超音波処理を伴う水性懸濁液中に分散したナノダイヤモンド

ナノダイヤモンド分散液は、超音波分散機を使用して効率的かつ迅速に製造されています。ナノダイヤモンドの超音波脱凝集および分散は、水性懸濁液中で確実に行うことができる。超音波分散技術は、pH変更のために塩を使用し、それによって工業規模で容易に使用することができる容易で、安価で、汚染物質のない技術である。

ナノダイヤモンドは、ヒールシャー超音波装置を使用して効率的かつ確実に分散することができます。

ナノダイヤモンドの超音波フライス加工と分散はどのように機能しますか?

超音波分散は、ナノダイヤモンド自体を粉砕媒体として使用する。高出力超音波によって生成された音響キャビテーションは、高速液体の流れを作り出します。これらの液体流は、スラリー中の粒子(ダイヤモンドなど)を加速し、粒子が最大280km / sと衝突し、微細なナノサイズの粒子に粉砕します。これにより、超音波粉砕および分散は、ナノダイヤモンドを広いpH範囲のコロイド水溶液中で安定なナノサイズの粒子に確実に脱凝集させる、容易で安価で汚染物質のない技術となる。塩(塩化ナトリウム)は、水性スラリー中のナノダイヤモンドを安定化するために利用される。

超音波ナノダイヤモンドフライス加工はビーズミルに優れています

プローブ型超音波処理器は非常に効果的なミルであり、工業規模でナノダイヤモンド懸濁液の大規模生産のための確立された粉砕技術です。超音波ミルはナノダイヤモンドを粉砕媒体として使用するので、例えばジルコニアビーズからの粉砕媒体による汚染は完全に回避される。代わりに、超音波キャビテーション力は、ナノダイヤモンドが互いに激しく衝突し、均一なナノサイズに分解するように粒子を加速する。この超音波誘発粒子間衝突は、均一に分布したナノ分散液を製造するための非常に効率的で信頼性の高い方法です。
超音波分散および脱凝集法は、pH調節および超音波分散の安定化のために、塩化ナトリウムまたはスクロースなどの水溶性、無毒、および非汚染性添加剤を使用する。塩化ナトリウムまたはスクロースのこれらの結晶構造は、超音波粉砕手順をサポートすることにより、粉砕媒体として追加的に作用する。粉砕プロセスが完了すると、この添加剤は水で簡単にすすぐだけで簡単に除去でき、これはプロセスセラミックビーズに比べて顕著な利点です。アトライターなどの従来のビーズミリングでは、不溶性のセラミックミリング媒体(ボール、ビーズ、真珠など)が使用され、その研磨残渣が最終分散液を汚染します。粉砕媒体によって引き起こされる汚染の除去には、複雑な後処理が必要であり、時間とコストがかかります。

超音波分散技術は、狭い粒度分布を有する水性ナノダイヤモンド懸濁液を効果的に生成する。
(研究とグラフィック:©Turcheniukら、2016年)

超音波ナノダイヤモンド分散のための例示的なプロトコル

水中のナノダイヤモンドの塩支援超音波脱凝集:
10gの塩化ナトリウムと0.250gのナノダイヤモンド粉末の混合物を磁器乳鉢および乳棒を用いて手で短時間粉砕し、5mLのDI水と共に20mLのガラスバイアルに入れた。調製したサンプルを、プローブ型超音波処理器を用いて、60%の出力電力および50%のデューティサイクルで100分間超音波処理した。超音波処理後、サンプルを2つの50mLプラスチックファルコン遠心管の間で均等に分割し、全容量100mL(2×50mL)までの蒸留水に分散させた。その後、各サンプルをエッペンドルフの遠心分離機5810-Rを用いて4000rpm、25°Cで10分間遠心分離し、透明な上清を廃棄しました。次いで、湿ったND沈殿物を蒸留水(全量100mL)に再分散させ、12000rpmおよび25°Cで1時間2回遠心分離した。もう一度透明な上清を廃棄し、湿ったナノダイヤモンド沈殿物を、今度は特性評価のために5mLの蒸留水に再分散させた。標準的なAgNO3アッセイはClの完全な欠如を示しました ^- 塩支援超音波脱離凝集ナノダイヤモンドでは、上記のように蒸留水で2回洗浄した。サンプルからの水の蒸発後、黒色固体ナノダイヤモンド「チップ」の形成が、約200mgまたは初期のナノダイヤモンド質量の80%の収率で観察された。(下の写真を参照)
(cf. トゥルチェニウクら、2016年)

超音波分散ナノダイヤモンドの乾燥サンプル。
(研究とグラフィック:©Turcheniukら、2016年)

ナノダイヤモンド分散液のための高性能超音波装置

ヒールシャー超音波設計、製造、ナノダイヤモンドスラリー、研磨媒体、ナノ複合材料の製造などのヘビーデューティアプリケーションのための高性能超音波粉砕および分散装置を配布します。ヒールシャー超音波処理器は、水性コロイド懸濁液、ポリマー、樹脂、コーティング、および他の高性能材料にナノ材料を分散させるために世界中で使用されています。
ヒールシャー超音波分散機は、高粘度への低粘度の処理において信頼性と効率的です。投入材料と目標最終粒子サイズに応じて、超音波強度を正確に調整して最適なプロセス結果を得ることができます。
粘性ペースト、ナノ材料および高固体濃度を処理するために、超音波分散機は連続的に高い振幅を生成することができなければならない。ヒールシャー超音波’ 産業用超音波プロセッサは、全負荷下での連続動作で非常に高い振幅を提供することができます。最大200μmの振幅は、24/7動作で簡単に実行できます。高振幅で超音波分散機を操作し、振幅を正確に調整するオプションは、高度に充填されたナノスラリー、ナノ強化ポリマー混合物およびナノ複合材料の最適な配合のために超音波プロセス条件を適応させるために必要です。
超音波振幅のほかに、圧力は別の非常に重要なプロセスパラメータです。高い圧力下では、超音波キャビテーションの強度とそのせん断力が強くなります。ヒールシャーの超音波反応器は、それによって激化超音波処理結果を得ることができます。
プロセス監視とデータ記録は、継続的なプロセス標準化と製品品質にとって重要です。プラグ可能な圧力および温度センサーは、超音波分散プロセスを監視および制御するために超音波発生器に配線します。超音波エネルギー(正味+合計)、温度、圧力、時間などのすべての重要な処理パラメータは自動的にプロトコル化され、内蔵のSDカードに保存されます。自動的に記録されたプロセスデータにアクセスすることにより、以前の超音波処理実行を修正し、プロセス結果を評価することができます。
もう一つのユーザーフレンドリーな機能は、当社のデジタル超音波システムのブラウザのリモートコントロールです。リモートブラウザコントロールを介して、どこからでもリモートで超音波プロセッサを起動、停止、調整、監視することができます。
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下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：