Ultrasuoni di potenza per il trattamento delle particelle: Note applicative

Per esprimere completamente le loro caratteristiche, le particelle devono essere deagglomerate e disperse uniformemente in modo che le particelle’ superficie è disponibile. Le potenti forze degli ultrasuoni sono note come strumenti affidabili per la dispersione e la fresatura, in grado di beccare le particelle fino a dimensioni submicroniche e nanometriche. Inoltre, la sonicazione consente di modificare e funzionalizzare le particelle, ad esempio rivestendo le nanoparticelle con uno strato metallico.

Di seguito è riportata una selezione di particelle e liquidi con le relative raccomandazioni, su come trattare il materiale per macinare, disperdere, deagglomerare o modificare le particelle utilizzando un omogeneizzatore a ultrasuoni.

Come preparare polveri e particelle con una potente sonicazione.

In ordine alfabetico:

aerosil

Applicazione a ultrasuoni:
Le dispersioni di particelle di Silica Aerosil OX50 in acqua Millipore (pH 6) sono state preparate disperdendo 5,0 g di polvere in 500 mL di acqua utilizzando un processore a ultrasuoni ad alta intensità. UP200S (200W; 24kHz). Le dispersioni di silice sono state preparate in una soluzione di acqua distillata (pH = 6) sotto irradiazione ultrasonica con il metodo della UP200S per 15 min. seguiti da un'agitazione vigorosa per 1 h. Per regolare il pH è stato utilizzato HCl. Il contenuto solido nelle dispersioni era dello 0,1% (p/v).
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): Combinazione di polimeri naturali e termosensibili nella flocculazione di dispersioni fini di silice. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Al₂O₃-Nanofluidi ad acqua

Applicazione a ultrasuoni:
Al₂O₃-I nanofluidi d'acqua possono essere preparati con i seguenti passaggi: In primo luogo, pesare la massa di Al₂O₃ nanoparticelle con una bilancia elettronica digitale. Quindi, mettere Al₂O₃ nanoparticelle in acqua distillata pesata e agitare gradualmente l'Al₂O₃-miscela di acqua. Sonicare la miscela ininterrottamente per 1 ora con un dispositivo a sonda ultrasonica. UP400S (400W, 24kHz) per produrre una dispersione uniforme delle nanoparticelle in acqua distillata.
I nanofluidi possono essere preparati in diverse frazioni (0,1%, 0,5% e 1%). Non sono necessarie modifiche del tensioattivo o del pH.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Studio sperimentale del flusso di nanofluidi in un micromodello come mezzo poroso. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77-84.

La dispersione a ultrasuoni dell'ossido di alluminio (Al2O3) determina una significativa riduzione delle dimensioni delle particelle e una dispersione uniforme.

Particelle di silice rivestite di bohemite

Applicazione a ultrasuoni:
Le particelle di silice sono rivestite da uno strato di Boehmite: Per ottenere una superficie perfettamente pulita e priva di sostanze organiche, le particelle vengono scaldate a 450°C. Dopo aver macinato le particelle per rompere gli agglomerati, si prepara una sospensione acquosa al 6 vol% (≈70 ml) che viene stabilizzata a pH 9 aggiungendo tre gocce di soluzione di ammonio. La sospensione viene poi deagglomerata mediante ultrasuoni con un UP200S ad un'ampiezza del 100% (200 W) per 5 minuti. Dopo aver riscaldato la soluzione a oltre 85°C, sono stati aggiunti 12,5 g di sec-butossido di alluminio. La temperatura viene mantenuta a 85-90°C per 90 minuti e la sospensione viene agitata con un agitatore magnetico durante l'intera procedura. Successivamente, la sospensione è stata mantenuta sotto agitazione continua fino a quando è stata raffreddata a meno di 40°C. Quindi, il valore del pH è stato regolato a 3 con l'aggiunta di acido cloridrico. Subito dopo, la sospensione viene sottoposta a ultrasuoni in un bagno di ghiaccio. La polvere viene lavata mediante diluizione e successiva centrifugazione. Dopo la rimozione del surnatante, le particelle vengono essiccate in un forno di essiccazione a 120°C. Infine, le particelle vengono sottoposte a un trattamento termico a 300°C per 3 ore.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Wyss, H. M. (2003): Microstruttura e comportamento meccanico dei gel di particelle concentrate. Dissertazione del Politecnico federale di Zurigo 2003, pag. 71.

Sintesi del nanocomposito cadmio(II)-tioacetammide

Applicazione a ultrasuoni:
I nanocompositi cadmio(II)-tioacetammide sono stati sintetizzati in presenza e in assenza di alcool polivinilico per via sonochemica. Per la sintesi stereochimica (sono-sintesi), 0,532 g di cadmio (II) acetato diidrato (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g di tioacetamide (TAA, CH3CSNH2) e 0,664 g di ioduro di potassio (KI) sono stati disciolti in 20mL di acqua deionizzata bidistillata. Questa soluzione è stata sonicata con un ultrasuonatore a sonda ad alta potenza. UP400S (24 kHz, 400W) a temperatura ambiente per 1 ora. Durante la sonicazione della miscela di reazione la temperatura è aumentata fino a 70-80degC, misurata da una termocoppia ferro-costantinica. Dopo un'ora si è formato un precipitato giallo brillante. È stato isolato per centrifugazione (4.000 rpm, 15 min), lavato con acqua bidistillata e poi con etanolo assoluto per rimuovere le impurità residue e infine essiccato all'aria (resa: 0,915 g, 68%). Dec. p.200°C. Per preparare il nanocomposito polimerico, 1,992 g di alcol polivinilico sono stati sciolti in 20 mL di acqua deionizzata bidistillata e poi aggiunti alla soluzione precedente. La miscela è stata irradiata a ultrasuoni con il metodo della UP400S per 1 h, quando si è formato un prodotto arancione brillante.
I risultati del SEM hanno dimostrato che in presenza di PVA le dimensioni delle particelle sono diminuite da circa 38 nm a 25 nm. Abbiamo poi sintetizzato nanoparticelle di CdS esagonali con morfologia sferica dalla decomposizione termica del nanocomposito polimerico, cadmio(II)- tioacetamide/PVA come precursore. Le dimensioni delle nanoparticelle di CdS sono state misurate sia con la XRD che con il SEM e i risultati sono stati in ottimo accordo tra loro.
Anche Ranjbar et al. (2013) hanno scoperto che il nanocomposito polimerico di Cd(II) è un precursore adatto per la preparazione di nanoparticelle di solfuro di cadmio con morfologie interessanti. Tutti i risultati hanno rivelato che la sintesi a ultrasuoni può essere impiegata con successo come metodo semplice, efficiente, a basso costo, rispettoso dell'ambiente e molto promettente per la sintesi di materiali su scala nanometrica senza la necessità di condizioni speciali, come alta temperatura, lunghi tempi di reazione e alta pressione.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Sintesi e caratterizzazione di nanocompositi di cadmio-tioacetamide. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO₃

