입자 처리를 위한 고출력 초음파: 응용 지침

입자의 특성을 완전히 발현하려면 입자 표면이 활용될 수 있도록 응집을 해체하고 균일하게 분산시켜야 합니다. 강력한 초음파 힘은 입자를 서브마이크론 및 나노 크기로 미세화하는 신뢰할 수 있는 분산 및 분쇄 수단으로 알려져 있습니다. 또한 초음파 처리를 통해 나노입자를 금속층으로 코팅하는 등의 방식으로 입자를 개질하고 기능화할 수 있습니다.

아래에서 다양한 입자와 액체의 예 및 초음파 균질기를 사용하여 입자를 분쇄, 분산하거나 응집을 해체하거나 개질하기 위한 물질 처리 권장 사항을 확인할 수 있습니다.

강력한 초음파 처리로 분말과 입자를 준비하는 방법.

알파벳순:

Aerosil

초음파 응용:
Millipore 물(pH 6)에 실리카 Aerosil OX50 입자를 분산시킨 분산액을 제조할 때, 분말 5.0 g을 물 500 mL에 분산시키는 데 고강도 초음파 프로세서 UP200S (200W; 24kHz)를 사용했습니다. 실리카 분산액은 증류수 용액(pH = 6)에서 UP200S 로 15 min. 동안 초음파를 조사한 후 1 h 동안 강하게 교반하여 제조했습니다. pH 조절에는 HCl을 사용했습니다. 분산액의 고형분 함량은 0.1% (w/v)였습니다.
권장 장치:
UP200S
참고 문헌/연구 논문:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): 미세 실리카 분산액의 응집에서 천연 고분자와 온도 감응성 고분자의 조합. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Al₂O₃-물 나노유체

초음파 응용:
Al₂O₃-물 나노유체는 다음 단계에 따라 제조할 수 있습니다. 먼저 디지털 전자저울로 Al₂O₃ 나노입자의 질량을 측정합니다. 그런 다음 질량을 측정한 증류수에 Al₂O₃ 나노입자를 서서히 넣고 Al₂O₃-물 혼합물을 교반합니다. 혼합물을 1h 동안 연속으로 초음파 처리하는 데 프로브형 초음파 장치 UP400S (400W, 24kHz)를 사용하여 증류수 내 나노입자의 균일한 분산액을 만듭니다.
나노유체는 서로 다른 분율(0.1%, 0.5%, 1%)로 제조할 수 있습니다. 계면활성제를 사용하거나 pH를 변경할 필요가 없습니다.
권장 장치:
UP400S
참고 문헌/연구 논문:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): 다공성 매질로서의 마이크로모델 내 나노유체 유동에 관한 실험적 연구. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77–84.

산화알루미늄(Al2O3)의 초음파 분산은 입자 크기를 크게 줄이고 균일한 분산을 구현합니다.

뵈마이트로 코팅된 실리카 입자

초음파 응용:
실리카 입자를 뵈마이트층으로 코팅합니다. 유기물이 없는 완벽하게 깨끗한 표면을 얻기 위해 입자를 450°C로 가열합니다. 응집체를 해체하기 위해 입자를 분쇄한 후, 6 vol% 수성 현탁액(≈70 ml)을 제조하고 암모늄 용액 세 방울을 첨가하여 pH 9에서 안정화합니다. 그런 다음 초음파 처리기 UP200S 를 사용하여 진폭 100% (200 W)에서 5 min 동안 초음파 처리하여 현탁액의 응집을 해체합니다. 용액을 85°C 초과로 가열한 후 알루미늄 sec-부톡사이드 12.5 g을 첨가합니다. 온도를 90 min. 동안 85–90°C로 유지하고, 전체 과정에서 현탁액을 자기 교반기로 교반합니다. 이후 현탁액이 40°C 미만으로 냉각될 때까지 계속 교반합니다. 그런 다음 염산을 첨가하여 pH 값을 3으로 조절합니다. 그 직후 현탁액을 얼음 중탕에서 초음파 처리합니다. 분말은 희석한 후 원심분리하여 세척합니다. 상등액을 제거한 후 입자를 120°C의 건조 오븐에서 건조합니다. 마지막으로 입자를 300°C에서 3시간 동안 열처리합니다.
권장 장치:
UP200S
참고 문헌/연구 논문:
Wyss, H. M. (2003): 고농도 입자 겔의 미세구조와 기계적 거동. 학위논문, 스위스 연방 공과대학교 2003. p.71.

