Nanodiamonds Tersebar dalam Suspensi Berair dengan Sonikasi

Dispersi nanodiamond dapat dibuat dengan cepat dan efisien menggunakan sonikator Hielscher. Dalam suspensi berair, deagregasi ultrasonik memastikan pemecahan agregat yang andal dan pembentukan koloid yang stabil. Ketika dikombinasikan dengan penambahan garam sederhana untuk penyesuaian pH, metode ini memberikan pendekatan yang mudah, murah, dan bebas kontaminan. Karena skalabilitas dan implementasinya yang mudah, dispersi ultrasonik sangat cocok tidak hanya untuk penelitian laboratorium tetapi juga untuk pemrosesan berlian nano skala industri.

Deagregasi Nanodiamond yang Efisien dan Bebas Kontaminasi

Nanodiamonds semakin banyak diaplikasikan dalam biomedis, teknologi kuantum, tribologi, dan komposit canggih, namun kecenderungan intrinsiknya untuk membentuk agregat keras sering kali membatasi kinerja. Oleh karena itu, mencapai koloid yang stabil dari partikel diskrit merupakan prasyarat untuk karakterisasi yang akurat dan aplikasi yang andal. Metode deagregasi konvensional sering kali mengandalkan teknik penggilingan yang keras yang memperkenalkan zirkonia atau pengotor lainnya, mempersulit pemurnian dan membatasi penggunaan biomedis. Dispersi ultrasonik menawarkan alternatif yang cepat, terukur, dan bebas kontaminan. Menerapkan kavitasi akustik dalam media berair, sonikator tipe probe secara efisien memecah agregat menjadi berlian nano satu digit. Ketika dikombinasikan dengan modulasi pH berbantuan garam sederhana, metode ini menghasilkan koloid yang stabil pada rentang pH yang luas tanpa menghasilkan produk sampingan beracun, sehingga sangat menarik untuk penelitian laboratorium dan produksi skala industri.

Nanodiamonds dapat efisien dan dapat diandalkan tersebar menggunakan ultrasonicator Hielscher.

Bagaimana Cara Kerja Penggilingan Ultrasonik dan Dispersi Nanodiamond?

Dispersi ultrasonik menggunakan nanodiamonds itu sendiri sebagai media penggilingan. Kavitasi akustik yang dihasilkan oleh gelombang ultrasound berdaya tinggi menciptakan aliran cairan berkecepatan tinggi. Aliran cairan ini mempercepat partikel (misalnya, berlian) dalam bubur sehingga partikel bertabrakan hingga 280km/s dan pecah menjadi partikel berukuran nano kecil. Hal ini membuat ultrasonicmilling dan dispersi menjadi teknik yang mudah, murah, dan bebas kontaminan, yang secara andal mendeaglomerasi nanodiamond menjadi partikel berukuran nano yang stabil dalam larutan koloid berair dalam kisaran pH yang luas. Garam (natrium klorida) digunakan untuk menstabilkan nanodiamond dalam bubur berair.
 

 
Pelajari lebih lanjut tentang deagregasi nanodiamond ultrasonik untuk persiapan sampel pra-analitik!
 

Penggilingan Nanodiamond Ultrasonik Unggul Pabrik Manik-manik

Ultrasonicators tipe probe adalah pabrik yang sangat berkhasiat dan merupakan teknik penggilingan yang mapan untuk produksi skala besar suspensi nanodiamond pada skala industri. Karena pabrik ultrasonik menggunakan nanodiamond sebagai media penggilingan, kontaminasi melalui media penggilingan, misalnya dari manik-manik zirkonia, benar-benar dihindari. Sebaliknya, gaya kavitasi ultrasonik mempercepat partikel sehingga nanodiamond bertabrakan dengan keras satu sama lain dan terurai menjadi ukuran nano yang seragam. Tabrakan antarpartikel yang diinduksi secara ultrasonik ini adalah metode yang sangat efisien dan andal untuk produksi nanodispersi yang didistribusikan secara seragam.
Metode dispersi dan deagregasi ultrasonik menggunakan aditif yang larut dalam air, tidak beracun, dan tidak mencemari seperti natrium klorida atau sukrosa untuk pengaturan pH dan stabilisasi dispersi ultrasonik. Struktur kristal natrium klorida atau sukrosa ini bertindak tambahan sebagai media penggilingan sehingga mendukung prosedur penggilingan ultrasonik. Ketika proses penggilingan selesai, aditif ini dapat dengan mudah dihilangkan dengan pembilasan sederhana dengan air, yang merupakan keuntungan luar biasa dibandingkan manik-manik keramik proses. Penggilingan manik-manik tradisional seperti attritor menggunakan media penggilingan keramik yang tidak larut (misalnya bola, manik-manik, atau mutiara), yang residu yang terkikis mencemari dispersi akhir. Penghapusan kontaminasi yang disebabkan oleh media penggilingan melibatkan pemrosesan pasca yang kompleks dan memakan waktu serta mahal.

Teknologi dispersi ultrasonik secara efektif menghasilkan suspensi nanodiamond berair dengan distribusi ukuran partikel yang sempit.
(Studi dan grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Protokol Teladan untuk Dispersi Nanodiamond Ultrasonik

Deagregasi Ultrasonik Berbantuan Garam Nanodiamonds dalam Air:
Campuran 10 g natrium klorida dan 0,250 g bubuk nanodiamond digiling sebentar dengan tangan menggunakan lesung porselen dan alu dan dimasukkan ke dalam botol kaca 20 mL bersama dengan 5 mL air DI. Sampel yang disiapkan disonikasi menggunakan ultrasonicator tipe probe selama 100 menit pada daya keluaran 60% dan siklus kerja 50%. Setelah sonikasi, sampel dibagi rata antara dua tabung centrifuge Falcon plastik 50 mL dan tersebar dalam air suling hingga volume total 100 mL (2 × 50 mL). Setiap sampel kemudian disentrifugasi menggunakan centrifuge Eppendorf 5810-R pada 4000 rpm dan 25°C selama 10 menit, dan supernatan bening dibuang. Endapan ND basah kemudian disebarkan kembali dalam air suling (volume total 100 mL) dan disentrifugasi untuk kedua kalinya pada 12000 rpm dan 25 °C selama 1 jam. Sekali lagi supernatan bening dibuang dan endapan nanodiamond basah disebarkan kembali, kali ini dalam 5 mL air suling untuk karakterisasi. Uji AgNO3 standar menunjukkan tidak adanya Cl^- dalam nanodiamond terdeagregasi secara ultrasonik berbantuan garam yang dicuci dengan air suling sebanyak dua kali seperti yang dijelaskan di atas. Setelah penguapan air dari sampel, terbentuklah nanodiamond padat berwarna hitam “kentang goreng” diamati dengan hasil ∼200 mg atau 80% dari massa nanodiamond awal. (lihat gambar di bawah)
(lih. Turcheniuk et al., 2016)

Sampel kering od nanodiamond yang tersebar secara ultrasonik.
(Studi dan grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Dispersi Nanodiamond

Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan mendistribusikan peralatan penggilingan dan pendispersi ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi tugas berat seperti pembuatan bubur nanodiamond, media pemoles, dan nanokomposit. Ultrasonicators Hielscher digunakan di seluruh dunia untuk menyebarkan bahan nano ke dalam suspensi koloid berair, polimer, resin, pelapis, dan bahan berkinerja tinggi lainnya.
Disperser ultrasonik Hielscher dapat diandalkan dan efisien dalam memproses viskositas rendah hingga tinggi. Bergantung pada bahan input dan ukuran partikel akhir yang ditargetkan, intensitas ultrasonik dapat disesuaikan secara tepat untuk hasil proses yang optimal.
Untuk memproses pasta kental, bahan nano dan konsentrasi padat tinggi, disperser ultrasonik harus mampu menghasilkan amplitudo tinggi terus menerus. Ultrasonik Hielscher’ Prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dalam operasi terus menerus di bawah beban penuh. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam operasi 24/7. Opsi untuk mengoperasikan disperser ultrasonik pada amplitudo tinggi dan untuk menyesuaikan amplitudo dengan tepat diperlukan untuk menyesuaikan kondisi proses ultrasonik untuk formulasi optimal bubur nano yang sangat terisi, campuran polimer yang diperkuat nano, dan nanokomposit.
Selain amplitudo ultrasonik, tekanan adalah parameter proses lain yang sangat penting. Di bawah tekanan tinggi, intensitas kavitasi ultrasonik dan gaya gesernya diintensifkan. Reaktor ultrasonik Hielscher dapat ditekan sehingga memperoleh hasil sonikasi yang intensif.
Pemantauan proses dan pencatatan data penting untuk standarisasi proses dan kualitas produk yang berkelanjutan. Sensor tekanan dan suhu yang dapat dicolokkan disambungkan ke generator ultrasonik untuk memantau dan mengendalikan proses dispersi ultrasonik. Semua parameter pemrosesan penting seperti energi ultrasonik (bersih + total), suhu, tekanan, dan waktu secara otomatis diprotokolisasi dan disimpan ke kartu SD bawaan. Dengan mengakses data proses yang direkam secara otomatis, Anda dapat merevisi jalanan sonikasi sebelumnya dan mengevaluasi hasil proses.
Fitur ramah pengguna lainnya adalah remote control browser dari sistem ultrasonik digital kami. Melalui kontrol browser jarak jauh, Anda dapat memulai, menghentikan, menyesuaikan, dan memantau prosesor ultrasonik Anda dari jarak jauh dari mana saja.
Hubungi kami sekarang untuk mempelajari lebih lanjut tentang homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi kami untuk penggilingan dan dispersi nano!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: