ქსენების ულტრაბგერითი აქერცვლა

ქსენი არის ორგანზომილებიანი მონოელემენტური ნანომასალები არაჩვეულებრივი თვისებებით, როგორიცაა ძალიან მაღალი ზედაპირის ფართობი, ანიზოტროპული ფიზიკური/ქიმიური თვისებები, მათ შორის უმაღლესი ელექტროგამტარობა ან დაჭიმვის სიმტკიცე. ულტრაბგერითი აქერცვლა ან დელამინაცია ეფექტური და საიმედო ტექნიკაა ფენიანი წინამორბედი მასალებისგან ერთფენიანი 2D ნანოფურცლების წარმოებისთვის. ულტრაბგერითი აქერცვლა უკვე დადგენილია მაღალი ხარისხის ქსენის ნანოფურცლების წარმოებისთვის სამრეწველო მასშტაბით.

ქსენები – ერთფენიანი ნანოსტრუქტურები

ულტრაბგერითი აქერცლილი ბოროფენიქსენი არის ერთფენიანი (2D), მონოელემენტური ნანომასალები, რომლებსაც აქვთ გრაფენის მსგავსი სტრუქტურა, შიდა ფენის კოვალენტური ბმა და სუსტი ვან დერ ვაალსის ძალები ფენებს შორის. მასალების მაგალითები, რომლებიც ქსენების კლასის ნაწილია, არის ბოროფენი, სილიცინი, გერმანინი, სტანინი, ფოსფორენი (შავი ფოსფორი), არსენენი, ბისმუთენი და ტელურენი და ანტიმონენი. მათი ერთფენიანი 2D სტრუქტურის გამო, ქსენების ნანომასალები ხასიათდება ძალიან დიდი ზედაპირით, ასევე გაუმჯობესებული ქიმიური და ფიზიკური რეაქტიულობით. ეს სტრუქტურული მახასიათებლები აძლევს ქსენის ნანომასალებს შთამბეჭდავ ფოტონიკურ, კატალიზურ, მაგნიტურ და ელექტრონულ თვისებებს და ამ ნანოსტრუქტურებს ძალიან საინტერესოს ხდის მრავალი სამრეწველო გამოყენებისთვის. მარცხენა სურათზე ნაჩვენებია ულტრაბგერითი აქერცლილი ბოროფენის SEM გამოსახულებები.

ინფორმაციის მოთხოვნა




გაითვალისწინეთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


ულტრაბგერითი რეაქტორი 2D ნანოფურცლების სამრეწველო აქერცლისთვის, როგორიცაა ქსენები (მაგ. ბოროფენი, სილიცინი, გერმანინი, სტანინი, ფოსფორენი (შავი ფოსფორი), არსენენი, ბისმუთენი და ტელურენი და ანტიმონენი).

რეაქტორით 2000 ვატიანი ულტრაბგერითი UIP2000hdT ქსენების ნანოფურცლების ფართომასშტაბიანი აქერცლისთვის.

ქსენების ნანომასალების წარმოება ულტრაბგერითი დელამინაციის გამოყენებით

ფენოვანი ნანომასალების თხევადი ექსფოლაცია: ერთ ფენიანი 2D ნანოფურცლები წარმოებულია არაორგანული მასალებისგან ფენიანი სტრუქტურებით (მაგ., გრაფიტი), რომელიც შედგება თავისუფლად დაწყობილი მასპინძელი ფენებისგან, რომლებიც აჩვენებენ გალერეის ფენა-ფენა გაფართოებას ან შეშუპებას გარკვეული იონების და/ან გამხსნელების შერევით. აქერცვლა, რომლის დროსაც ფენოვანი ფაზა იყოფა ნანოფურცლებად, ჩვეულებრივ თან ახლავს შეშუპებას ფენებს შორის სწრაფად დასუსტებული ელექტროსტატიკური მიზიდულობის გამო, რომლებიც წარმოქმნიან ცალკეული 2D ფენების ან ფურცლების კოლოიდურ დისპერსიებს. (შდრ. Geng et al, 2013) ზოგადად ცნობილია, რომ შეშუპება აადვილებს აქერცვლას ულტრაბგერითი გამოკვლევით და იწვევს უარყოფითად დამუხტულ ნანოფურცლებს. ქიმიური წინასწარი დამუშავება ასევე აადვილებს აქერცვლას გამხსნელებში გაჟონვის საშუალებით. მაგალითად, ფუნქციონალიზაცია იძლევა სპირტებში ფენოვანი ორმაგი ჰიდროქსიდების (LDH) ექსფოლიაციის საშუალებას. (შდრ. Nicolosi et al., 2013)
ულტრაბგერითი აქერცლისთვის/დელამინაციისთვის ფენიანი მასალა ექვემდებარება გამხსნელში მძლავრ ულტრაბგერით ტალღებს. როდესაც ენერგიით მკვრივი ულტრაბგერითი ტალღები წყვილდება სითხეში ან შლაპში, ხდება აკუსტიკური ანუ ულტრაბგერითი კავიტაცია. ულტრაბგერითი კავიტაცია ხასიათდება ვაკუუმის ბუშტების კოლაფსით. ულტრაბგერითი ტალღები მოძრაობს სითხეში და წარმოქმნის მონაცვლეობით დაბალი წნევის / მაღალი წნევის ციკლებს. წუთიერი ვაკუუმის ბუშტები წარმოიქმნება დაბალი წნევის (იშვიათობის) ციკლის დროს და იზრდება სხვადასხვა დაბალი წნევის / მაღალი წნევის ციკლებზე. როდესაც კავიტაციის ბუშტი მიაღწევს იმ დონეს, რომ მას არ შეუძლია შთანთქა შემდგომი ენერგია, ბუშტი ძალადობრივად ფეთქდება და ქმნის ადგილობრივად ძალიან ენერგიულ პირობებს. კავიტაციური ცხელი წერტილი განისაზღვრება ძალიან მაღალი წნევით და ტემპერატურით, შესაბამისი წნევითა და ტემპერატურის განსხვავებებით, მაღალი სიჩქარით თხევადი ჭავლებით და ათვლის ძალებით. ეს სონომექანიკური და სონოქიმიური ძალები უბიძგებს გამხსნელს დაწყობილ ფენებს შორის და იშლება ფენიანი ნაწილაკების და კრისტალური სტრუქტურები, რითაც წარმოქმნის აქერცლილ ნანოფურცლებს. ქვემოთ მოყვანილი სურათების თანმიმდევრობა გვიჩვენებს აქერცვლის პროცესს ულტრაბგერითი კავიტაციის გზით.

ულტრაბგერითი გრაფენის აქერცვლა წყალში

ჩარჩოების მაღალსიჩქარიანი თანმიმდევრობა (a-დან f-მდე), რომელიც ასახავს გრაფიტის ფანტელის სონო-მექანიკურ აქერცვლას წყალში გამოყენებით UP200S, 200 W ულტრაბგერითი 3 მმ სონოტროდით. ისრებით ნაჩვენებია გაყოფის (აქერცლის) ადგილი კავიტაციის ბუშტებით, რომლებიც შეაღწევენ გაყოფას.
© ტიურნინა და სხვ. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

მოდელირებამ აჩვენა, რომ თუ გამხსნელის ზედაპირის ენერგია ფენიანი მასალის მსგავსია, ენერგეტიკული სხვაობა აქერცლილ და რეაგრეგირებულ მდგომარეობებს შორის იქნება ძალიან მცირე, რაც ამოიღებს ხელახალი აგრეგაციის მამოძრავებელ ძალას. ალტერნატიული მორევისა და თხრილის მეთოდებთან შედარებით, ულტრაბგერითი აგიტატორები უზრუნველყოფდნენ ენერგიის უფრო ეფექტურ წყაროს აქერცლისთვის, რაც იწვევს TaS-ის იონების ინტერკალაციის დახმარებით აქერცვლას.2, NbS2და MoS2, ასევე ფენიანი ოქსიდები. (შდრ. Nicolosi et al., 2013)

ულტრაბგერითი არის უაღრესად ეფექტური და საიმედო ინსტრუმენტი ნანოფურცლების თხევადი აქერცლისთვის, როგორიცაა გრაფენი და ქსენები.

ულტრაბგერითი თხევადი აქერცლილი ნანოფურცლების TEM გამოსახულებები: (A) გრაფენის ნანოფურცელი, რომელიც აქერცლებულია სონიკაციით გამხსნელ N-მეთილ-პიროლიდონში. (B) h-BN ნანოფურცელი, რომელიც აქერცლებულია ზონირებით გამხსნელ იზოპროპანოლში. (C) MoS2 ნანოფურცელი, რომელიც აქერცლებულია სონიკაციით წყლის ზედაპირულ ხსნარში.
(კვლევა და სურათები: ©Nicolosi et al., 2013)

ულტრაბგერითი სითხე-აქერცლის პროტოკოლები

ქსენების და სხვა ერთფენიანი ნანომასალების ულტრაბგერითი აქერცვლა და დელამინაცია ფართოდ იქნა შესწავლილი კვლევებში და წარმატებით გადავიდა სამრეწველო წარმოების ეტაპზე. ქვემოთ წარმოგიდგენთ არჩეულ აქერცვლას სონიკაციით.

ფოსფორის ნანოფლიქების ულტრაბგერითი ექსფოლიაცია

ფოსფორინი (ასევე ცნობილია როგორც შავი ფოსფორი, BP) არის 2D ფენიანი, მონოელემენტური მასალა, რომელიც წარმოიქმნება ფოსფორის ატომებისგან.
Passaglia-ს და სხვ. (2018), ნაჩვენებია ფოსფორენ - მეთილის მეთაკრილატის სტაბილური სუსპენზიების მომზადება bP-ის თხევადი ფაზის ექსფოლიაციის (LPE) დახმარებით, MMA-ს თანდასწრებით, რასაც მოჰყვება რადიკალური პოლიმერიზაცია. მეთილის მეთაკრილატი (MMA) არის თხევადი მონომერი.

პროტოკოლი ფოსფორინის ულტრაბგერითი თხევადი ექსფოლიაციისთვის

MMA_bPn, NVP_bPn და Sty_bPn სუსპენზია მიღებული იქნა LPE-ით ერთადერთი მონომერის თანდასწრებით. ტიპიურ პროცედურაში, ~5 მგ bP, ფრთხილად დაქუცმაცებული ნაღმტყორცნებში, ჩასვეს სინჯარაში და შემდეგ დაემატა შეწონილი რაოდენობა MMA, Sty ან NVP. მონომერის bP სუსპენზია 90 წუთის განმავლობაში გაჟღენთილი იყო Hielscher Ultrasonics ჰომოგენიზატორის გამოყენებით. UP200St (200W, 26kHz), აღჭურვილია sonotrode S26d2 (წვერის დიამეტრი: 2 მმ). ულტრაბგერითი ამპლიტუდა შენარჩუნებული იყო მუდმივი 50% P = 7 W. ყველა შემთხვევაში, ყინულის აბაზანა გამოიყენებოდა გაუმჯობესებული სითბოს გაფრქვევისთვის. საბოლოო MMA_bPn, NVP_bPn და Sty_bPn სუსპენზია შემდეგ ჩაისვენეს N2-ით 15 წუთის განმავლობაში. ყველა სუსპენზია გაანალიზდა DLS-ით, აჩვენებდა rH მნიშვნელობებს, რომლებიც ნამდვილად ახლოსაა DMSO_bPn-თან. მაგალითად, MMA_bPn სუსპენზია (დაახლოებით 1% bP შემცველობით) ხასიათდებოდა rH = 512 ± 58 ნმ.
მაშინ, როდესაც ფოსფორენზე სხვა სამეცნიერო კვლევებმა აჩვენა ულტრაბგერითი გამწმენდის, მაღალი დუღილის წერტილის გამხსნელების და დაბალი ეფექტურობის გამოყენებით ხმოვანი გამომუშავების დრო რამდენიმე საათის განმავლობაში, Passaglia-ს მკვლევარების ჯგუფი აჩვენებს მაღალეფექტურ ულტრაბგერითი აქერცვლის პროტოკოლს ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი აპარატის გამოყენებით (ე.ი. UP200St).

ულტრაბგერითი ბოროფენის აქერცვლა

სონიკაციის პროტოკოლებისა და ულტრაბგერითი ბოროფენის ექსფოლიაციის შედეგებისთვის, გთხოვთ, დააწკაპუნოთ აქ!

რამდენიმე ფენიანი სილიციუმის ნანოფურცლების ულტრაბგერითი ექსფოლაცია

ულტრაბგერითი აქერცლილი სილიციუმის ნანოფურცლების SEM გამოსახულება.რამდენიმე ფენის აქერცლილი სილიციუმის ნანოფურცლები (E-SN) მომზადდა ბუნებრივი ვერმიკულიტისგან (Verm) ულტრაბგერითი აქერცვლით. აქერცლილი სილიციუმის ნანოფურცლების სინთეზისთვის გამოყენებული იქნა შემდეგი თხევადი ფაზის აქერცვლა: 40 მგ სილიციუმის ნანოფურცლები (SN) დაფანტეს 40 მლ აბსოლუტურ ეთანოლში. შემდგომში, ნარევი ულტრაბგერითი იყო 2 საათის განმავლობაში Hielscher-ის გამოყენებით ულტრაბგერითი პროცესორი UP200St, აღჭურვილია 7 მმ სონოტროდით. ულტრაბგერითი ტალღის ამპლიტუდა უცვლელი იყო 70%-ზე. გადახურების თავიდან ასაცილებლად, ყინულის აბაზანა იქნა გამოყენებული. არაექსფოლირებული SN ამოღებულ იქნა ცენტრიფუგირებით 1000 rpm-ზე 10 წუთის განმავლობაში. საბოლოოდ, პროდუქტი დეკანტირდება და აშრობს ოთახის ტემპერატურაზე ვაკუუმში მთელი ღამის განმავლობაში. (შდრ. Guo et al., 2022)

2D მონოშრიანი ნანოფურცლების ულტრაბგერითი აქერცვლა, როგორიცაა ქსენები (მაგ., ფოსფორინი, ბოროფენი და ა.შ.) ეფექტურად სრულდება ზონდის ტიპის გაჟღერებით.

ერთფენიანი ნანოფურცლების ულტრაბგერითი აქერცვლა ულტრაბგერითიზატორი UP400St.


ერთფენიანი ნანოფურცლების ულტრაბგერითი თხევადი აქერცვლა.

ულტრაბგერითი თხევადი ექსფოლაცია ძალზე ეფექტურია ქსენის ნანოფურცლების წარმოებისთვის. სურათზე ნაჩვენებია 1000 ვატი სიმძლავრე UIP1000hdT.

ინფორმაციის მოთხოვნა




გაითვალისწინეთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ზონდები და რეაქტორები ქსენის ნანოფურცლების აქერცლისთვის

Hielscher Ultrasonics შეიმუშავებს, აწარმოებს და ავრცელებს მძლავრ და საიმედო ულტრაბგერას ნებისმიერი ზომის. კომპაქტური ლაბორატორიული ულტრაბგერითი მოწყობილობებიდან დაწყებული სამრეწველო ულტრაბგერითი ზონდებით და რეაქტორებით, Hielscher-ს აქვს იდეალური ულტრაბგერითი სისტემა თქვენი პროცესისთვის. დიდი ხნის გამოცდილებით ისეთ აპლიკაციებში, როგორიცაა ნანომასალების სინთეზი და დისპერსია, ჩვენი კარგად გაწვრთნილი პერსონალი გაგიწევთ რეკომენდაციას თქვენი მოთხოვნების შესაფერის დაყენებას. Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორები ცნობილია, როგორც საიმედო სამუშაო ცხენები სამრეწველო ობიექტებში. Hielscher ულტრაბგერითი, რომელსაც შეუძლია ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება, იდეალურია მაღალი ხარისხის აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ქსენების და სხვა 2D მონოშრიანი ნანომასალების სინთეზი, როგორიცაა ბოროფენი, ფოსფორენი ან გრაფენი, ასევე ამ ნანოსტრუქტურების საიმედო დისპერსიისთვის.
არაჩვეულებრივად ძლიერი ულტრაბგერა: Hielscher Ultrasonics’ ინდუსტრიული ულტრაბგერითი პროცესორები ძალიან მაღალ ამპლიტუდებს წარმოადგენენ. ამპლიტუდები 200 მკმ-მდე მარტივად განუწყვეტლივ შესაძლებელია 24/7 ოპერაციის დროს. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდისთვის, შესაძლებელია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები.
Უმაღლესი ხარისხი – შექმნილია და დამზადებულია გერმანიაში: ყველა მოწყობილობა შექმნილია და დამზადებულია ჩვენს სათაო ოფისში გერმანიაში. მომხმარებლისთვის მიწოდებამდე, ყველა ულტრაბგერითი მოწყობილობა საგულდაგულოდ შემოწმდება სრული დატვირთვით. ჩვენ ვცდილობთ მომხმარებელთა კმაყოფილებისკენ და ჩვენი წარმოება სტრუქტურირებულია უმაღლესი ხარისხის გარანტიების შესასრულებლად (მაგ. ISO სერთიფიკატი).

ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:

Batch მოცულობა დინების სიჩქარე რეკომენდირებული მოწყობილობები
1-დან 500 მლ-მდე 10 დან 200 მლ / წთ UP100H
10 დან 2000 მლ 20 დან 400 მლ / წთ Uf200 ः t, UP400St
01-დან 20 ლ-მდე 02-დან 4 ლ / წთ UIP2000hdT
10-დან 100 ლ 2-დან 10 ლ / წთ UIP4000hdT
na 10-დან 100 ლ / წთ UIP16000
na უფრო დიდი კასეტური UIP16000

დაგვიკავშირდით! / გვკითხე ჩვენ!

სთხოვეთ დამატებითი ინფორმაციის მისაღებად

გთხოვთ, გამოიყენოთ ქვემოთ მოცემული ფორმა, რომ მოითხოვოთ დამატებითი ინფორმაცია ულტრაბგერითი პროცესორების, აპლიკაციების და ფასის შესახებ. მოხარული ვიქნებით, რომ ჩვენთან ერთად ვიმსჯელოთ თქვენს პროცესზე და შემოგთავაზოთ ულტრაბგერითი სისტემა, რომელიც აკმაყოფილებს თქვენს მოთხოვნებს!









გთხოვთ გაითვალისწინოთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


ულტრაბგერითი მაღალი ათვლის ჰომოგენიზატორები გამოიყენება ლაბორატორიაში, სკამზე, პილოტში და სამრეწველო დამუშავებაში.

Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბის პროგრამების, დისპერსიის, ემულგირებისა და მოპოვების შერევისთვის.



ლიტერატურა / ცნობები

ფაქტები Worth Knowing

ფოსფორინი

ფოსფორინს (ასევე შავი ფოსფორის ნანოფურცლები/ნანოფიფქები) ავლენს მაღალ მობილურობას 1000 სმ2 V–1 s–1 5 ნმ სისქის ნიმუშისთვის მაღალი დენის ჩართვა/გამორთვის კოეფიციენტით 105. როგორც p-ტიპის ნახევარგამტარს, ფოსფორს აქვს პირდაპირი ზოლის უფსკრული 0.3 ევ. გარდა ამისა, ფოსფორინს აქვს პირდაპირი ზოლის უფსკრული, რომელიც იზრდება დაახლოებით 2 ევ-მდე მონოფენისთვის. მასალის ეს მახასიათებლები აქცევს შავი ფოსფორის ნანოფურცლებს პერსპექტიულ მასალად სამრეწველო გამოყენებისთვის ნანოელექტრონულ და ნანოფოტონურ მოწყობილობებში, რომლებიც მოიცავს ხილული სპექტრის მთელ დიაპაზონს. (შდრ. Passaglia et al., 2018) კიდევ ერთი პოტენციური გამოყენება მდგომარეობს ბიომედიცინის აპლიკაციებში, ვინაიდან შედარებით დაბალი ტოქსიკურობა შავი ფოსფორის გამოყენებას უაღრესად მიმზიდველს ხდის.
ორგანზომილებიანი მასალების კლასში, ფოსფორენი ხშირად დგას გრაფენის გვერდით, რადგან, გრაფენისგან განსხვავებით, ფოსფორინს აქვს ნულოვანი ფუნდამენტური ზოლის უფსკრული, რომელიც შემდგომში შეიძლება მოდულირებული იყოს დაძაბულობისა და დასტაში ფენების რაოდენობის მიხედვით.

ბოროფენი

ბოროფენი არის ბორის კრისტალური ატომური ერთფენა, ანუ ის არის ბორის ორგანზომილებიანი ალოტროპი (ასევე უწოდებენ ბორის ნანოფურცელს). მისი უნიკალური ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებლები აქცევს ბოროფენს ძვირფას მასალად მრავალი სამრეწველო გამოყენებისთვის.
ბოროფენის განსაკუთრებული ფიზიკური და ქიმიური თვისებები მოიცავს უნიკალურ მექანიკურ, თერმულ, ელექტრონულ, ოპტიკურ და სუპერგამტარ ასპექტებს.
ეს ხსნის ბოროფენის გამოყენების შესაძლებლობებს ტუტე ლითონის იონურ ბატარეებში, Li-S ბატარეებში, წყალბადის შესანახად, სუპერკონდენსატორის, ჟანგბადის შემცირებისა და ევოლუციის, აგრეთვე CO2 ელექტრორედუქციის რეაქციისთვის. განსაკუთრებით დიდი ინტერესი აქვს ბოროფენს, როგორც ბატარეების ანოდის მასალას და წყალბადის შესანახ მასალას. მაღალი თეორიული სპეციფიური სიმძლავრის, ელექტრონული გამტარობისა და იონის ტრანსპორტირების თვისებების გამო, ბოროფენი კვალიფიცირდება, როგორც ბატარეების შესანიშნავი ანოდი მასალა. წყალბადის ბოროფენისადმი მაღალი ადსორბციის უნარის გამო, წყალბადის შესანახად დიდი პოტენციალია - სტროაჟის სიმძლავრით მისი წონის 15%-ზე მეტი.
წაიკითხეთ მეტი ბოროფენის ულტრაბგერითი სინთეზისა და დისპერსიის შესახებ!


მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი! Hielscher-ის პროდუქციის ასორტიმენტი მოიცავს სრულ სპექტრს კომპაქტური ლაბორატორიული ულტრაბგერითი აპარატიდან დაწყებული სკამების ზედა ერთეულებამდე სრულ ინდუსტრიულ ულტრაბგერით სისტემებამდე.

Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია to სამრეწველო ზომა.