როგორ მივიღოთ ნანოსითხეები

ნანოჟიდი არის ინჟინრული სითხე, რომელიც შედგება ნანონაწილაკების შემცველი საბაზისო სითხისგან. ნანოჟიდების სინთეზისთვის საჭიროა ეფექტური და საიმედო ჰომოგენიზაციისა და დეაგლომერაციის ტექნიკა, რათა უზრუნველყოფილ იქნას ერთგვაროვანი დისპერსიის მაღალი ხარისხი. ულტრაბგერითი დისპერგატორები არის უპირატესი ტექნოლოგია შესანიშნავი მახასიათებლების მქონე ნანოჟიდების წარმოებისთვის. ულტრაბგერითი დისპერსია გამოირჩევა ეფექტურობით, სისწრაფით, სიმარტივით, საიმედოობით და მოხმარების სიმარტივით.

რა არის ნანოჟიდები?

ნანოჟიდი არის სითხე, რომელიც შეიცავს ნანოზომის ნაწილაკებს (≺100nm), რომლებსაც ჩვეულებრივ ნანონაწილაკებს უწოდებენ. ნანოჟიდებში გამოყენებული ნანონაწილაკები, როგორც წესი, მზადდება ლითონებისგან, ოქსიდებისგან, კარბიდებისგან ან ნახშირბადის ნანომილაკებისგან. ეს ნანონაწილაკები დისპერგირდება საბაზისო სითხეში (მაგ., წყალი, ზეთი და ა.შ.) იმისთვის, რომ მივიღოთ ინჟინრული კოლოიდური სუსპენზია, ანუ ნანოჟიდი. ნანოჟიდები ავლენენ გაძლიერებულ თერმოფიზიკურ თვისებებს, როგორიცაა თბოგამტარობა, თბოდიფუზიურობა, სიბლანტე და კონვექციური სითბოგადაცემის კოეფიციენტები, საბაზისო სითხის მასალის თვისებებთან შედარებით.
ნანოჟიდების ერთ-ერთი გავრცელებული გამოყენებაა მათი, როგორც მაცივრის ან რეფრიჟერანტის გამოყენება. ტრადიციულ მაცივრებში (როგორიცაა წყალი, ზეთი, ეთილენგლიკოლი, პოლიალფაოლეფინი და ა.შ.) ნანონაწილაკების დამატებით, ტრადიციული მაცივრების თერმული თვისებები იზრდება.

• გაგრილება / სითბოგამტარი სითხეები
• საპოხი მასალები
• ბიომედიცინური გამოყენება

ნანოჟიდების დამზადება ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორით

ნანოჟიდების მიკროსტრუქტურაზე შეიძლება გავლენა იქონიოს და მისი მანიპულირება მოხდეს ყველაზე შესაფერისი ჰომოგენიზაციის ტექნოლოგიისა და დამუშავების პარამეტრების გამოყენებით. ულტრაბგერითი დისპერსია დადასტურდა, როგორც მაღალეფექტური და საიმედო ტექნიკა ნანოჟიდების მომზადებისთვის. ულტრაბგერითი დისპერგატორები გამოიყენება კვლევასა და მრეწველობაში ნანონაწილაკების სინთეზისთვის, დაფქვისთვის, დისპერსიისთვის და ჰომოგენიზაციისთვის მაღალი ერთგვაროვნებით და ნაწილაკების ზომის ვიწრო განაწილებით. ნანოჟიდების სინთეზისთვის დამუშავების პარამეტრები მოიცავს ულტრაბგერითი ენერგიის შეყვანას, ულტრაბგერით ამპლიტუდას, ტემპერატურას, წნევას და მჟავიანობას. გარდა ამისა, მნიშვნელოვანი ფაქტორებია რეაგენტებისა და დანამატების ტიპები და კონცენტრაციები, ასევე ის თანმიმდევრობა, რომლითაც დანამატები ემატება ხსნარს.
ცნობილია, რომ ნანოჟიდების თვისებები ძლიერ არის დამოკიდებული ნანომასალების სტრუქტურასა და ფორმაზე. ამიტომ, ნანოჟიდების კონტროლირებადი მიკროსტრუქტურების მიღება არის მთავარი ფაქტორი, რომელიც ხელს უწყობს ნანოჟიდების ფუნქციურობასა და ხარისხს. ოპტიმიზებული ულტრაბგერითი დამუშავების პარამეტრების გამოყენება, როგორიცაა ამპლიტუდა, წნევა, ტემპერატურა და ენერგიის შეყვანა (Ws/mL), არის გასაღები სტაბილური, ერთგვაროვანი მაღალხარისხოვანი ნანოჟიდის წარმოებისთვის. ულტრაბგერითი დამუშავება წარმატებით შეიძლება იქნას გამოყენებული ნაწილაკების დეაგლომერაციისა და ცალკეული დისპერგირებული ნანონაწილაკების მიღებისთვის. უფრო მცირე ნაწილაკების ზომის შემთხვევაში, ბრაუნის მოძრაობა (ბრაუნის სიჩქარე), ასევე ნაწილაკთაშორისი ურთიერთქმედებები იზრდება და იწვევს უფრო სტაბილურ ნანოჟიდებს. Hielscher ულტრაბგერითი სონიკატორები საშუალებას აძლევს ზუსტად კონტროლირდეს ყველა მნიშვნელოვანი დამუშავების პარამეტრი, შეუძლიათ უწყვეტი მუშაობა მაღალ ამპლიტუდებზე (24/7/365) და მოიცავს ავტომატურ მონაცემთა პროტოკოლირებას ყველა ულტრაბგერითი დამუშავების ციკლის მარტივი შეფასებისთვის.

ულტრაბგერითად დისპერგირებული ნანოზომის სილიკა

ულტრაბგერითი დამუშავება აუმჯობესებს ნანოჟიდების სტაბილურობას

ნანოჟიდებისთვის, ნანონაწილაკების აგლომერაცია იწვევს არა მხოლოდ დალექვასა და მიკროარხების ჩაკეტვას, არამედ ნანოჟიდების თბოგამტარობის შემცირებას. ულტრაბგერითი დეაგლომერაცია და დისპერსია ფართოდ გამოიყენება მასალათმცოდნეობასა და მრეწველობაში. ულტრაბგერითი დამუშავება არის დადასტურებული ტექნიკა სტაბილური ნანოდისპერსიების მოსამზადებლად ერთგვაროვანი ნანონაწილაკების განაწილებითა და დიდი სტაბილურობით. ამიტომ, Hielscher ულტრაბგერითი დისპერგატორები არის სასურველი ტექნოლოგია, როდესაც საქმე ეხება ნანოჟიდების წარმოებას.

ულტრაბგერითად წარმოებული ნანოჟიდები კვლევებში

კვლევებმა შეისწავლეს ულტრაბგერითი დამუშავებისა და ულტრაბგერითი პარამეტრების გავლენა ნანოჟიდების მახასიათებლებზე. წაიკითხეთ მეტი ულტრაბგერითი ნანოჟიდების მომზადების შესახებ სამეცნიერო ნაშრომებზე.

ულტრაბგერითი ეფექტები Al2O3 ნანოჟიდების მომზადებაზე

Noroozi et al. (2014) აღმოაჩინეს, რომ “უფრო მაღალი ნაწილაკების კონცენტრაციის დროს, ულტრაბგერითი დამუშავების შედეგად მიღებული იქნა ნანოჟიდების თბოდიფუზიურობის უფრო დიდი გაძლიერება. გარდა ამისა, უფრო მაღალი სტაბილურობა და თბოდიფუზიურობის გაძლიერება მიღებულ იქნა ნანოჟიდების ულტრაბგერითი დამუშავებით უფრო მაღალი სიმძლავრის მქონე პრობული სონიკატორით გაზომვამდე.” თბოდიფუზიურობის გაძლიერება უფრო დიდი იყო უფრო მცირე ზომის ნანონაწილაკებისთვის. ეს იმის გამო, რომ მცირე ნაწილაკებს აქვთ უფრო მაღალი ეფექტური ზედაპირის ფართობის მოცულობის შეფარდება. შესაბამისად, მცირე ნაწილაკებმა ხელი შეუწყეს სტაბილური ნანოჟიდის ფორმირებას და ულტრაბგერითი პრობით ულტრაბგერითმა დამუშავებამ მნიშვნელოვანი გავლენა იქონია თბოდიფუზიურობაზე. (Noroozi et al. 2014)

ნაბიჯ-ნაბიჯ ინსტრუქცია Al2O3-წყლის ნანოჟიდების ულტრაბგერითი წარმოებისთვის

პირველ რიგში, გაზომეთ Al2O3 ნანონაწილაკების მასა ციფრული ელექტრონული სასწორით. შემდეგ, ნელ-ნელა ჩაასხით Al2O3 ნანონაწილაკები გაზომილ დისტილირებულ წყალში და აურიეთ Al2O3-წყლის ნარევი. ულტრაბგერითად დამუშავეთ ნარევი უწყვეტად 1h განმავლობაში ულტრაბგერითი პრობული ტიპის მოწყობილობით UP400S (400W, 24kHz, იხ. სურათი მარცხნივ) ნანონაწილაკების ერთგვაროვანი დისპერსიის მისაღებად დისტილირებულ წყალში. ნანოჟიდები შეიძლება მომზადდეს სხვადასხვა წილებში (0,1%, 0,5% და 1%). საჭირო არ არის სურფაქტანტი ან pH ცვლილებები. (Isfahani et al., 2013)

ულტრაბგერითად მორგებული წყალხსნარად ZnO ნანოჟიდები

Elcioglu et al. (2021) თავიანთ სამეცნიერო კვლევაში აცხადებენ, რომ “ულტრაბგერითი დამუშავება არის აუცილებელი პროცესი ნანონაწილაკების სწორი დისპერსიისთვის საბაზისო სითხეში და სტაბილურობისთვის, ასევე რეალური გამოყენებისთვის ოპტიმალური თვისებებისთვის.” მათ გამოიყენეს ულტრაბგერითი სონიკატორი UP200Ht ZnO / წყლის ნანოჟიდების წარმოებისთვის. ულტრაბგერითმა დამუშავებამ ცალსახა გავლენა იქონია წყალხსნარი ZnO ნანოჟიდის ზედაპირულ დაძაბულობაზე. მკვლევრების დასკვნებიდან გამომდინარეობს, რომ ზედაპირული დაძაბულობა, ნანოფილმის ფორმირება და ნებისმიერი ნანოჟიდის სხვა დაკავშირებული მახასიათებლები შეიძლება იყოს მორგებული და დახვეწილი შესაბამისი ულტრაბგერითი დამუშავების პირობებში.

ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ნანოჟიდების წარმოებისთვის

Hielscher Ultrasonics აპროექტებს, აწარმოებს და ავრცელებს მაღალეფექტურ ულტრაბგერით დისპერგატორებს ჰომოგენიზაციისა და დეაგლომერაციის ყველა სახის გამოყენებისთვის. როდესაც საქმე ეხება ნანოჟიდების წარმოებას, ზუსტი ულტრაბგერითი დამუშავების კონტროლი და ნანონაწილაკების სუსპენზიის საიმედო ულტრაბგერითი დამუშავება გადამწყვეტია.
Hielscher Ultrasonics-ის პროცესორები გაძლევთ სრულ კონტროლს ყველა მნიშვნელოვან დამუშავების პარამეტრზე, როგორიცაა ენერგიის შეყვანა, ულტრაბგერითი ინტენსივობა, ამპლიტუდა, წნევა, ტემპერატურა და შეკავების დრო. ამრიგად, შეგიძლიათ პარამეტრები დააყენოთ ოპტიმიზებულ პირობებში, რაც შემდგომში იწვევს მაღალხარისხოვან ნანოჟიდებს.

• ნებისმიერი მოცულობისთვის? სიმძლავრისთვის: Hielscher გთავაზობთ ულტრაბგერით სონიკატორებს და აქსესუარების ფართო პორტფოლიოს. ეს საშუალებას აძლევს შეადგინოთ იდეალური ულტრაბგერითი სისტემა თქვენი გამოყენებისა და წარმოების სიმძლავრისთვის. მცირე ვიალებიდან მილილიტრებით, ათასობით გალონი საათში მაღალი მოცულობის ნაკადებამდე, Hielscher გთავაზობთ შესაბამის ულტრაბგერით გადაწყვეტილებას თქვენი პროცესისთვის.
• გამძლეობა: ჩვენი ულტრაბგერითი სისტემები გამძლე და საიმედოა. ყველა Hielscher ულტრაბგერითი სონიკატორი შექმნილია 24/7/365 მუშაობისთვის და საჭიროებს ძალიან მცირე ტექნიკურ მომსახურებას.
• მოხმარების სიმარტივე: ჩვენი ულტრაბგერითი მოწყობილობების დახვეწილი პროგრამული უზრუნველყოფა საშუალებას აძლევს წინასწარ შეარჩიოთ და შეინახოთ ულტრაბგერითი დამუშავების პარამეტრები მარტივი და საიმედო ულტრაბგერითი დამუშავებისთვის. ინტუიციური მენიუ მარტივად ხელმისაწვდომია ციფრული ფერადი სახის ეკრანის მეშვეობით. დისტანციური ბრაუზერული კონტროლი საშუალებას გაძლევთ მართოთ და მონიტორინგი გაუწიოთ ნებისმიერი ინტერნეტ ბრაუზერის მეშვეობით. ავტომატური მონაცემთა ჩაწერა ინახავს ნებისმიერი ულტრაბგერითი დამუშავების ციკლის პროცესის პარამეტრებს ჩაშენებულ SD-ბარათზე.

ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი სონიკატორების მიახლოებითი დამუშავების სიმძლავრეზე: