Hielscher ультрадыбыстық технологиясы

Nanodiamonds ультрадыбыстық синтезі

  • Қарқынды кавитациялық күштің арқасында қуатты ультрадыбыстық - микро- және нано өлшемді алмаздарды графитті алудың перспективалық тәсілі.
  • Микро- және нано-кристалды алмаздарды атмосфералық қысымда және бөлме температурасында органикалық сұйықтықта графит суспензиясын күшейтетін синтездеуге болады.
  • Ультрадыбыстық, сондай-ақ синтезделген нано алмаздарды өңдеуден кейінгі өңдеудің тиімді құралы болып табылады, себебі ultrasonication диспергируют, деаггломерат және нано бөлшектерді өте тиімді түрде функционалдайды.

Nanodiamond Treatment үшін Ультрадыбыспен

Наноалмаздар (детонациялы алмаздар (DND) немесе ультрадисперслі алмастар (UDD) деп те аталады) ерекше сипаттамалармен ерекшеленетін көміртекті наноматериалдардың ерекше түрі - тор оның құрылымы беті, сонымен қатар ерекше оптикалық және магнитті қасиеттері - ерекше қосымшалар. Ультрадисперссті бөлшектердің қасиеттері осы материалдарды керемет функциялармен жаңа материалдарды жасау үшін инновациялық қосылыстарды жасайды. Алмаз бөлшектері мөлшері шамамен 5 нм құрайды.

Nanodiamonds ультрадыбыстық синтезі

Ультрадыбыспен немесе детонация секілді күшті күштер астында графит Алмазға айналуы мүмкін.

Ультрадыбыстық синтезделген наноалмастырғыштар

Алмаз синтезі ғылыми және коммерциялық мүдделерге қатысты маңызды зерттеу саласы болып табылады. Микрокристаллический және нано-кристалды Алмаз бөлшектерін синтездеу үшін әдетте қолданылатын процесс жоғары қысымды жоғары температура (HPHT) әдісі болып табылады. Осы әдіспен әлемдегі өнеркәсіптік Алмаз жеткізілімінің негізгі бөлігін өндіру үшін он мыңдаған атмосфераның қажетті температуралық қысымы және 2000К-ден астам температура пайда болады. Графитті Алмазға айналдыру үшін жалпы жоғары қысымдар мен жоғары температура талап етіледі, ал Алмаз өнімділігін арттыру үшін катализаторлар қолданылады.
Трансформация үшін қажетті осы талаптарды пайдалану өте тиімді болуы мүмкін Жоғары қуатты ультрадыбыстық (= төмен жиілік, жоғары қарқынды ультрадыбыстық):

ультрадыбыстық кавитация

Сұйықтықтағы ультрадыбыстық жергілікті өте төтенше әсер етеді. Жоғары қарқындылықтағы сұйықтықтарды уландыру кезінде сұйық ортада таралатын дыбыстық толқындар жоғары қысымды (қысу) және төмен қысымды (сиретудің) циклдарын айналдыруға әкеліп соғады, жиілікке байланысты жылдамдықтар. Төмен қысымды цикл кезінде, жоғары қарқынды ультрадыбыстық толқындар сұйықтықта шағын вакуумдық көпіршіктер немесе бос орындар жасайды. Көпіршіктер энергияны сіңіре алмайтын көлемге жетсе, олар жоғары қысымды цикл кезінде күшейіп кетеді. Бұл құбылыс деп аталады кавитация. Импульс кезінде өте жоғары температура (шамамен 5000K) және қысымдар (шамамен 2000 метр) жергілікті деңгейге жетеді. Кавитация көпіршісінің импульсы-ақ 280 м / с жылдамдықтағы сұйық ағындарға әкеледі. (Suslick, 1998) Микро- және нано-кристалдық гауһар ультрадыбыстық өрістерде синтезделуі мүмкін кавитация.

Ақпараттық сұрау




Біздің ескеріңіз құпиялылық саясаты.


Nanodiamonds синтезі үшін ультрадыбыстық процедура

Дәлірек айтқанда, Хачатрян және т.б. (2008) көрсеткендей, гауһартастың микрокристаллдары атмосфералық қысым мен бөлме температурасында органикалық сұйықтықтың графитінің суспензиясын ультрадыбыстықпен синтездеуі мүмкін. Кавитационды сұйықтық ретінде ароматты олигомерлердің формуласы оның төменгі қаныққан бу қысымының және оның жоғары қайнау температурасының есебінен таңдап алынды. Бұл сұйық, ерекше таза графит ұнтағы – 100-200 мкм аралығындағы бөлшектермен - тоқтатылды. Kachatryan және басқаларының эксперименттерінде қатты сұйықтықтың салмақтық қатынасы 1: 6 болды, кавитация сұйықтығының тығыздығы 1,1 г см-3 25 ° C температурада. Ультрадыбыстың ультрадыбыстық қарқындылығы 75-80 Вт болатын-2 дыбыстық амплитудасы 15-16 барға сәйкес келеді.
Оған шамамен 10% графит-Алмаз конверсиясына қол жеткізілді. Алмаздар дерлік болды моно-дисперсті 6 немесе 9μм ± 0,5μм диапазонында өте өткір, жақсы жобаланған мөлшерде, текше, кристалды морфология және т.б. жоғары тазалық.

Ультрадыбыстық синтезделген алмаздар (SEM кескіндері): жоғары қуатты ультрадыбыстық наноалмостарды' синтез

Ультрадыбыстық синтезделген алмаздардың SEM суреттері: суреттер (a) және (b) үлгі сериясының 1, (c) және (d) үлгілерін көрсетеді. [Xachatryan et al. 2008]

а шығындар осы әдіспен өндірілген микро- және наноалмаздықтар есептеледі бәсекеге қабілетті жоғары қысыммен жоғары температуралы (HPHT) процестері бар. Бұл ультрадыбысты микро- және нано алмаздарды синтездеуге арналған инновациялық балама етеді (Хачатрян және т.б., 2008), әсіресе наноалмаз өндірісін одан әрі зерттеу арқылы оңтайландыруға болады. Мұндай амплитудасының, қысымның, температураның, кавитация сұйықтығының және концентрацияның көптеген параметрлері ультрадыбыстық наноалмаз синтезінің тәтті нүктесін табу үшін дәл тексерілуі керек.
Наноалмаздарды синтездеуде қол жеткізілген нәтижелерге қарай ультрадыбыстық түрде жасалды кавитация көміртек нитриді және т.б. сияқты басқа маңызды қосылыстарды синтездеуге мүмкіндік береді (Хачатрян және т.б., 2008)
Бұдан басқа, ультрадыбыстық сәуле астында көп қабатты көміртекті нанотрубалардан (MWCNTs) гауһардан жасалған нанобөлімдер мен нанородтар жасауға болады. Алмас наноуы - бұл көлемді алмастың бір өлшемді аналогтары. Өзінің жоғары серпімді модулі, беріктікке қатынасы және оның беттерін функционалдау мүмкін салыстырмалы жеңілдету арқасында, алмаз неномеханикалық конструкциялар үшін оңтайлы материал ретінде анықталды. (Sun және т.б., 2004)

Nanodiamonds ультрадыбыстық дисперстік

Жоғарыда сипатталғандай, деаггломерация және ортадағы бөлшектердің мөлшерінің таралуы наноалмостың бірегей сипаттамаларын табысты пайдалану үшін маңызды болып табылады.
дисперсия және деаггломерация ultrasonication арқылы ультрадыбыстық нәтижесі болып табылады кавитация. Сұйықтықтарды ультрадыбыстық қысымға ұшыратқанда, жоғары қысымды және төмен қысымды циклдарда өтетін сұйық нәтижеге жететін дыбыстық толқындар. Бұл жеке бөлшектер арасындағы тартылыс күшіне механикалық кернеуді қолданады. Сұйықтықта ультрадыбыстық кавитация 1000км / сағ дейін жоғары жылдамдықтағы сұйық ағындарға (шамамен 600 миль) жетеді. Мұндай реактивті сұйықтық бөлшектердің арасындағы жоғары қысымда сығып, оларды бір-бірінен ажыратады. Кішірек бөлшектер сұйық ағындармен жылдамдатылып, жоғары жылдамдықпен соқтығысады. Бұл ультрадыбысты диспергирлеуге арналған тиімді құралдарды жасайды, сонымен қатар ұнтақтау микрондарлы және шағын микрондарлы бөлшектердің.
Мысалы, наноалмаздар (орташа өлшемі шамамен 4 нм) және полистирол арнайы композитті алу үшін циклогексанға таратылуы мүмкін. Зерттеу барысында Chipara және басқалар. (2010 ж.) 0-ден 25% массасы бар наноалмазы бар полистирол және наноалмаз композиттерін дайындады. Тіпті алу үшін дисперсия, олар 60 минут бойы Hielscher-ның көмегімен шешім қабылдады UIP1000hd (1кВт).

Nanodiamonds Ultrasonically Assisted функционализациясы

Әрбір наноөлшемді бөлшектердің толық бетін функционализациялау үшін бөлшектердің беті химиялық реакция үшін қол жетімді болуы керек. Бұл ұсақ дисперстік бөлшектер бөлшектердің бетіне тартылған молекулалардың шекаралық қабатымен қоршалғандықтан, жұқа және жұқа дисперсияны қажет етеді. Жаңа функционалдық топтарды наноалмазы бетіне алу үшін, бұл шекаралас қабат бұзылуы немесе жойылуы керек. Бұл үрдіс шекара қабатын алып тастау және жою ультрадыбыспен жүргізіледі.
Ультрадыбыстық сұйықтыққа енгізілген сияқты түрлі экстремалды әсерлерді тудырады кавитация, Жергілікті өте жоғары температура 2000 километрге дейін және 1000 км / сағ дейін сұйық ағындар. (Suslick, 1998) Бұл стресс факторлары арқылы тартылатын күштерді (мысалы, Van-der-Waals күштерін) жеңуге болады және функционалды молекулалар бөлшектердің бетіне, мысалы, наноалмаздың бетіне функционалды түрде тасымалданады.

Under powerful ultrasonic irradiation (e.g. with Hielscher's UIP2000hdT) it becomes possible to synthesis, deagglomerate and functionalize nanodiamonds efficiently.

1-схема: наноалмазды жердегі деаггломерация және бетінің функционализациясы графикасы (Liang 2011)

Бедерлі көмекші Sonic Disintegration (BASD) емдеу тәжірибесі наноалмастарды беткі функционализациялау үшін перспективті нәтижелерді көрсетті. Осылайша, ультрадыбысты қолдануға арналған моншақтар (мысалы, микро өлшемді керамикалық бисер, ZrO2 моншақтар) кавитациялық наноалмаз бөлшектеріне күш түсіреді. Deagglomeration наноалмаз бөлшектер және ZrO арасындағы интерперсикалық соқтығысу салдарынан орын алады2 моншақтар.
Бөлшектердің беткі қабатының жақсы болуына байланысты, Боранның азаюы, ариляциясы немесе силанизациясы сияқты химиялық реакциялар үшін, диспергирлеу мақсатына арналған ультрадыбыстық немесе BASD (бедермен көмекші дыбыстық ыдырау) алдын ала емдеу ұсынылады. Ультрадыбыстықпен шашыратуға және деаггломерация химиялық реакция әлдеқайда толығымен жүре алады.

Жоғары қуатты, төмен жиіліктегі ультрадыбысты сұйық ортада енгізген кезде кавитация пайда болады.

Ультрадыбыстық кавитация экстремалды температура мен қысым дифференциалына және жоғары жылдамдықтағы сұйық ағындарға әкеледі. Осылайша, қуатты ультрадыбыстық - бұл араластыру және өңдеуге арналған табысты өңдеу әдісі.

Кері байланыс / қосымша ақпарат алу үшін сұраңыз

Егер қайта өңдеу талаптары туралы бізге әңгімелестік. Біз сіздің жобасы үшін ең қолайлы орнату және өңдеу параметрлері ұсынамыз.





Біздің ескеріңіз құпиялылық саясаты.


Әдебиеттер / әдебиеттер

  • Chipara, AC және басқалары: Полистиролға бөлінген наноалмаз бөлшектерінің жылу қасиеттері. HESTEC 2010.
  • El-Say, KM: Nanodiamonds дәрі-дәрмектерді жеткізу жүйесі ретінде: Қолдану және келешегі. J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; 29-39 бет.
  • Хачатрян, А.Х. және т.б.: Ультрадыбыстық кавитациямен туындаған графит-Алмаз айналдыруы. В: Алмаз & Ұқсас материалдар 17, 2008; pp931-936.
  • Крюгер, А.: Алмастың наноқұрылымды құрылымы және реактивтілігі. В: J Mater Chem 18, 2008; 1485-1492 ж.
  • Лян, Y .: Нанодиамант мительдер термокемищер және механокимишер әдісі бойынша Deagglomerierung және Oberflächenfunktionalisierung. Диссертация Юлиус-Максимилиан-Университет Вюрцбург 2011.
  • Осава, Э .: Монодисперсонды наноалмазы бөлшектері. In: Pure Appl Chem 80/7, 2008; 1365-1379 жж.
  • Праматарова, Л. және басқалар: Медициналық қосымшалар үшін наноалмандық бөлшектері бар полимерлік композиттердің артықшылығы. В: Биомиметика туралы; 298-320 бет.
  • Sun, L .; Гонг, Дж .; Жу, Д .; Жу, З .; Ол, S: Карбоннан нанотрубалардан жасалған алмас наноридтері. В: Қосымша материалдар 16/2004. 1849-1853 жж.
  • Suslick, KS: Кирк-Омер химиялық технология энциклопедиясы. 4-ші жазба. J. Wiley & Ұлдары: Нью-Йорк; 26, 1998; 517-541 бет.

Nanodiamonds – Қолдану және қолдану

Наноалмазды дәндер олардың зета-әлеуетіне байланысты тұрақсыз. Осылайша, олар агрегаттарды қалыптастыруға бейім. Наноалмазды әдеттегі қолдану абразивтерде, кесу және жылтыратуға арналған құралдар мен жылу раковиналарында қолданылады. Тағы бір потенциалды қолдану - фармацевтикалық белсенді компоненттер үшін дәрілік зат ретінде нанобазды қолдану (В.Праматарова). By ultrasonication, біріншіден, наноалмазы синтезделуі мүмкін, екіншіден, агломерацияға қатты қарайтын наноалмазы бірдей болуы мүмкін шашыранды сұйық құралдарға (мысалы, жылтыратқышты құрастыру үшін).