Հուսալի նանոմասնիկների ցրում արդյունաբերական ծրագրերի համար

Բարձր հզորության ուլտրաձայնայնացումը կարող է արդյունավետ և հուսալիորեն քայքայել մասնիկների ագլոմերատները և նույնիսկ տարրալուծել առաջնային մասնիկները: Highրման բարձր արդյունավետության շնորհիվ զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարքերը օգտագործվում են որպես նախընտրելի մեթոդ `միատարր նանոմասնիկների կասեցումներ ստեղծելու համար:

Հուսալի նանոմասնիկների ցրում ուլտրաձայնային հետազոտությամբ

Շատ արդյունաբերություններ պահանջում են կախոցների պատրաստում, որոնք բեռնված նանոմասնիկներ են: Նանոմասնիկները պինդ նյութեր են, որոնց մասնիկների չափը 100 նմ -ից պակաս է: Փոքր մասնիկների չափի պատճառով նանոմասնիկն արտահայտում է յուրահատուկ հատկություններ, ինչպիսիք են `բացառիկ ուժը, կարծրությունը, օպտիկական հատկությունները, ճկունությունը, ուլտրամանուշակագույն դիմադրությունը, հաղորդունակությունը, էլեկտրական և էլեկտրամագնիսական (EM) հատկությունները, հակակոռոզիոնությունը, քերծվածքային դիմադրությունը և այլ արտասովոր բնութագրեր:
Բարձր ինտենսիվության և ցածր հաճախության ուլտրաձայնը ստեղծում է ինտենսիվ ակուստիկ խոռոչ, որը բնութագրվում է ծայրահեղ պայմաններով, ինչպիսիք են կտրման ուժերը, ճնշման և ջերմաստիճանի շատ բարձր դիֆերենցիալները և ցնցումները: Այս կավիտացիոն ուժերը արագացնում են մասնիկները ՝ առաջացնելով միջմասնակային բախումներ և, հետևաբար, մասնիկների քայքայում: Հետևաբար, ստացվում են նանոկառուցվածքային նյութեր ՝ մասնիկների նեղ կորի և միատեսակ բաշխվածության հետ:
Ուլտրաձայնային ցրման սարքավորումները հարմար են ջրի և օրգանական լուծիչների ցանկացած տեսակի նանոնյութերի բուժման համար `ցածրից շատ բարձր մածուցիկությամբ:

Ածխածնային խողովակների ուլտրաձայնային ցրում

Ուլտրաձայնային ցրիչները լայնորեն օգտագործվում են ածխածնային նանոխողովակները (CNT) ցրելու նպատակով: Sonication- ը հուսալի մեթոդ է `մեկ պատով պատված ածխածնային նանոխողովակները (SWCNT), ինչպես նաև բազմապատ պատված ածխածնային նանոխողովակները (MWCNT): Օրինակ, բարձր հաղորդունակ ջերմապլաստիկ պոլիմեր արտադրելու համար բարձր մաքրությամբ (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; արտաքին տրամագիծը ՝ 9,5 նմ; մաքրություն ՝ 95 +%) ուլտրաձայնային կերպով ցրվել են Hielscher UP200S- ով 30 րոպե տևողությամբ: սենյակային ջերմաստիճանում: Ուլտրաձայնային եղանակով ցրված Nanocyl® 3100 MWCNTs էպոքսիդային խեժում 1% w/w կոնցենտրացիայով ցուցադրվեց մոտավորապես գերազանցող հաղորդունակություն: 1.5 × 10-2 Ս /մ:

Նիկելի նանոմասնիկների ուլտրաձայնային ցրում

Նիկելի նանոմասնիկները կարող են հաջողությամբ արտադրվել ուլտրաձայնային օգնությամբ հիդրազինի նվազեցման սինթեզի միջոցով: Հիդրազինի նվազեցման սինթեզի ուղին հնարավորություն է տալիս tp պատրաստել գնդիկաձև մաքուր մետաղական նիկելի նանոմասնիկ ՝ նիկելի քլորիդի քիմիական նվազեցմամբ հիդրազինով: Adám- ի հետազոտական խումբը ցույց տվեց, որ ուլտրաձայնային հետազոտությունը – օգտագործելով ՝ Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – կարողացել է պահպանել միջին առաջնային բյուրեղային չափը (7-8 նմ) ՝ անկախ կիրառվող ջերմաստիճանից, մինչդեռ ինտենսիվ և կարճ սոնիկացիայի ժամանակաշրջանների օգտագործումը կարող է նվազեցնել երկրորդային, ագրեգացված մասնիկների սոլվոդինամիկ տրամագիծը 710 նմ -ից մինչև 190 նմ: ցանկացած մակերեսային ակտիվ նյութից: Ամենաբարձր թթվայնությունը և կատալիտիկ ակտիվությունը չափվել են մեղմ (30 Վտ ելքային հզորություն) և շարունակական ուլտրաձայնային բուժման միջոցով պատրաստված նանոմասնիկների համար: Նանոմասնիկների կատալիտիկ վարքագիծը փորձարկվել է Suzuki-Miyaura- ի խաչաձեւ միացման ռեակցիայի ժամանակ, ինչպես հինգ, այնպես էլ ուլտրաձայնային եղանակներով պատրաստված նմուշների վրա: Ուլտրաձայնային պատրաստված կատալիզատորները սովորաբար ավելի լավ էին գործում, իսկ ամենաբարձր կատալիտիկ ակտիվությունը չափվում էր ցածր էներգիայի (30 Վտ) շարունակական սոնիկացիայի ներքո պատրաստված նանոմասնիկների վրա:
Ուլտրաձայնային բուժումը վճռորոշ ազդեցություն ունեցավ նանոմասնիկների ագրեգացման միտման վրա. Քայքայված խոռոչի բացերի դեֆրագմենտացիոն ազդեցությունը զանգվածային զանգվածային փոխանցմամբ կարող է հաղթահարել ավերված կավիտացիոն բացերի գրավիչ էլեկտրաստատիկը `զանգվածային էներգիայի փոխանցմամբ, որը կարող է հաղթահարել գրավիչ էլեկտրաստատիկ և վան դերերը: Վաալսի ուժերը մասնիկների միջև:
(հմմտ. Adám et al. 2020)

Wollastonite Nanoparticles- ի ուլտրաձայնային սինթեզ

Wollastonite- ը կալցիումի ինոսիլիկատային հանքանյութ է CaSiO3 քիմիական բանաձևով: Wollastonite- ը լայնորեն օգտագործվում է որպես շինարարական արդյունաբերության մեջ ցեմենտի, ապակու, աղյուսի և կղմինդրի արտադրության բաղադրիչ, ինչպես նաև պողպատի ձուլման հոսք, ինչպես նաև հավելում արտադրության մեջ: ծածկույթներ և ներկեր: Օրինակ, wollastonite- ն ապահովում է ամրացում, կարծրացում, յուղի ցածր կլանում և այլ բարելավումներ: Վոլաստոնիտի գերազանց ամրապնդող հատկություններ ձեռք բերելու համար էական նշանակություն ունեն նանո-մասշտաբի դեգրագլոմերացիան և միատեսակ ցրումը:
Դորդանը և Դորուդմանը (2021) իրենց ուսումնասիրություններում ցույց տվեցին, որ ուլտրաձայնային ցրումը շատ կարևոր գործոն է, որը զգալիորեն ազդում է վոլաստոնիտի նանոմասնիկների չափի և ձևաբանության վրա: Վոլոլաստոնիտ նանո-ցրման վրա սոնիկացիայի ներդրումը գնահատելու համար հետազոտական խումբը սինթեզեց վոլաստոնիտի նանոմասնիկներ բարձր ուժային ուլտրաձայնային հետազոտությունների կիրառմամբ և առանց դրանց: Իրենց ձայնային փորձարկումների համար հետազոտողները օգտագործել են ուլտրաձայնային պրոցեսոր UP200H (Hielscher Ultrasonics) 24 կՀց հաճախականությամբ `45.0 րոպե: Ուլտրաձայնային նանո-ցրման արդյունքները ներկայացված են ստորև բերված բարձր լուծման SEM- ում: SEM պատկերը հստակ ցույց է տալիս, որ wollastonite- ի նմուշը մինչև ուլտրաձայնային բուժումը ագլոմերացված և ագրեգացված է. UP200H ուլտրաձայնային սարքի միջոցով սոնիկացումից հետո wollastonite մասնիկների միջին չափը մոտավորապես. 10 նմ Ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ ուլտրաձայնային ցրումը վոլաստոնիտի նանոմասնիկների սինթեզման հուսալի և արդյունավետ տեխնիկա է: Միջին նանոմասնիկների չափը կարելի է վերահսկել `կարգավորելով ուլտրաձայնային մշակման պարամետրերը:
(տես ՝ Դորդան և Դորուդմանդ, 2021)

Wollastonite nanoparticles (A) - ի ուլտրաձայնային հետազոտությունից առաջ և (B) պատկերներ Ուլտրաձայնային Processor UP200H 45.0 րոպե
Ուսումնասիրություն և նկար ՝ © Dordane and Doroodmand, 2021:

Ուլտրաձայնային Nanofiller ցրումը

Sonication- ը հեղուկների և մածուկների մեջ նանոլրացուցիչներ ցրելու և դագլոմերատացնելու բազմակողմանի մեթոդ է, օրինակ `պոլիմերներ, էպոքսիդային խեժեր, կարծրացուցիչներ, ջերմապլաստիկա և այլն: Հետևաբար, sonification- ը լայնորեն կիրառվում է որպես R- ում ցրման բարձր արդյունավետ մեթոդ:&D և արդյունաբերական արտադրություն:
Angանգելինի և այլք: (2021 թ.) Ուսումնասիրեց էպոքսիդային խեժի մեջ նանոլցիչների ուլտրաձայնային ցրման տեխնիկան: Նա կարող էր ցույց տալ, որ սոնիկացիան կարող է ցրել փոքր և մեծ կոնցենտրացիաներ նանոլցիչների մեջ պոլիմերային մատրիցայի մեջ:
Համեմատելով տարբեր ձևակերպումներ, 0.5% wt% օքսիդացված CNT- ն ցույց տվեց բոլոր արդյունահանված նմուշների լավագույն արդյունքները `բացահայտելով ագլոմերատների մեծ մասի չափաբաժինները` համեմատելի միջակայքում երեք գլանային արտադրված նմուշների հետ, լավ ամրացնող կարծրացուցիչի հետ, ներթափանցման ներսում ցրման ցանցը, որն ուղղված է նստվածքների դեմ կայունությանը և, հետևաբար, պատշաճ երկարաժամկետ կայունությանը: Լցանյութի ավելի մեծ քանակությունը ցույց տվեց նմանատիպ լավ արդյունքներ, բայց նաև ավելի ընդգծված ներքին ցանցերի, ինչպես նաև որոշ չափով ավելի մեծ ագլոմերատների ձևավորում: Նույնիսկ ածխածնային նանրաթելերը (CNF) կարող են հաջողությամբ ցրվել սոնիկացիայի միջոցով: Հաջողությամբ ձեռք բերվեց ԱՄՆ-ի նանոլցիչների ուղղակի ցրումը կարծրացուցիչ համակարգերում ՝ առանց լրացուցիչ լուծիչների, և, հետևաբար, այն կարող է դիտվել որպես արդյունաբերական օգտագործման պոտենցիալով պարզ և ուղղակի ցրման կիրառելի մեթոդ: (հմմտ. angանգելինի և այլոք, 2021)

Հետազոտական տիպի ուլտրաձայնայնացման միջոցով կարծրացուցիչի մեջ ցրված տարբեր նանոֆիլլերների համեմատություն. բ) 0.5 վտ% CNToxid; գ) 0.5% wt% ածխածնային նանոթուղի (CNT); դ) 0.5 wt% CNT կիսաքայքայված:
Ուսումնասիրություն և նկար ՝ © Zanghellini et al., 2021

Նանոմասնիկների ուլտրաձայնային ցրումը – Գիտականորեն ապացուցված է գերազանցության համար

Հետազոտությունները ցույց են տալիս բազմաթիվ բարդ ուսումնասիրություններ, որ ուլտրաձայնային ցրումը նագոմլերատների դեագլոմերատազերծման և նույնիսկ հեղուկների բարձր կոնցենտրացիայի բաշխման բարձրակարգ տեխնիկաներից մեկն է: Օրինակ, Վիկաշը (2020) ուսումնասիրեց մածուցիկ հեղուկներում նանո-սիլիցիումի մեծ բեռների ցրումը ՝ օգտագործելով Hielscher ուլտրաձայնային ցրիչ UP400S- ը: Իր ուսումնասիրության ընթացքում նա գալիս է այն եզրակացության, որ «նանոմասնիկների կայուն և միատեսակ ցրումը կարելի է ձեռք բերել մածուցիկ հեղուկների բարձր պինդ բեռնվածության դեպքում ուլտրաձայնային սարքի միջոցով»: [Վիկաշ, 2020]

Բարձրորակ ուլտրաձայնային պրոցեսորներ `նանոմասնիկների ցրման համար

Hielscher Ultrasonics- ը ձեր վստահելի մատակարարն է `բարձրորակ ուլտրաձայնային հուսալի սարքավորումների համար` լաբորատորիայից և օդաչուից մինչև լիարժեք արդյունաբերական համակարգեր: Hielscher ուլտրաձայնային’ սարքերն ունեն բարդ սարքավորում, խելացի ծրագրային ապահովում և օգտագործողի բարեհամբույր բարեկեցություն – նախագծված և արտադրված է Գերմանիայում: Hielscher- ի հզոր ուլտրաձայնային մեքենաները ցրման, դեգրագլոմերացիայի, նանոմասնիկների սինթեզի և ֆունկցիոնալացման համար կարող են գործարկվել 24/7/365 լրիվ ծանրաբեռնվածությամբ: Կախված ձեր գործընթացից և ձեր արտադրական հաստատությունից, մեր ուլտրաձայնային սարքերը կարող են գործարկվել խմբաքանակով կամ շարունակական առցանց ռեժիմով: Տարբեր պարագաներ, ինչպիսիք են sonotrodes (ուլտրաձայնային զոնդեր), ուժեղացուցիչ եղջյուրներ, հոսքի բջիջներ և ռեակտորներ, մատչելի են:
Կապվեք մեզ հետ հիմա ՝ ավելի շատ տեխնիկական տեղեկատվություն, գիտական ուսումնասիրություններ, արձանագրություններ և մեջբերում մեր ուլտրաձայնային նանո-ցրման համակարգերի համար: Մեր լավ պատրաստված, երկար փորձ ունեցող անձնակազմը ուրախ կլինի ձեզ հետ քննարկել ձեր նանո-դիմումը:

Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը: