2004. pp. 1849-1853.
  • Suslick, K.S .: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4. kiadás. J. Wiley & Sons: New York; 26, 1998; 517-541.

nanodiamonds – Használat és Alkalmazások

A nanodiamond szemes instabilak miatt zéta-potenciál. Ezáltal, hajlamosak igen aggregátumokat képezni. A közös alkalmazásának nanodiamonds használata csiszolóanyagok, vágó és polírozó szerszámok és hűtőbordák. Egy másik lehetséges alkalmazása az alkalmazás a nanodiamonds mint gyógyszerhordozó gyógyszerészeti aktív komponensek (vö Pramatarova). Által ultrahangosElőször nanodiamonds szintetizálhatok a grafit és másrészt, a nanodiamonds erősen hajlamos az agglomerációra lehet egyenletesen szétszórt folyékony közegben (például megfogalmazni polírozószerként).