Applicazione a ultrasuoni:
Rivestimento a ultrasuoni di CaCO nano-precipitato₃ (NPCC) con acido stearico per migliorarne la dispersione nel polimero e ridurre l'agglomerazione. 2g di CaCO nano-precipitato non rivestito₃ (NPCC) è stato sonicato con un UP400S in 30 ml di etanolo. Il 9% in peso di acido stearico è stato sciolto in etanolo. L'etanolo con l'acido stearico è stato poi mescolato alla sospensione sonificata.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S con sonotrodo da 22 mm di diametro (H22D), e cella a flusso con camicia di raffreddamento
Riferimento/ Documento di ricerca:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Effetti degli ultrasuoni nel rivestimento di CaCO3 nano-precipitato con acido stearico. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807-813.

nanocristalli di cellulosa

Applicazione a ultrasuoni:
Nanocristalli di cellulosa (CNC) preparati da CNC di cellulosa di eucalipto: I nanocristalli di cellulosa preparati da cellulosa di eucalipto sono stati modificati mediante reazione con metil adipoil cloruro, CNCm, o con una miscela di acido acetico e solforico, CNCa. Pertanto, i CNC liofilizzati, CNCm e CNCa sono stati ridiscussi in solventi puri (EA, THF o DMF) allo 0,1 % in peso, mediante agitazione magnetica per una notte a 24 ± 1°C, seguita da 20 minuti di sonicazione con un ultrasuonatore a sonda. UP100H. La sonicazione è stata effettuata con 130 W/cm² a 24 ± 1°C. Successivamente, alla dispersione di CNC è stato aggiunto il CAB, in modo che la concentrazione finale del polimero fosse dello 0,9% in peso.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP100H
Riferimento/ Documento di ricerca:
Blachechen, L. S.; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V.; Petri, D. F. S. (2013): Interazione tra la stabilità colloidale dei nanocristalli di cellulosa e la loro disperdibilità nella matrice di acetato butirrato di cellulosa. Cellulosa 20/3, 2013. 1329-1342.

Silano drogato con nitrato di cerio

Applicazione a ultrasuoni:
Come substrati metallici sono stati utilizzati pannelli di acciaio al carbonio laminati a freddo (6,5 cm 6,5 cm 0,3 cm; puliti chimicamente e lucidati meccanicamente). Prima dell'applicazione del rivestimento, i pannelli sono stati puliti a ultrasuoni con acetone e poi puliti con una soluzione alcalina (soluzione di NaOH 0,3molL 1) a 60°C per 10 minuti. Per l'utilizzo come primer, prima del pretrattamento del substrato, una formulazione tipica comprendente 50 parti di γ-glicidrossipropiltrimetossisilano (γ-GPS) è stata diluita con circa 950 parti di metanolo, a pH 4,5 (regolato con acido acetico) e lasciata agire per l'idrolisi del silano. La procedura di preparazione del silano drogato con pigmenti di nitrato di cerio è stata la stessa, tranne per il fatto che 1, 2, 3 wt% di nitrato di cerio è stato aggiunto alla soluzione di metanolo prima dell'aggiunta di (γ-GPS), quindi questa soluzione è stata mescolata con un agitatore a elica a 1600 rpm per 30 minuti a temperatura ambiente. Successivamente, le dispersioni contenenti nitrato di cerio sono state sonicate per 30 minuti a 40°C con un bagno di raffreddamento esterno. Il processo di ultrasuonizzazione è stato effettuato con l'ultrasuonatore UIP1000hd (1000W, 20 kHz) con una potenza degli ultrasuoni in ingresso di circa 1 W/mL. Il pretrattamento del substrato è stato effettuato risciacquando ogni pannello per 100 secondi con la soluzione di silano appropriata. Dopo il trattamento, i pannelli sono stati lasciati asciugare a temperatura ambiente per 24 ore, quindi i pannelli pretrattati sono stati rivestiti con una resina epossidica bicomponente a base di ammina. (Epon 828, Shell Co.) per ottenere uno spessore del film umido di 90μm. I pannelli rivestiti di epossidica sono stati lasciati polimerizzare per 1 ora a 115°C; dopo la polimerizzazione dei rivestimenti epossidici, lo spessore del film secco era di circa 60μm.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP1000hd
Riferimento/ Documento di ricerca:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Effetti elettrochimici dei pretrattamenti al silano contenenti nitrato di cerio sulle proprietà di dissociazione catodica dell'acciaio rivestito di resina epossidica. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411-2420.

Argilla: Dispersione/frazionamento

Applicazione a ultrasuoni:
Frazionamento granulometrico: Per isolare < particelle di 1 μm da particelle di 1-2 μm, particelle di dimensioni argillose (< 2 μm) sono stati separati in un campo ultrasonico e con la successiva applicazione di diverse velocità di sedimentazione.
Le particelle di argilla (< 2 μm) sono stati separati mediante ultrasuoni con un input di energia di 300 J mL^-1 (1 min.) utilizzando un disintegratore ad ultrasuoni a sonda UP200S (200W, 24kHz) con sonotrodo S7 di 7 mm di diametro. Dopo l'irradiazione ultrasonica, il campione è stato centrifugato a 110 x g (1000 rpm) per 3 minuti. La fase di decantazione (resto del frazionamento) è stata poi utilizzata nel frazionamento della densità per l'isolamento delle frazioni a densità leggera e la fase flottante ottenuta (< 2 μm) è stata trasferita in un'altra provetta per centrifugazione e centrifugata a 440 x g (2000 rpm) per 10 min. per separare < frazione di 1 μm (surnatante) da una frazione di 1-2 μm (sedimento). Il surnatante contenente < La frazione di 1 μm è stata trasferita in un'altra provetta da centrifugazione e dopo l'aggiunta di 1 mL di MgSO₄ centrifugato a 1410 x g (4000 rpm) per 10 minuti per decantare il resto dell'acqua.
Per evitare il surriscaldamento del campione, la procedura è stata ripetuta 15 volte.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S con S7 o UP200St con S26d7
Riferimento/ Documento di ricerca:
Jakubowska, J. (2007): Effetto del tipo di acqua di irrigazione sulle frazioni di sostanza organica del suolo (SOM) e sulle loro interazioni con i composti idrofobici. Dissertazione dell'Università Martin-Luther di Halle-Wittenberg 2007.

Argilla: Esfoliazione dell'argilla inorganica

Applicazione a ultrasuoni:
L'argilla inorganica è stata esfoliata per preparare nano compositi a base di pullulano per la dispersione del rivestimento. Pertanto, una quantità fissa di pullulano (4 wt% di base umida) è stata sciolta in acqua a 25°C per 1 ora sotto agitazione delicata (500 rpm). Allo stesso tempo, la polvere di argilla, in una quantità compresa tra lo 0,2 e il 3,0% in peso, è stata dispersa in acqua sotto agitazione vigorosa (1000 giri al minuto) per 15 minuti. La dispersione così ottenuta è stata sottoposta a ultrasuoni per mezzo di un UP400S (potenza_massimo = 400 W; frequenza = 24 kHz) dispositivo ad ultrasuoni dotato di un sonotrodo in titanio H14, diametro punta 14 mm, ampiezza_massimo = 125 μm; intensità superficiale = 105 Wcm^-2) alle seguenti condizioni: 0,5 cicli e 50% di ampiezza. La durata del trattamento a ultrasuoni è variata in base al disegno sperimentale. La soluzione organica di pullulan e la dispersione inorganica sono state poi mescolate sotto agitazione delicata (500 rpm) per altri 90 minuti. Dopo la miscelazione, le concentrazioni dei due componenti corrispondevano a un rapporto inorganico/organico (I/O) che variava da 0,05 a 0,75. La distribuzione dimensionale in dispersione acquosa del Na⁺-Le argille MMT prima e dopo il trattamento a ultrasuoni sono state valutate con un analizzatore di nanoparticelle IKO-Sizer CC-1.
Per una quantità fissa di argille, il tempo di sonicazione più efficace è risultato essere di 15 minuti, mentre un trattamento ad ultrasuoni più lungo aumenta il P'O₂ (a causa della riaggregazione) che diminuisce nuovamente al tempo di sonicazione più elevato (45 min), presumibilmente a causa della frammentazione di piastrine e tattoidi.
Secondo l'impostazione sperimentale adottata nella tesi di Introzzi, una potenza unitaria di energia di 725 Ws mL^-1 è stato calcolato per il trattamento di 15 minuti, mentre un tempo di ultrasuoni prolungato di 45 minuti ha prodotto un consumo energetico unitario di 2060 Ws mL^-1. Ciò consentirebbe di risparmiare un'elevata quantità di energia durante l'intero processo, che alla fine si rifletterà sui costi di produzione finali.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S con sonotrodo H14
Riferimento/ Documento di ricerca:
Introzzi, L. (2012): Sviluppo di rivestimenti biopolimerici ad alte prestazioni per applicazioni di packaging alimentare. Dissertazione Università di Milano 2012.

inchiostro conduttivo

Applicazione a ultrasuoni:
L'inchiostro conduttivo è stato preparato disperdendo le particelle Cu+C e Cu+CNT con disperdenti in un solvente misto (Pubblicazione IV). I disperdenti erano tre agenti disperdenti ad alto peso molecolare, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 e DISPERBYK-2012, destinati alle dispersioni di pigmenti di nerofumo a base acquosa della BYK Chemie GmbH. Come solvente principale è stata utilizzata acqua deionizzata (DIW). Come co-solventi sono stati utilizzati glicole etilenico monometil etere (EGME) (Sigma-Aldrich), glicole etilenico monobutil etere (EGBE) (Merck) e n-propanolo (Honeywell Riedel-de Haen).
La sospensione miscelata è stata sonicata per 10 minuti in un bagno di ghiaccio usando un UP400S processore a ultrasuoni. Successivamente, la sospensione è stata lasciata riposare per un'ora e poi decantata. Prima dello spin coating o della stampa, la sospensione è stata sonicata in un bagno a ultrasuoni per 10 minuti.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Forsman, J. (2013): Produzione di nanoparticelle di Co, Ni e Cu mediante riduzione con idrogeno. Dissertazione VTT Finlandia 2013.

L'ultrasuonoterapia è altamente efficiente per la riduzione delle dimensioni delle particelle e la dispersione dei pigmenti nell'inchiostro a getto d'inchiostro.

Fatocianina di rame

Applicazione a ultrasuoni:
Decomposizione delle metalloftalocianine
La fatocianina di rame (CuPc) viene sonicata con acqua e solventi organici a temperatura ambiente e pressione atmosferica in presenza di un ossidante come catalizzatore, utilizzando un ultrasuonatore da 500W. UIP500hd con camera a flusso continuo. Intensità di sonicazione: 37-59 W/cm²miscela di campioni: 5 mL di campione (100 mg/L), 50 D/D di acqua con coloformio e piridina al 60% dell'ampiezza degli ultrasuoni. Temperatura di reazione: 20°C a pressione atmosferica.
Tasso di distruzione fino al 95% entro 50 minuti di sonicazione.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP500hd

Dibutirrilchitina (DBCH)

Applicazione a ultrasuoni:
Le macromolecole polimeriche lunghe possono essere spezzate con gli ultrasuoni. La riduzione della massa molare assistita dagli ultrasuoni consente di evitare reazioni collaterali indesiderate o la separazione dei sottoprodotti. Si ritiene che la degradazione a ultrasuoni, a differenza della decomposizione chimica o termica, sia un processo non casuale, con una scissione che avviene approssimativamente al centro della molecola. Per questo motivo le macromolecole più grandi si degradano più velocemente.
Gli esperimenti sono stati eseguiti utilizzando un generatore di ultrasuoni UP200S dotato di sonotrodo S2. L'impostazione degli ultrasuoni era a 150 W di potenza. Sono state utilizzate soluzioni di dibutirrilchitina in dimetilacetamide, con una concentrazione di 0,3 g/100 cm3 e un volume di 25 cm3 . Il sonotrodo (sonda ultrasonica/corno) è stato immerso nella soluzione polimerica a 30 mm sotto il livello della superficie. La soluzione è stata posta in un bagno d'acqua termostatato mantenuto a 25°C. Ogni soluzione è stata irradiata per un intervallo di tempo predeterminato. Dopo questo tempo la soluzione è stata diluita 3 volte e sottoposta ad analisi cromatografica di esclusione dimensionale.
I risultati presentati indicano che la dibutirrilchitina non viene distrutta dagli ultrasuoni di potenza, ma che si verifica una degradazione del polimero, intesa come una reazione sicochimica controllata. Pertanto, gli ultrasuoni possono essere utilizzati per ridurre la massa molare media della dibutirrilchitina e lo stesso vale per il rapporto tra la massa molare media ponderale e quella media numerica. I cambiamenti osservati si intensificano con l'aumento della potenza degli ultrasuoni e della durata della sonificazione. È stato inoltre riscontrato un effetto significativo della massa molare iniziale sull'entità della degradazione della DBCH nelle condizioni di sonificazione studiate: maggiore è la massa molare iniziale, maggiore è il grado di degradazione.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Degradazione ultrasonica della dibuyrilchitina. Polish Chitin Society, Monografia XI, 2006. 123-128.

Polvere di ferrocina

Applicazione a ultrasuoni:
Una via sionochimica per la preparazione di SWNCNTs: La polvere di silice (diametro 2-5 mm) viene aggiunta ad una soluzione di 0,01 mol% di ferrocene in p-xilene, seguita da sonicazione con un UP200S dotato di sonda con punta in titanio (sonotrodo S14). L'ultrasuonizzazione è stata effettuata per 20 minuti a temperatura ambiente e pressione atmosferica. Con la sintesi assistita da ultrasuoni, sono stati prodotti SWCNT di elevata purezza sulla superficie della polvere di silice.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S con sonda a ultrasuoni S14
Riferimento/ Documento di ricerca:
Srinivasan C.(2005): Un metodo SOUND per la sintesi di nanotubi di carbonio a parete singola in condizioni ambientali. Current Science 88/ 1, 2005. 12-13.

Ceneri volanti / Metakaolinite

Applicazione a ultrasuoni:
Test di lisciviazione: 100mL di soluzione di lisciviazione sono stati aggiunti a 50g di campione solido. Intensità di sonicazione: max. 85 W/cm² con UP200S in un bagno d'acqua a 20°C.
Geopolimerizzazione: Lo slurry è stato miscelato con un UP200S omogeneizzatore a ultrasuoni per la geopolimerizzazione. L'intensità della sonicazione è stata di max. 85 W/cm². Per il raffreddamento, la sonicazione è stata effettuata in un bagno di acqua ghiacciata.
L'applicazione di ultrasuoni di potenza per la geopolimerizzazione determina un aumento della resistenza alla compressione dei geopolimeri formati e un aumento della resistenza con l'aumento della sonicazione fino a un certo tempo. La dissoluzione della metakaolinite e delle ceneri volanti in soluzioni alcaline è stata potenziata dagli ultrasuoni, poiché una maggiore quantità di Al e Si è stata rilasciata nella fase gel per la policondensazione.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): Geopolimerizzazione potenziata dagli ultrasuoni. Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571-580

Grafene

Applicazione a ultrasuoni:
I fogli di grafene puro possono essere prodotti in grandi quantità, come dimostrato dal lavoro di Stengl et al. (2011) durante la produzione di tiO₂ nano composito di grafene mediante idrolisi termica di una sospensione con nanoschede di grafene e complesso di perossido di titania. I nanoscheletri di grafene puro sono stati prodotti da grafite naturale sottoposta a ultrasuoni di potenza con un processore a ultrasuoni da 1000W. UIP1000hd in un reattore ad ultrasuoni ad alta pressione a 5 barg. I fogli di grafene ottenuti sono caratterizzati da un'elevata area superficiale specifica e da proprietà elettroniche uniche. I ricercatori sostengono che la qualità del grafene preparato con gli ultrasuoni è molto superiore a quella del grafene ottenuto con il metodo di Hummer, in cui la grafite viene esfoliata e ossidata. Poiché le condizioni fisiche nel reattore a ultrasuoni possono essere controllate con precisione e partendo dal presupposto che la concentrazione di grafene come drogante varierà nell'intervallo 1 - 0,001%, è possibile la produzione di grafene in un sistema continuo su scala commerciale.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP1000hd
Riferimento/ Documento di ricerca:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): Nanocompositi di TiO2-Grafene come fotocatalizzatori ad alte prestazioni. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
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Ossido di grafene

Applicazione a ultrasuoni:
Gli strati di ossido di grafene (GO) sono stati preparati secondo la seguente procedura: 25 mg di polvere di ossido di grafene sono stati aggiunti a 200 ml di acqua deionizzata. Agitando si è ottenuta una sospensione marrone non omogenea. Le sospensioni ottenute sono state sonicate (30 minuti, 1,3 × 105J) e dopo l'essiccazione (a 373 K) è stato prodotto l'ossido di grafene trattato con ultrasuoni. La spettroscopia FTIR ha mostrato che il trattamento a ultrasuoni non ha modificato i gruppi funzionali dell'ossido di grafene.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): Effetto del trattamento termico e ad ultrasuoni sulla formazione di nanosheet di ossido di grafene. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. pp. 1097-1102.
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Nanoparticelle polimeriche pelose dalla degradazione del poli(alcool vinilico)

Applicazione a ultrasuoni:
Una semplice procedura in un unico passaggio, basata sulla degradazione sonochemica di polimeri idrosolubili in soluzione acquosa in presenza di un monomero idrofobico, porta a particelle polimeriche funzionali pelose in un siero privo di residui. Tutte le polimerizzazioni sono state eseguite in un reattore di vetro a doppia parete da 250 mL, dotato di deflettori, sensore di temperatura, agitatore magnetico e Hielscher. US200S processore a ultrasuoni (200 W, 24 kHz) dotato di un sonotrodo in titanio S14 (diametro = 14 mm, lunghezza = 100 mm).
Una soluzione di poli(alcool vinilico) (PVOH) è stata preparata sciogliendo un'accurata quantità di PVOH in acqua, per una notte a 50°C sotto vigorosa agitazione. Prima della polimerizzazione, la soluzione di PVOH è stata posta nel reattore e la temperatura è stata regolata alla temperatura di reazione desiderata. La soluzione di PVOH e il monomero sono stati spurgati separatamente per 1 ora con argon. La quantità necessaria di monomero è stata aggiunta a goccia alla soluzione di PVOH sotto vigorosa agitazione. Successivamente, il purgamento con argon è stato rimosso dal liquido e l'ultrasuonizzazione con UP200S è stata avviata a un'ampiezza dell'80%. Va notato che l'uso dell'argon ha due scopi: (1) la rimozione dell'ossigeno e (2) la creazione di cavitazioni ultrasoniche. Quindi un flusso continuo di argon sarebbe in linea di principio vantaggioso per la polimerizzazione, ma si è verificata un'eccessiva formazione di schiuma; la procedura che abbiamo seguito qui ha evitato questo problema ed è stata sufficiente per una polimerizzazione efficiente. I campioni sono stati prelevati periodicamente per monitorare la conversione mediante gravimetria, le distribuzioni di peso molecolare e/o le distribuzioni di dimensione delle particelle.
Raccomandazione sul dispositivo:
US200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Smeets, N. M. B.; E-Rramdani, M.; Van Hal, R. C. F.; Gomes Santana, S.; Quéléver, K.; Meuldijk, J.; Van Herk, JA. M.; Heuts, J. P. A. (2010): Una semplice via sonochemica in un solo passaggio per ottenere nanoparticelle funzionali di polimeri pelosi. Soft Matter, 6, 2010. 2392-2395.

HiPco-SWCNT

Applicazione a ultrasuoni:
Dispersione di HiPco-SWCNT con UP400S: in una fiala da 5 mL sono stati sospesi 0,5 mg di HiPcoTM SWCNT ossidati (0,04 mmol di carbonio) in 2 mL di acqua deionizzata con un processore a ultrasuoni. UP400S per ottenere una sospensione di colore nero (0,25 mg/mL di SWCNTs). A questa sospensione sono stati aggiunti 1,4 μL di una soluzione di PDDA (20 wt./%, peso molecolare = 100.000-200.000) e la miscela è stata mescolata al vortex per 2 minuti. Dopo un'ulteriore sonicazione a bagnomaria di 5 minuti, la sospensione di nanotubi è stata centrifugata a 5000g per 10 minuti. Il surnatante è stato prelevato per le misure AFM e successivamente funzionalizzato con siRNA.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Jung, A. (2007): Materiali funzionali basati su nanotubi di carbonio. Dissertazione della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Idrossiapatite bioceramica

Applicazione a ultrasuoni:
Per la sintesi di nano-HAP, una soluzione di 40 mL di 0,32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O è stato posto in un piccolo becher. Il pH della soluzione è stato quindi regolato a 9,0 con circa 2,5 ml di idrossido di ammonio. La soluzione è stata quindi sonicata con il processore a ultrasuoni. UP50H (50 W, 30 kHz) con sonotrodo MS7 (diametro del corno di 7 mm) impostato alla massima ampiezza del 100% per 1 ora. Al termine della prima ora una soluzione di 60 mL di 0,19M [KH₂OP₄] è stato poi aggiunto lentamente, a gocce, alla prima soluzione mentre veniva sottoposto a una seconda ora di irradiazione a ultrasuoni. Durante il processo di miscelazione, il valore del pH è stato controllato e mantenuto a 9 mentre il rapporto Ca/P è stato mantenuto a 1,67. La soluzione è stata poi filtrata mediante centrifugazione (~2000 g), dopodiché il precipitato bianco risultante è stato proporzionato in una serie di campioni per il trattamento termico. Sono stati realizzati due set di campioni, il primo composto da dodici campioni per il trattamento termico in forno a tubi e il secondo composto da cinque campioni per il trattamento a microonde.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP50H
Riferimento/ Documento di ricerca:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): Influenza termica e ultrasonica nella formazione di bioceramica di idrossiapatite su scala nanometrica. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083-2095.

Idrossiapatite di calcio ridotta e dispersa con gli ultrasuoni

WS inorganici simili a fullereni₂ nanoparticelle

Applicazione a ultrasuoni:
Ultrasuoni durante l'elettrodeposizione di fullereni inorganici (IF)-simili a WS₂ nanoparticelle in una matrice di nichel porta a un rivestimento più uniforme e compatto. Inoltre, l'applicazione degli ultrasuoni ha un effetto significativo sulla percentuale in peso delle particelle incorporate nel deposito metallico. Così, la percentuale in peso di IF-WS₂ nella matrice di nichel aumenta dal 4,5% in peso (nei film cresciuti solo con agitazione meccanica) a circa il 7% in peso (nei film preparati con sonicazione a 30 W cm^-2 dell'intensità degli ultrasuoni).
Ni/IF-WS₂ I rivestimenti nanocompositi sono stati depositati elettroliticamente da un bagno standard di nichel Watts a cui sono stati aggiunti rivestimenti IF-WS di grado industriale.₂ (fullereni inorganici-WS₂) sono state aggiunte nanoparticelle.
Per l'esperimento, IF-WS₂ è stato aggiunto agli elettroliti di nichel Watts e le sospensioni sono state agitate intensamente con un agitatore magnetico (300 rpm) per almeno 24 ore a temperatura ambiente prima degli esperimenti di codeposizione. Immediatamente prima del processo di elettrodeposizione, le sospensioni sono state sottoposte a un pretrattamento a ultrasuoni di 10 minuti per evitare agglomerazioni. Per l'irradiazione a ultrasuoni, un UP200S L'ultrasuonatore a sonda con un sonotrodo S14 (diametro della punta di 14 mm) è stato regolato al 55% di ampiezza.
Per gli esperimenti di codeposizione sono state utilizzate celle di vetro cilindriche con volumi di 200 mL. I rivestimenti sono stati depositati su catodi piatti di acciaio dolce commerciale (grado St37) di 3 cm.². L'anodo era costituito da una lamina di nichel puro (3cm²) posizionato sul lato del recipiente, faccia a faccia con il catodo. La distanza tra anodo e catodo era di 4 cm. I substrati sono stati sgrassati, risciacquati in acqua distillata fredda, attivati in una soluzione di HCl al 15% (1 min.) e risciacquati nuovamente in acqua distillata. L'elettrodeposizione è stata effettuata a una densità di corrente costante di 5,0 A dm^-2 per 1 ora utilizzando un alimentatore DC (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350). Per mantenere una concentrazione uniforme di particelle nella soluzione sfusa, durante il processo di elettrodeposizione sono stati utilizzati due metodi di agitazione: l'agitazione meccanica con un agitatore magnetico (ω = 300 giri/min) situato sul fondo della cella e l'ultrasuonazione con un dispositivo a ultrasuoni a sonda. UP200S. La sonda a ultrasuoni (sonotrodo) è stata immersa direttamente nella soluzione dall'alto e posizionata con precisione tra l'elettrodo di lavoro e il controelettrodo in modo da non avere schermature. L'intensità degli ultrasuoni diretti al sistema elettrochimico è stata variata controllando l'ampiezza degli ultrasuoni. In questo studio, l'ampiezza della vibrazione è stata regolata al 25, 55 e 75% in modalità continua, corrispondente a un'intensità ultrasonica di 20, 30 e 40 W cm^-2 rispettivamente, misurati da un processore collegato a un misuratore di potenza a ultrasuoni (Hielscher Ultrasonics). La temperatura dell'elettrolita è stata mantenuta a 55◦C mediante un termostato. La temperatura è stata misurata prima e dopo ogni esperimento. L'aumento di temperatura dovuto all'energia ultrasonica non ha superato i 2-4◦C. Dopo l'elettrolisi, i campioni sono stati puliti a ultrasuoni in etanolo per 1 min. per rimuovere le particelle vagamente adsorbite dalla superficie.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S con tromba ad ultrasuoni / sonotrodo S14
Riferimento/ Documento di ricerca:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): Codeposizione di nanoparticelle inorganiche fullerene-like WS2 in una matrice di nichel elettrodepositata sotto l'influenza dell'agitazione ultrasonica. Electrochimica Acta 114, 2013. 859-867.

Sintesi del lattice

Applicazione a ultrasuoni:
Preparazione del lattice di P(St-BA)
Le particelle di lattice P(St-BA) di poli(stirene-r-butil-acrilato) P(St-BA) sono state sintetizzate mediante polimerizzazione in emulsione in presenza del tensioattivo DBSA. 1 g di DBSA è stato sciolto in 100 mL di acqua in un pallone a tre colli e il valore del pH della soluzione è stato regolato a 2,0. Nella soluzione di DBSA sono stati versati monomeri misti di 2,80 g di St e 8,40 g di BA con l'iniziatore AIBN (0,168 g). L'emulsione O/W è stata preparata mediante agitazione magnetica per 1 ora seguita da sonicazione con un UIP1000hd con corno a ultrasuoni (sonda/sonotrodo) per altri 30 minuti in bagno di ghiaccio. Infine, la polimerizzazione è stata condotta a 90° C in un bagno d'olio per 2 ore in atmosfera di azoto.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP1000hd
Riferimento/ Documento di ricerca:
Realizzazione di film conduttivi flessibili derivati da poli(3,4-etilendiossitiofene)epoli(acido stirenesolfonico) (PEDOT:PSS) su substrato di tessuto non tessuto. Chimica e fisica dei materiali 143, 2013. 143-148.
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Rimozione del piombo (sono-lisciviazione)

Applicazione a ultrasuoni:
Lisciviazione a ultrasuoni del piombo da terreni contaminati:
Gli esperimenti di lisciviazione ad ultrasuoni sono stati eseguiti con un apparecchio ad ultrasuoni UP400S con una sonda sonica in titanio (diametro 14 mm), che opera a una frequenza di 20 kHz. La sonda a ultrasuoni (sonotrodo) è stata calibrata calorimetricamente con l'intensità degli ultrasuoni impostata a 51 ± 0,4 W cm^-2 per tutti gli esperimenti di lisciviazione al suono. Gli esperimenti di sono-lisciviazione sono stati termostatati utilizzando una cella di vetro a fondo piatto a 25 ± 1°C. Come soluzioni di lisciviazione del suolo (0,1 l) sottoposte a sonicazione sono stati utilizzati tre sistemi: 6 mL di 0,3 mol L^-2 di soluzione di acido acetico (pH 3,24), soluzione di acido nitrico al 3% (v/v) (pH 0,17) e un tampone di acido acetico/acetato (pH 4,79) preparato mescolando 60mL 0di 0,3 mol L^-1 acido acetico con 19 mL 0,5 mol L^-1 NaOH. Dopo il processo di sono-leaching, i campioni sono stati filtrati con carta da filtro per separare la soluzione di percolato dal suolo, seguita dall'elettrodeposizione di piombo della soluzione di percolato e dalla digestione del suolo dopo l'applicazione degli ultrasuoni.
Gli ultrasuoni si sono dimostrati uno strumento prezioso per migliorare la lisciviazione del piombo dal suolo inquinato. Gli ultrasuoni sono anche un metodo efficace per la rimozione quasi totale del piombo lisciviato dal suolo, che risulta così molto meno pericoloso.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S con sonotrodo H14
Riferimento/ Documento di ricerca:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Lisciviazione a ultrasuoni e trattamento elettrochimico combinati per la rimozione del piombo dal suolo. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195-199.

Preparazione della sospensione di nanoparticelle

Applicazione a ultrasuoni:
Per preparare le sospensioni di nanoparticelle sono state utilizzate polveri di nTiO2 (5nm al microscopio elettronico a trasmissione (TEM)) e nZnO (20nm al TEM) e polveri di nTiO2 (3-4nm al TEM) e nZnO (3-9nm al TEM) rivestite di polimeri. La forma cristallina delle NPs era anatasio per l'nTiO2 e amorfa per l'nZnO.
0.1 g di polvere di nanoparticelle è stato pesato in un becher da 250 ml contenente alcune gocce di acqua deionizzata (DI). Le nanoparticelle sono state quindi mescolate con una spatola in acciaio inossidabile e il becker è stato riempito con acqua DI fino a 200 mL, agitato e quindi sottoposto a ultrasuoni per 60 sec. al 90% di ampiezza con il sistema Hielscher. UP200S con un processore a ultrasuoni, ottenendo una sospensione stock di 0,5 g/L. Tutte le sospensioni stock sono state conservate per un massimo di due giorni a 4°C.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S o UP200St
Riferimento/ Documento di ricerca:
Petosa, A. R. (2013): Trasporto, deposizione e aggregazione di nanoparticelle di ossido metallico in mezzi porosi granulari saturi: ruolo della chimica dell'acqua, della superficie del collettore e del rivestimento delle particelle. Dissertazione McGill University Montreal, Quebec, Canada 2013. 111-153.
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Precipitazione di nanoparticelle di magnetite

Applicazione a ultrasuoni:
La magnetite (Fe₃O₄) sono prodotte per co-precipitazione di una soluzione acquosa di cloruro di ferro (III) esaidrato e solfato di ferro (II) eptaidrato con un rapporto molare Fe3+/Fe2+ = 2:1. La soluzione di ferro viene precipitata con idrossido di ammonio e idrossido di sodio concentrati. La soluzione di ferro viene precipitata rispettivamente con idrossido di ammonio e idrossido di sodio concentrati. La reazione di precipitazione avviene sotto irradiazione ultrasonica, alimentando i reagenti attraverso la zona caviale nella camera del reattore a flusso continuo a ultrasuoni. Per evitare qualsiasi gradiente di pH, il precipitante deve essere pompato in eccesso. La distribuzione granulometrica della magnetite è stata misurata utilizzando la spettroscopia di correlazione fotonica. La miscelazione indotta dagli ultrasuoni riduce la dimensione media delle particelle da 12-14 nm a circa 5-6 nm.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP1000hd con reattore a cella a flusso
Riferimento/ Documento di ricerca:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid. ICVT, TU-Clausthal. Poster presentato alla Riunione annuale GVC 2004.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): Parametri operativi di un reattore continuo di precipitazione sonochimica. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. Aprile 2006.
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Polveri di nichel

Applicazione a ultrasuoni:
Preparazione di una sospensione di polveri di Ni con un polielettrolita a pH basico (per prevenire la dissoluzione e promuovere lo sviluppo di specie arricchite di NiO in superficie), polielettrolita a base acrilica e idrossido di tetrametilammonio (TMAH).
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Mora, M.; Lennikov, V.; Amaveda, H.; Angurel, L. A.; de la Fuente, G. F.; Bona, M. T.; Mayoral, C.; Andres, J. M.; Sanchez-Herencia, J. (2009): Realizzazione di rivestimenti superconduttori su piastrelle di ceramica strutturale. Superconduttività applicata 19/3, 2009. 3041-3044.

PBS – Sintesi delle nanoparticelle di solfuro di piombo

Applicazione a ultrasuoni:
A temperatura ambiente, 0,151 g di acetato di piombo (Pb(CH3COO)2.3H2O) e 0,03 g di TAA (CH3CSNH2) sono stati aggiunti a 5mL di liquido ionico, [EMIM] [EtSO4], e a 15mL di acqua bidistillata in un becher da 50mL sottoposto a irraggiamento ultrasonico con un UP200S per 7 minuti. La punta della sonda a ultrasuoni/ sonotrodo S1 è stata immersa direttamente nella soluzione di reazione. La sospensione formatasi, di colore marrone scuro, è stata centrifugata per eliminare il precipitato e lavata due volte rispettivamente con acqua bidistillata ed etanolo per rimuovere i reagenti non reagiti. Per studiare l'effetto degli ultrasuoni sulle proprietà dei prodotti, è stato preparato un altro campione comparativo, mantenendo costanti i parametri di reazione, ad eccezione del fatto che il prodotto è stato preparato in agitazione continua per 24 ore senza l'ausilio dell'irradiazione ultrasonica.
Per la preparazione di nanoparticelle di PbS è stata proposta la sintesi assistita da ultrasuoni in liquido ionico acquoso a temperatura ambiente. Questo metodo verde, a temperatura ambiente e rispettoso dell'ambiente, è veloce e privo di modelli, accorcia notevolmente i tempi di sintesi ed evita le complicate procedure sintetiche. I nanocluster preparati mostrano un enorme blue shift di 3,86 eV che può essere attribuito alle dimensioni molto piccole delle particelle e all'effetto di confinamento quantistico.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Preparazione e caratterizzazione facile e a temperatura ambiente di nanoparticelle di PbS in liquido ionico acquoso [EMIM][EtSO4] mediante irradiazione a ultrasuoni. Bollettino della Società Chimica Coreana 29/1, 2008. 53-56.

Nanotubi purificati

Applicazione a ultrasuoni:
I nanotubi purificati sono stati poi sospesi in 1,2-dicloroetano (DCE) mediante sonicazione con un dispositivo a ultrasuoni ad alta potenza. UP400S, 400 W, 24 kHz) in modalità pulsata (cicli) per ottenere una sospensione di colore nero. I fasci di nanotubi agglomerati sono stati successivamente rimossi in una fase di centrifugazione per 5 minuti a 5000 rpm.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Witte, P. (2008): Fullereni anfifilici per applicazioni biomediche e optoelettroniche. Dissertazione della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

Composito SAN/CNTs

Applicazione a ultrasuoni:
Per disperdere i CNT nella matrice SAN, è stato utilizzato un Hielscher UIS250V con sonotrodo per la sonicazione a sonda. I CNT sono stati dispersi in 50 ml di acqua distillata mediante sonicazione per circa 30 minuti. Per stabilizzare la soluzione, è stato aggiunto SDS in ragione di ~1% della soluzione. Successivamente, la dispersione acquosa di CNTs ottenuta è stata combinata con la sospensione polimerica e mescolata per 30 minuti con l'agitatore meccanico Heidolph RZR 2051, quindi ripetutamente sonicata per 30 minuti. Per l'analisi, le dispersioni SAN contenenti diverse concentrazioni di CNT sono state colate in forme di teflon ed essiccate a temperatura ambiente per 3-4 giorni.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIS250v
Riferimento/ Documento di ricerca:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Nanocompositi stirene-acrilato/nanotubi di carbonio: proprietà meccaniche, termiche ed elettriche. In: Atti dell'Accademia Estone delle Scienze 61/3, 2012. 172-177.

Nanopolvere di carburo di silicio (SiC)

Applicazione a ultrasuoni:
La nanopolvere di carburo di silicio (SiC) è stata deagglomerata e distribuita nella soluzione di tetra- idrofurano della vernice utilizzando un Hielscher. UP200S processore a ultrasuoni ad alta potenza, funzionante con una densità di potenza acustica di 80 W/cm². La deagglomerazione del SiC è stata inizialmente effettuata in solvente puro con un po' di detergente, quindi sono state aggiunte porzioni di vernice. L'intero processo ha richiesto 30 minuti e 60 minuti nel caso dei campioni preparati per la verniciatura a immersione e la serigrafia, rispettivamente. Durante l'ultrasonificazione è stato assicurato un adeguato raffreddamento della miscela per evitare l'ebollizione del solvente. Dopo gli ultrasuoni, il tetraidrofurano è stato evaporato in un evaporatore rotante e l'indurente è stato aggiunto alla miscela per ottenere una viscosità adeguata per la stampa. La concentrazione di SiC nel composito risultante era del 3% in peso nei campioni preparati per il rivestimento per immersione. Per la stampa serigrafica, sono stati preparati due lotti di campioni, con un contenuto di SiC dell'1 – 3% in peso per i test preliminari di usura e attrito e 1,6 – 2,4% in peso per la messa a punto dei compositi sulla base dei risultati dei test di usura e attrito.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): Tenditore di filato elastico con un modello di nanocomposito antiusura non continuo. Fibre & Tessili in Europa orientale 17/1, 2009. 91-96.

SWNT Nanotubi di carbonio a parete singola

Applicazione a ultrasuoni:
Sintesi sonica: 10 mg di SWNT e 30 ml di soluzione 2%MCB 10 mg di SWNT e 30 ml di soluzione 2%MCB, UP400S Intensità di sonicazione: 300 W/cm2, durata della sonicazione: 5h
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): Un modo semplice per reagire chimicamente i nanotubi di carbonio a parete singola con materiali organici utilizzando gli ultrasuoni. Nano Letters 1/ 7, 2001. 361-363.

SWCNT tiolati

Applicazione a ultrasuoni:
25 mg di SWCNT tiolati (2,1 mmol di carbonio) sono stati sospesi in 50 mL di acqua deionizzata utilizzando un processore a ultrasuoni da 400W (UP400S). Successivamente la sospensione è stata data alla soluzione di Au(NP) appena preparata e la miscela è stata agitata per 1h. Le Au(NP)-SWCNT sono state estratte per microfiltrazione (nitrato di cellulosa) e lavate accuratamente con acqua deionizzata. Il filtrato era di colore rosso, poiché le piccole Au(NP) (diametro medio ≈ 13 nm) potevano passare efficacemente la membrana filtrante (dimensione dei pori 0,2μm).
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S
Riferimento/ Documento di ricerca:
Jung, A. (2007): Materiali funzionali basati su nanotubi di carbonio. Dissertazione della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / composito di perlite

Applicazione a ultrasuoni:
I materiali compositi TiO2/perlite sono stati preparati. Inizialmente, 5 mL di isopropossido di titanio (TIPO), Aldrich 97%, sono stati sciolti in 40 mL di etanolo, Carlo Erba, e agitati per 30 minuti. Quindi sono stati aggiunti 5 g di perlite e la dispersione è stata agitata per 60 minuti. La miscela è stata ulteriormente omogeneizzata utilizzando il sonicatore a punta di ultrasuoni UIP1000hd. È stata applicata un'energia totale di 1 Wh per un tempo di sonicazione di 2 minuti. Infine, lo slurry è stato diluito con etanolo per ottenere 100 mL di sospensione e il liquido ottenuto è stato nominato soluzione precursore (PS). La PS preparata era pronta per essere processata attraverso il sistema di pirolisi a fiamma.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP1000hd
Riferimento/ Documento di ricerca:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou, T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): Sintesi in un solo passaggio di compositi TiO2/Perlite mediante pirolisi a fiamma e loro comportamento fotocatalitico. International Journal of Photoenergy 2013.

Gli ultrasuoni potenti accoppiati ai liquidi generano un'intensa cavitazione. Gli effetti cavitazionali estremi creano impasti di polveri sottili con particelle di dimensioni submicroniche e nanometriche. Inoltre, l'area superficiale delle particelle viene attivata. L'impatto di microgetti e onde d'urto e le collisioni interparticellari hanno effetti sostanziali sulla composizione chimica e sulla morfologia fisica dei solidi, che possono migliorare notevolmente la reattività chimica di polimeri organici e solidi inorganici.

“Le condizioni estreme all'interno delle bolle che collassano producono specie altamente reattive che possono essere utilizzate per vari scopi, ad esempio l'avvio della polimerizzazione senza l'aggiunta di iniziatori. Come altro esempio, la decomposizione sonochemica di precursori organometallici volatili in solventi ad alto punto di ebollizione produce materiali nanostrutturati in varie forme con elevate attività catalitiche. Metalli, leghe, carburi e solfuri nanostrutturati, colloidi nanometrici e catalizzatori supportati nanostrutturati possono essere preparati attraverso questa via generale.”

[Suslick/ Price 1999: 323].

Letteratura/riferimenti

• Suslick, K. S.; Price, G. J. (1999): Applicazioni degli ultrasuoni alla chimica dei materiali. Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 1999. 295-326.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): CrPS4 esfoliato con promettente fotoconduttività. Small Vol.16, Issue1. 9 gennaio 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonoframmentazione dei cristalli molecolari. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530-14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Influenza termica e ultrasonica nella formazione di bioceramica a base di idrossiapatite su scala nanometrica. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083-2095.