카드뮴(II)-티오아세트아미드 나노복합체 합성

초음파 응용:
카드뮴(II)–티오아세트아미드 나노복합체를 폴리비닐알코올이 존재하는 조건과 존재하지 않는 조건에서 초음파화학적 경로로 합성하였다. 초음파화학적 합성(초음파 합성)을 위해 아세트산카드뮴(II) 이수화물(Cd(CH3COO)2.2H2O) 0.532 g, 티오아세트아미드(TAA, CH3CSNH2) 0.148 g 및 요오드화칼륨(KI) 0.664 g을 이중 증류 탈이온수 20mL에 용해하였다. 이 용액은 고출력 프로브형 초음파 처리기 UP400S (24 kHz, 400W)를 사용하여 실온에서 1 h 동안 초음파 처리하였다. 반응 혼합물의 초음파 처리 중 철–콘스탄탄 열전대로 측정한 온도는 70–80degC까지 상승하였다. 한 시간 후 밝은 노란색 침전물이 형성되었다. 이를 원심분리(4,000 rpm, 15 min)로 분리하고, 잔류 불순물을 제거하기 위해 이중 증류수로 세척한 다음 무수 에탄올로 세척하고, 마지막으로 공기 중에서 건조하였다(수율: 0.915 g, 68%). 분해점: 200°C. 고분자 나노복합체를 제조하기 위해 폴리비닐알코올 1.992 g을 이중 증류 탈이온수 20 mL에 용해한 다음 위 용액에 첨가하였다. 이 혼합물은 UP400S 를 사용하여 1 h 동안 초음파를 조사하였으며, 이때 밝은 주황색 생성물이 형성되었다.
SEM 결과는 PVA가 존재할 때 입자 크기가 약 38 nm에서 25 nm로 감소하였음을 보여주었다. 이어서 고분자 나노복합체인 카드뮴(II)–티오아세트아미드/PVA를 전구체로 사용하여 열분해함으로써 구형 형태의 육방정계 CdS 나노입자를 합성하였다. CdS 나노입자의 크기를 XRD와 SEM으로 각각 측정하였으며, 두 결과는 서로 매우 잘 일치하였다.
Ranjbar 등(2013)은 또한 고분자 Cd(II) 나노복합체가 흥미로운 형태를 가진 황화카드뮴 나노입자의 제조에 적합한 전구체임을 확인하였다. 모든 결과는 초음파 합성이 고온, 긴 반응 시간 및 고압과 같은 특별한 조건 없이 나노스케일 물질을 합성하는 간단하고 효율적이며 비용이 낮고 환경친화적이며 매우 유망한 방법으로 성공적으로 활용될 수 있음을 보여주었다.
권장 장치:
UP400S
참고문헌/연구 논문:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): 카드뮴–티오아세트아미드 나노복합체의 합성 및 특성 분석. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO₃

초음파 응용:
나노 침전 CaCO₃ (NPCC)의 고분자 내 분산성을 개선하고 응집을 줄이기 위해 스테아르산을 이용한 초음파 코팅을 수행하였다. 2g의 코팅되지 않은 나노 침전 CaCO₃ (NPCC)을 UP400S 를 사용하여 에탄올 30ml에서 초음파 처리하였다. 스테아르산 9 wt%를 에탄올에 용해하였다. 이어서 스테아르산이 함유된 에탄올을 초음파 처리한 현탁액과 혼합하였다.
권장 장치:
UP400S – 직경 22mm 소노트로드(H22D) 및 냉각 재킷이 있는 플로우 셀 장착
참고문헌/연구 논문:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): 스테아르산을 이용한 나노 침전 CaCO3 코팅에서 초음파의 효과. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

셀룰로오스 나노결정

초음파 응용:
유칼립투스 셀룰로오스로 제조한 셀룰로오스 나노결정(CNC): 유칼립투스 셀룰로오스로 제조한 셀룰로오스 나노결정을 메틸 아디포일 클로라이드와의 반응으로 개질하여 CNCm을 얻거나, 아세트산과 황산의 혼합물과의 반응으로 개질하여 CNCa를 얻었다. 이를 위해 동결건조한 CNC, CNCm 및 CNCa를 순수 용매(EA, THF 또는 DMF)에 0.1 wt% 농도로 넣고 24 ± 1 degC에서 밤새 자기 교반하여 재분산시킨 다음, 20 min. 동안 초음파 처리하는 데 프로브형 초음파 처리기 UP100H를 사용하였다. 초음파 처리는 130 W/cm² 의 강도로 24 ± 1 degC에서 수행하였다. 이후 CNC 분산액에 CAB를 첨가하여 최종 고분자 농도가 0.9 wt%가 되도록 하였다.
권장 장치:
UP100H
참고문헌/연구 논문:
Blachechen, L. S.; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V.; Petri, D. F. S. (2013): 셀룰로오스 나노결정의 콜로이드 안정성과 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 매트릭스 내 분산성의 상호작용. Cellulose 20/3, 2013. 1329–1342.

질산세륨 도핑 실란

초음파 응용:
냉간 압연 탄소강 판재(6.5cm 6.5cm 0.3cm; 화학적으로 세척하고 기계적으로 연마함)를 금속 기재로 사용했습니다. 코팅 전에 판재를 아세톤으로 초음파 세척한 다음 60°C에서 10 min 동안 알칼리 용액(0.3molL 1 NaOH 용액)으로 세척했습니다. 프라이머로 사용하기 위해 기재 전처리 전에 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(γ-GPS) 50부를 포함한 일반적인 배합물을 약 950부의 메탄올로 희석하고 pH 4.5(아세트산으로 조정)에서 실란이 가수분해되도록 했습니다. 질산세륨 안료로 도핑한 실란의 제조 절차도 동일했지만, (γ-GPS)를 첨가하기 전에 메탄올 용액에 질산세륨을 1, 2, 3 wt% 첨가한 다음 이 용액을 실온에서 1600 rpm의 프로펠러 교반기로 30 min 동안 혼합했다는 점이 달랐습니다. 그런 다음 질산세륨 함유 분산액을 외부 냉각조를 사용하여 40°C에서 30 min 동안 초음파 처리했습니다. 초음파 처리에는 초음파 처리기 UIP1000hd (1000W, 20 kHz)를 사용했으며, 초음파 입력 출력은 약 1 W/mL였습니다. 기재 전처리는 각 판재를 해당 실란 용액으로 100 sec 동안 헹구는 방식으로 수행했습니다. 처리 후 판재를 실온에서 24 h 동안 건조한 다음, 전처리한 판재에 이액형 아민 경화 에폭시(Epon 828, shell Co.)를 도포하여 습윤 도막 두께가 90μm가 되도록 했습니다. 에폭시 코팅 판재를 115°C에서 1h 동안 경화시켰으며, 에폭시 코팅 경화 후 건조 도막 두께는 약 60μm였습니다.
권장 장비:
UIP1000hd
참고 문헌/연구 논문:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): 질산세륨 함유 실란 전처리가 에폭시 코팅 강철의 음극 박리 특성에 미치는 전기화학적 영향. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

점토: 분산/분획

초음파 응용:
입도별 분획: 1–2 μm 입자에서 < 1 μm 입자를 분리하기 위해, 초음파장에서 점토 크기 입자(< 2 μm)를 분리한 다음 서로 다른 침강 속도를 적용했습니다.
점토 크기 입자(< 2 μm)는 300 J mL^-1 (1 min.)의 에너지를 투입하여 프로브형 초음파 파쇄기 UP200S (200W, 24kHz)를 사용한 초음파 처리로 분리했으며, 이 장비에는 직경 7 mm의 소노트로드 S7이 장착되어 있었습니다. 초음파 조사 후 시료를 110 x g(1000 rpm)에서 3 min 동안 원심분리했습니다. 이어서 침강상(분획 잔여물)은 저밀도 분획을 분리하기 위한 밀도별 분획에 사용했으며, 얻어진 부유상(< 2 μm 분획)은 다른 원심분리관으로 옮겨 440 x g(2000 rpm)에서 10 min 동안 원심분리하여 < 1 μm 분획(상등액)을 1–2 μm 분획(침전물)에서 분리했습니다. < 1 μm 분획을 함유한 상등액을 다른 원심분리관으로 옮기고 1 mL의 MgSO₄ 를 첨가한 후 1410 x g(4000 rpm)에서 10 min 동안 원심분리하여 나머지 물을 따라 버렸습니다.
시료의 과열을 방지하기 위해 이 절차를 15회 반복했습니다.
권장 장비:
UP200S 와 S7 또는 UP200St 와 S26d7
참고 문헌/연구 논문:
Jakubowska, J. (2007): 관개수 유형이 토양 유기물(SOM) 분획 및 소수성 화합물과의 상호작용에 미치는 영향. 학위논문, Martin-Luther University Halle-Wittenberg 2007.

점토: 무기 점토의 박리

초음파 응용:
코팅용 분산액에 사용할 풀루란 기반 나노복합체를 제조하기 위해 무기 점토를 박리하였다. 이를 위해 일정량의 풀루란(습량 기준 4 wt%)을 25degC에서 1 h 동안 완만하게 교반하면서(500 rpm) 물에 용해하였다. 동시에 0.2–3.0 wt% 범위의 점토 분말을 15분 동안 격렬하게 교반하면서(1000 rpm) 물에 분산시켰다. 생성된 분산액은 UP400S (출력_최대 = 400 W; 주파수 = 24 kHz) 초음파 장치(티타늄 소노트로드 H14 장착, 팁 직경 14 mm, 진폭_최대 = 125 μm; 표면 강도 = 105 Wcm^-2)를 사용하여 다음 조건에서 초음파 처리하였다: 0.5 사이클 및 50% 진폭. 초음파 처리 시간은 실험 설계에 따라 달라졌다. 그런 다음 유기 풀루란 용액과 무기 분산액을 추가로 90분 동안 완만하게 교반하면서(500 rpm) 혼합하였다. 혼합 후 두 성분의 농도는 0.05–0.75 범위의 무기/유기(I/O) 비율에 해당하였다. 초음파 처리 전후 Na⁺-MMT 점토의 수분산액 내 입도 분포는 IKO-Sizer CC-1 나노입자 분석기를 사용하여 평가하였다.
일정량의 점토에 대해 가장 효과적인 초음파 처리 시간은 15분으로 나타났으며, 초음파 처리 시간이 길어지면 재응집으로 인해 P’O₂ 값이 증가하지만, 가장 긴 초음파 처리 시간(45 min)에서는 다시 감소하는데, 이는 판상 입자와 택토이드가 모두 파편화되기 때문인 것으로 추정된다.
Introzzi의 학위논문에서 채택한 실험 구성에 따르면, 단위 부피당 에너지 출력 725 Ws mL^-1 가 15분 처리에 대해 계산된 반면, 초음파 처리 시간을 45분으로 연장했을 때 단위 부피당 에너지 소비량은 2060 Ws mL^-1였다. 이를 통해 전체 공정에서 상당히 많은 에너지를 절약할 수 있으며, 이는 결국 최종 처리 비용에 반영될 것이다.
권장 장치:
UP400S 및 소노트로드 H14
참고문헌/연구 논문:
Introzzi, L. (2012): 식품 포장 응용을 위한 고성능 바이오폴리머 코팅 개발. 밀라노 대학교 학위논문 2012.

전도성 잉크

초음파 응용:
전도성 잉크는 혼합 용매에서 분산제와 함께 Cu+C 및 Cu+CNT 입자를 분산시켜 제조하였다(간행물 IV). 분산제로는 BYK Chemie GmbH의 수성 카본 블랙 안료 분산액용 고분자량 분산제 세 가지인 DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 및 DISPERBYK-2012를 사용하였다. 주용매로는 탈이온수(DIW)를 사용하였다. 공용매로는 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르(EGME)(Sigma-Aldrich), 에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(EGBE)(Merck) 및 n-프로판올(Honeywell Riedel-de Haen)을 사용하였다.
혼합 현탁액을 얼음 수조에서 10분 동안 초음파 처리하는 데 UP400S 초음파 프로세서를 사용하였다. 이후 현탁액을 한 시간 동안 정치하여 침강시킨 다음 상등액을 따라냈다. 스핀 코팅 또는 인쇄 전에 현탁액을 초음파 수조에서 10 min 동안 초음파 처리하였다.
권장 장치:
UP400S
참고문헌/연구 논문:
Forsman, J. (2013): 수소 환원에 의한 Co, Ni 및 Cu 나노입자 제조. 핀란드 VTT 학위논문 2013.

초음파 처리는 잉크젯 잉크 내 안료의 입도 감소 및 분산에 매우 효율적이다.

구리 프탈로시아닌

초음파 응용:
금속 프탈로시아닌의 분해
구리 프탈로시아닌(CuPc)은 촉매로서 산화제가 존재하는 조건에서 상온 및 대기압하에 물 및 유기 용매와 함께 500W 초음파 장치 UIP500hd 와 유통형 챔버를 사용하여 초음파 처리한다. 초음파 처리 강도: 37–59 W/cm², 시료 혼합물: 시료 5 mL(100 mg/L), 클로로포름 및 피리딘을 포함한 50 D/D 물, 초음파 진폭 60%. 반응 온도: 대기압에서 20°C.
50 min 이내의 초음파 처리로 최대 95%의 분해율.
권장 장치:
UIP500hd

디부티릴키틴(DBCH)

초음파 응용:
긴 고분자 거대분자는 초음파 처리로 절단할 수 있습니다. 초음파를 이용한 몰질량 감소는 원치 않는 부반응이나 부산물 분리 과정을 피할 수 있게 합니다. 초음파 분해는 화학적 또는 열적 분해와 달리 무작위 과정이 아니며, 분자의 대략 중앙에서 절단이 일어나는 것으로 여겨집니다. 이러한 이유로 더 큰 거대분자가 더 빠르게 분해됩니다.
실험에는 초음파 발생기 UP200S 에 소노트로드 S2를 장착하여 사용했습니다. 초음파 입력 출력은 150 W로 설정했습니다. 디메틸아세트아미드에 디부티릴키틴을 용해한 용액을 사용했으며, 디부티릴키틴 농도는 0.3 g/100 cm3, 용액 부피는 25 cm3였습니다. 소노트로드(초음파 프로브 / 혼)는 고분자 용액의 액면 아래 30 mm 깊이까지 담갔습니다. 용액은 25°C로 유지되는 항온 수조에 넣었습니다. 각 용액에 미리 정한 시간 동안 초음파를 조사했습니다. 이 시간이 지난 후 용액을 3배로 희석하고 크기 배제 크로마토그래피 분석을 수행했습니다.
제시된 결과에 따르면 디부티릴키틴은 고출력 초음파에 의해 파괴되지는 않지만 고분자 분해가 일어나며, 이는 제어된 초음파화학 반응으로 이해됩니다. 따라서 초음파는 디부티릴키틴의 평균 몰질량을 줄이는 데 사용될 수 있으며, 중량 평균 몰질량과 수 평균 몰질량의 비율에도 동일하게 적용됩니다. 관찰된 변화는 초음파 출력과 초음파 처리 시간이 증가할수록 더 뚜렷해집니다. 연구된 초음파 처리 조건에서는 초기 몰질량도 DBCH의 분해 정도에 유의한 영향을 미쳤습니다. 초기 몰질량이 높을수록 분해 정도가 더 컸습니다.
권장 장치:
UP200S
참고문헌/ 연구 논문:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): 디부티릴키틴의 초음파 분해. Polish Chitin Society, Monograph XI, 2006. 123–128.

페로센 분말

초음파 응용:
SWNCNTs를 제조하기 위한 초음파화학적 방법: p-자일렌에 페로센을 0.01 mol% 농도로 용해한 용액에 실리카 분말(직경 2–5 mm)을 첨가한 다음, 초음파 장치인 UP200S 에 티타늄 팁 프로브(소노트로드 S14)를 장착하여 초음파 처리합니다. 초음파 처리는 실온과 대기압에서 20분 동안 수행했습니다. 초음파를 이용한 합성으로 실리카 분말 표면에 고순도 SWCNTs가 생성되었습니다.
권장 장치:
UP200S 와 초음파 프로브 S14
참고문헌/ 연구 논문:
Srinivasan C.(2005): 상온·상압 조건에서 단일벽 탄소 나노튜브를 합성하는 음향(SOUND) 방법. Current Science 88/ 1, 2005. 12–13.

비산재 / 메타카올리나이트

초음파 응용:
침출 시험: 고체 시료 50g에 침출 용액 100mL를 첨가했습니다. 최대 85 W/cm² 의 초음파 처리 강도로 UP200S 를 사용하여 20°C 수조에서 초음파 처리했습니다.
지오폴리머화: 지오폴리머화를 위해 슬러리를 UP200S 초음파 균질기로 혼합했습니다. 초음파 처리 강도는 최대 85 W/cm²였습니다. 냉각을 위해 초음파 처리는 얼음물 수조에서 수행했습니다.
지오폴리머화에 고출력 초음파를 적용하면 생성된 지오폴리머의 압축 강도가 증가하며, 일정 시간까지는 초음파 처리 시간이 늘어날수록 강도가 증가합니다. 초음파 처리로 중축합을 위한 겔 상에 더 많은 Al과 Si가 방출되면서 알칼리 용액에서 메타카올리나이트와 비산재의 용해가 촉진되었습니다.
권장 장치:
UP200S
참고문헌/ 연구 논문:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): 초음파로 촉진된 지오폴리머화. Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571–580

그래핀

초음파 응용:
Stengl 등(2011)은 그래핀 나노시트와 티타니아 퍼옥소 착물을 포함한 현탁액을 열 가수분해하여 비화학양론적 TiO₂ 그래핀 나노복합체를 제조하는 과정에서 순수 그래핀 시트를 대량으로 생산할 수 있음을 보여주었습니다. 순수 그래핀 나노시트는 천연 흑연에 1000W 초음파 프로세서 UIP1000hd 를 사용하여 5 barg의 고압 초음파 반응기 챔버에서 생산되었습니다. 얻어진 그래핀 시트는 높은 비표면적과 고유한 전자적 특성을 특징으로 합니다. 연구진은 초음파로 제조한 그래핀의 품질이 흑연을 박리하고 산화시키는 Hummer법으로 얻은 그래핀보다 훨씬 높다고 주장합니다. 초음파 반응기 내부의 물리적 조건을 정밀하게 제어할 수 있고 도펀트로 사용되는 그래핀의 농도가 1 – 0.001% 범위에서 달라진다고 가정하면, 연속 시스템에서 상업적 규모로 그래핀을 생산할 수 있습니다.
권장 장비:
UIP1000hd
참고 문헌/연구 논문:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): 고성능 광촉매로서의 TiO2-그래핀 나노복합체. 수록: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209–25218.
그래핀의 초음파 생산 및 제조에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하세요!

산화 그래핀

초음파 응용:
산화 그래핀(GO) 층은 다음 방법으로 제조했습니다. 산화 그래핀 분말 25mg을 탈이온수 200 ml에 첨가했습니다. 이를 교반하여 불균일한 갈색 현탁액을 얻었습니다. 얻어진 현탁액을 초음파 처리(30 min, 1.3 × 105J)한 후 건조(373 K)하여 초음파 처리된 산화 그래핀을 제조했습니다. FTIR 분광 분석 결과, 초음파 처리는 산화 그래핀의 작용기를 변화시키지 않는 것으로 나타났습니다.
권장 장비:
UP400S
참고 문헌/연구 논문:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): 열처리 및 초음파 처리가 산화 그래핀 나노시트 형성에 미치는 영향. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. pp. 1097–1102.
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폴리(비닐 알코올)의 분해를 통한 헤어리 고분자 나노입자 제조

초음파 응용:
소수성 단량체가 존재하는 수용액에서 수용성 고분자를 초음파화학적으로 분해하는 간단한 단일 단계 절차를 통해 잔류물이 없는 연속상 내에 기능성 헤어리 고분자 입자가 형성됩니다. 모든 중합은 250 mL 이중벽 유리 반응기에서 수행했습니다. 이 반응기에는 배플, 온도 센서, 자기 교반자 및 Hielscher US200S 초음파 프로세서(200 W, 24 kHz)가 장착되어 있었으며, 이 프로세서에는 S14 티타늄 소노트로드(직경 = 14 mm, 길이 = 100 mm)가 장착되어 있었습니다.
정확한 양의 폴리(비닐 알코올)(PVOH)을 물에 넣고 50°C에서 밤새 강하게 교반하여 용해시킴으로써 PVOH 용액을 제조했습니다. 중합 전에 PVOH 용액을 반응기에 넣고 원하는 반응 온도로 조절했습니다. PVOH 용액과 단량체를 각각 아르곤으로 1시간 동안 퍼지했습니다. 강하게 교반하면서 필요한 양의 단량체를 PVOH 용액에 한 방울씩 첨가했습니다. 이어서 액체에 대한 아르곤 퍼지를 중단하고 UP200S를 사용하여 진폭 80%에서 초음파 처리를 시작했습니다. 여기서 아르곤의 사용에는 두 가지 목적이 있다는 점에 유의해야 합니다. (1) 산소 제거 및 (2) 초음파 캐비테이션 생성에 필요합니다. 따라서 지속적인 아르곤 흐름은 원칙적으로 중합에 유리하겠지만, 과도한 발포가 발생했습니다. 여기서 사용한 절차는 이 문제를 방지했으며 효율적인 중합에 충분했습니다. 중량법으로 전환율을 모니터링하고 분자량 분포 및/또는 입도 분포를 모니터링하기 위해 주기적으로 시료를 채취했습니다.
권장 장비:
US200S
참고 문헌/연구 논문:
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): 기능성 헤어리 고분자 나노입자 제조를 위한 간단한 단일 단계 초음파 화학적 방법. Soft Matter, 6, 2010. 2392–2395.

HiPco-SWCNTs

초음파 응용:
UP400S를 이용한 HiPco-SWCNT 분산: 5 mL 바이알에서 산화된 HiPcoTM SWCNT 0.5 mg(탄소 0.04 mmol)을 탈이온수 2 mL에 현탁시키기 위해 초음파 프로세서 UP400S 를 사용하여 검은색 현탁액(0.25 mg/mL SWCNT)을 얻었다. 이 현탁액에 PDDA 용액(20 wt./%, 분자량 = 100,000–200,000) 1.4 μL를 첨가하고 혼합물을 2분간 볼텍스 혼합하였다. 수조에서 5분간 추가로 초음파 처리한 후, 나노튜브 현탁액을 5000g에서 10분간 원심분리하였다. 상등액을 취하여 AFM 측정에 사용한 다음 siRNA로 기능화하였다.
권장 장치:
UP400S
참고문헌/연구 논문:
Jung, A. (2007): 탄소 나노튜브 기반 기능성 소재. 박사학위 논문, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

하이드록시아파타이트 바이오세라믹

초음파 응용:
나노-HAP 합성을 위해 40 mL의 0.32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O 용액을 작은 비커에 넣었다. 그런 다음 수산화암모늄 약 2.5 mL로 용액의 pH를 9.0으로 조정하였다. 이어서 초음파 프로세서 UP50H (50 W, 30 kHz)에 소노트로드 MS7(혼 직경 7mm)을 장착하고 최대 진폭인 100%로 설정하여 용액을 1시간 동안 초음파 처리하였다. 첫 번째 한 시간이 끝난 후, 60 mL의 0.19M [KH₂PO₄] 용액을 두 번째 한 시간 동안 초음파를 조사하면서 첫 번째 용액에 천천히 한 방울씩 첨가하였다. 혼합 과정에서 pH 값을 확인하여 9로 유지하였으며, Ca/P 비율은 1.67로 유지하였다. 그런 다음 원심분리(~2000 g)를 이용하여 용액을 여과한 후, 생성된 흰색 침전물을 열처리용 시료 여러 개로 나누었다. 시료는 두 세트로 준비하였으며, 첫 번째 세트는 관상로에서 열처리할 시료 열두 개로, 두 번째 세트는 마이크로파 처리할 시료 다섯 개로 구성하였다
권장 장치:
UP50H
참고문헌/연구 논문:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): 나노미터 크기 하이드록시아파타이트 바이오세라믹 형성에 미치는 열 및 초음파의 영향. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083–2095.

초음파로 입자 크기를 줄이고 분산시킨 칼슘 하이드록시아파타이트

무기 풀러렌 유사 WS₂ 나노입자

초음파 응용:
니켈 매트릭스에 무기 풀러렌(IF) 유사 WS₂ 나노입자를 전착하는 동안 초음파 처리를 하면 더 균일하고 치밀한 코팅을 얻을 수 있다. 또한 초음파 적용은 금속 석출물에 포함된 입자의 중량 백분율에 상당한 영향을 미친다. 따라서 니켈 매트릭스에서 wt.%로 나타낸 IF-WS₂ 입자의 함량은 4.5 wt.%(기계적 교반만으로 성장시킨 피막에서)에서 약 7 wt.%(30 W cm^-2 의 초음파 강도로 처리하여 제조한 피막에서)로 증가한다.
Ni/IF-WS₂ 나노복합 코팅은 산업용 등급의 IF-WS₂ (무기 풀러렌-WS₂) 나노입자를 첨가한 표준 니켈 와츠 도금욕에서 전해 석출하였다.
실험을 위해 IF-WS₂ 를 니켈 와츠 전해액에 첨가하고, 공석출 실험 전에 실온에서 최소 24 h 동안 자석 교반기(300 rpm)를 사용하여 현탁액을 강하게 교반하였다. 전착 공정 직전에 응집을 방지하기 위해 현탁액을 10분간 초음파 전처리하였다. 초음파 조사를 위해 UP200S 프로브형 초음파 처리기에 소노트로드 S14(팁 직경 14 mm)를 장착하고 진폭을 55%로 조정하였다.
공석출 실험에는 부피가 200 mL인 원통형 유리 셀을 사용하였다. 평평한 상용 연강(등급 St37) 음극에 코팅을 석출하였으며, 음극의 면적은 3cm²였다. 양극은 순수 니켈박(3cm²)이며, 용기 측면에서 음극과 마주 보도록 배치했습니다. 양극과 음극 사이의 거리는 4cm였습니다. 기판을 탈지하고 차가운 증류수로 헹군 후, 15% HCl 용액에서 활성화하고(1 min.) 다시 증류수로 헹궜습니다. 전해 공석은 일정한 전류 밀도 5.0 A dm^-2 에서 DC 전원 공급 장치(5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350)를 사용하여 1 h 동안 수행했습니다. 벌크 용액 내 입자 농도를 균일하게 유지하기 위해 전착 과정에서 두 가지 교반 방법을 사용했습니다. 셀 바닥에 배치한 자기 교반기(ω = 300 rpm)를 이용한 기계적 교반과 프로브형 초음파 장치 UP200S를 이용한 초음파 처리입니다. 초음파 프로브(소노트로드)를 위에서 용액에 직접 담그고, 차폐가 발생하지 않도록 작동 전극과 상대 전극 사이에 정확히 배치했습니다. 초음파 진폭을 제어하여 전기화학계에 가해지는 초음파 강도를 변화시켰습니다. 이 연구에서는 연속 모드에서 진동 진폭을 25, 55 및 75%로 조정했으며, 이는 초음파 강도 20, 30 및 40 W cm^-2 에 각각 해당했습니다. 이 강도는 초음파 파워 미터(Hielscher Ultrasonics)에 연결된 프로세서로 측정했습니다. 온도 조절기를 사용하여 전해액 온도를 55◦C로 유지했습니다. 각 실험 전후에 온도를 측정했습니다. 초음파 에너지로 인한 온도 상승은 2–4◦C를 초과하지 않았습니다. 전기분해 후에는 표면에 느슨하게 흡착된 입자를 제거하기 위해 시료를 에탄올에서 1 min. 동안 초음파 세척했습니다.
권장 장치:
UP200S 와 초음파 혼 / 소노트로드 S14
참고 문헌/ 연구 논문:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): 초음파 교반의 영향하에서 전착 니켈 매트릭스 내 무기 풀러렌 유사 WS2 나노입자의 공석. Electrochimica Acta 114, 2013. 859–867.

라텍스 합성

초음파 응용:
P(St-BA) 라텍스 제조
P(St-BA) 폴리(스티렌-r-부틸 아크릴레이트) P(St-BA) 라텍스 입자를 계면활성제 DBSA의 존재하에서 유화 중합으로 합성했습니다. 먼저 삼구 플라스크에서 DBSA 1 g을 물 100 mL에 용해하고 용액의 pH 값을 2.0으로 조정했습니다. St 2.80 g과 BA 8.40 g의 혼합 단량체를 개시제 AIBN(0.168 g)과 함께 DBSA 용액에 부었습니다. O/W 에멀젼은 1 h 동안 자기 교반한 다음 UIP1000hd 에 장착된 초음파 혼(프로브/ 소노트로드)을 사용하여 빙욕에서 추가로 30 min 동안 초음파 처리하여 제조했습니다. 마지막으로 질소 분위기하에서 오일 배스를 사용하여 90degC에서 2 h 동안 중합을 수행했습니다.
권장 장치:
UIP1000hd
참고 문헌/ 연구 논문:
부직포 기판 위에 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)epoly(styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS)에서 유래한 유연한 전도성 필름의 제조. Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
라텍스의 초음파 합성에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하세요!

납 제거(초음파 침출)

초음파 응용:
오염된 토양에서 납의 초음파 침출:
초음파 침출 실험에는 초음파 장치 UP400S 를 사용했으며, 이 장치는 티타늄 초음파 프로브(직경 14mm)를 장착하고 20kHz의 주파수로 작동합니다. 초음파 프로브(소노트로드)는 열량 측정법으로 교정했으며, 초음파 강도는 51 ± 0.4 W cm^-2 로 모든 초음파 침출 실험에서 설정했습니다. 초음파 침출 실험은 바닥이 평평한 재킷형 유리 셀을 사용하여 25 ± 1°C의 일정한 온도에서 수행했습니다. 초음파 처리 중 토양 침출 용액(0.1L)으로 세 가지 계를 사용했습니다. 6 mL의 0.3 mol L^-2 농도 아세트산 용액(pH 3.24), 3% (v/v) 질산 용액(pH 0.17), 아세트산/아세트산염 완충액(pH 4.79)이 사용되었으며, 이 완충액은 다음을 혼합하여 제조했습니다: 60mL 0f 0.3 mol L^-1 농도 아세트산과 19 mL의 0.5 mol L^-1 NaOH. 초음파 침출 공정 후, 시료를 여과지로 여과하여 침출액을 토양에서 분리한 다음 침출액에서 납을 전착하고 초음파 처리 후의 토양을 분해하였다.
초음파는 오염된 토양에서 납의 침출을 향상시키는 데 유용한 도구임이 입증되었다. 또한 초음파는 토양에서 침출 가능한 납을 거의 전부 제거하여 토양의 유해성을 크게 낮추는 효과적인 방법이다.
권장 장치:
UP400S 및 소노트로드 H14
참고 문헌/연구 논문:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): 토양의 납 제거를 위한 초음파 침출과 전기화학적 처리의 결합. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195-199.

나노입자 현탁액 제조

초음파 응용:
나노입자 현탁액 제조에는 비코팅 nTiO2(투과전자현미경(TEM) 측정 기준 5nm) 및 nZnO(TEM 측정 기준 20nm) 분말과 고분자 코팅 nTiO2(TEM 측정 기준 3–4nm) 및 nZnO(TEM 측정 기준 3–9nm) 분말을 사용하였다. 나노입자의 결정 형태는 nTiO2의 경우 아나타제였으며, nZnO는 비정질이었다.
탈이온(DI)수 몇 방울이 들어 있는 250mL 비커에 나노입자 분말 0.1 g을 칭량하여 넣었다. 이어서 스테인리스강 주걱으로 나노입자를 혼합하고 DI수를 넣어 비커 내 부피를 200 mL로 맞춘 후 교반한 다음, 90% 진폭에서 60초 동안 Hielscher의 UP200S 초음파 프로세서로 처리하여 0.5 g/L의 원액 현탁액을 얻었다. 모든 원액 현탁액은 4°C에서 최대 이틀 동안 보관하였다.
권장 장치:
UP200S 또는 UP200St
참고 문헌/연구 논문:
Petosa, A. R. (2013): 포화된 입상 다공성 매질에서 금속 산화물 나노입자의 이동, 침착 및 응집: 수질 화학, 포집체 표면 및 입자 코팅의 역할. 학위 논문, McGill University, Montreal, Quebec, Canada 2013. 111-153.
나노입자의 초음파 분산에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하세요!

자철석 나노입자 침전

초음파 응용:
자철석(Fe₃O₄) 나노입자는 Fe3+/Fe2+ = 2:1의 몰비를 갖는 염화철(III) 육수화물과 황산철(II) 칠수화물의 수용액을 공침시켜 생성한다. 철 용액은 각각 농축 수산화암모늄과 수산화나트륨으로 침전시킨다. 침전 반응은 초음파를 조사하면서 반응물을 초음파 유통식 반응기 챔버의 캐비테이션 영역으로 공급하여 수행한다. pH 구배가 생기지 않도록 침전제를 과량으로 펌핑해야 한다. 자철석의 입도 분포는 광자 상관 분광법으로 측정하였다. 초음파에 의한 혼합은 평균 입자 크기를 12–14 nm에서 약 5–6 nm로 감소시킨다.
권장 장치:
UIP1000hd 및 플로우 셀 반응기
참고 문헌/연구 논문:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): 산화철(II,III)을 예로 든 초음파 유통식 반응기에서의 연속 침전. ICVT, TU-Clausthal. GVC Annual Meeting 2004에서 발표한 포스터.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): 연속 초음파화학 침전 반응기의 운전 매개변수. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. April 2006.
초음파 침전에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하세요!

니켈 분말

초음파 응용:
염기성 pH에서 고분자 전해질을 사용한 Ni 분말 현탁액 제조(용해를 방지하고 표면에 NiO가 풍부한 화학종의 형성을 촉진하기 위함), 아크릴계 고분자 전해질 및 수산화테트라메틸암모늄(TMAH).
권장 장치:
UP200S
참고 문헌/연구 논문:
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): 구조용 세라믹 타일의 초전도 코팅 제조. Applied Superconductivity 19/ 3, 2009. 3041-3044.

PbS – 황화납 나노입자 합성

초음파 응용:
실온에서 아세트산납(Pb(CH3COO)2.3H2O) 0.151 g과 TAA(CH3CSNH2) 0.03 g을 이온성 액체 5mL인 [EMIM] [EtSO4], 그리고 이중 증류수 15mL가 담긴 50mL 비커에 첨가한 뒤 UP200S 로 7 min 동안 초음파를 조사하였다. 초음파 프로브/소노트로드 S1의 팁을 반응 용액에 직접 담갔다. 생성된 짙은 갈색 현탁액을 원심분리하여 침전물을 회수하고, 미반응 시약을 제거하기 위해 이중 증류수와 에탄올로 각각 두 번 세척하였다. 초음파가 생성물의 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 비교 시료를 하나 더 준비하였다. 이때 초음파 조사 없이 24 h 동안 연속 교반하여 생성물을 제조한다는 점을 제외하고는 반응 매개변수를 일정하게 유지하였다.
PbS 나노입자 제조를 위해 실온에서 수성 이온성 액체 내 초음파 보조 합성법이 제안되었다. 실온에서 수행되는 이 친환경적인 녹색 합성법은 빠르고 주형이 필요하지 않아 합성 시간을 현저히 단축하며 복잡한 합성 절차를 피할 수 있다. 이렇게 제조된 나노클러스터는 3.86 eV의 매우 큰 청색 편이를 나타내며, 이는 매우 작은 입자 크기와 양자 구속 효과에 기인하는 것으로 볼 수 있다.
권장 장치:
UP200S
참고 문헌/연구 논문:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): 수성 [EMIM][EtSO4] 이온성 액체에서 초음파 조사를 이용한 PbS 나노입자의 간편한 실온 제조 및 특성 분석. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

정제된 나노튜브

초음파 응용:
이후 정제된 나노튜브를 1,2-디클로로에탄(DCE)에 현탁시키기 위해 고출력 초음파 장치( UP400S, 400W, 24 kHz)를 사용하여 펄스 모드(사이클)로 초음파 처리함으로써 검은색 현탁액을 얻었다. 이어서 5000 rpm에서 5분 동안 원심분리하여 응집된 나노튜브 다발을 제거하였다.
권장 장치:
UP400S
참고 문헌/연구 논문:
Witte, P. (2008): 생의학 및 광전자 응용을 위한 양친매성 풀러렌. 학위논문 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

SAN/CNTs 복합재

초음파 응용:
SAN 매트릭스에 CNT를 분산시키기 위해 프로브형 초음파 처리용 소노트로드가 장착된 Hielscher UIS250V를 사용하였다. 먼저 CNT를 증류수 50mL에 약 30 min 동안 초음파 처리하여 분산시켰다. 용액을 안정화하기 위해 용액의 ~1% 비율로 SDS를 첨가하였다. 이후 얻어진 CNT 수분산액을 고분자 현탁액과 합치고 Heidolph RZR 2051 기계식 교반기로 30 min 동안 혼합한 다음, 다시 30 min 동안 초음파 처리하였다. 분석을 위해 CNT 농도가 서로 다른 SAN 분산액을 Teflon 몰드에 주입하고 상온에서 3–4일 동안 건조하였다.
권장 장치:
UIS250v
참고 문헌/연구 논문:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): 스티렌–아크릴레이트/탄소나노튜브 나노복합재: 기계적, 열적 및 전기적 특성. 수록: Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 61/ 3, 2012. 172–177.

탄화규소(SiC) 나노분말

초음파 응용:
탄화규소(SiC) 나노분말을 Hielscher UP200S 고출력 초음파 처리기로 응집 해체하고 도료의 테트라히드로푸란 용액에 분산시켰으며, 운전 시 음향 출력 밀도는 80 W/cm². SiC의 해응집은 먼저 소량의 세제가 포함된 순수 용매에서 수행한 후, 도료를 나누어 차례로 첨가하였다. 전체 공정에는 딥 코팅용 시료의 경우 30분, 실크 스크린 인쇄용 시료의 경우 60분이 소요되었다. 용매가 끓지 않도록 초음파 처리 중 혼합물을 충분히 냉각하였다. 초음파 처리 후 회전 증발기에서 테트라히드로푸란을 증발시키고, 인쇄에 적합한 점도를 얻기 위해 혼합물에 경화제를 첨가하였다. 딥 코팅용으로 준비한 시료에서 최종 복합재의 SiC 농도는 3% wt였다. 실크 스크린 인쇄용으로는 두 배치의 시료를 준비하였으며, 예비 마모 및 마찰 시험용 시료의 SiC 함량은 1–3% wt, 마모 및 마찰 시험 결과를 바탕으로 복합재를 미세 조정하기 위한 시료의 SiC 함량은 1.6–2.4% wt였다.
권장 장치:
UP200S
참고문헌/연구 논문:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): 불연속 내마모성 나노복합재 패턴을 적용한 탄성 원사 장력 조절기. Fibres & Textiles in Eastern Europe 17/ 1, 2009. 91–96.

SWNT 단일벽 탄소 나노튜브

초음파 응용:
초음파 화학적 합성: SWNT 10 mg 및 2%MCB 용액 30ml SWNT 10 mg 및 2%MCB 용액 30ml, UP400S 초음파 처리 강도: 300 W/cm2, 초음파 처리 시간: 5h
권장 장치:
UP400S
참고문헌/연구 논문:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): 초음파 처리를 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브를 유기 물질과 화학적으로 반응시키는 간단한 방법. Nano Letters 1/ 7, 2001. 361–363.

티올화 SWCNTs

초음파 응용:
티올화 SWCNTs 25 mg(탄소 2.1 mmol)을 탈이온수 50 mL에 현탁하기 위해 400W 초음파 프로세서(UP400S)를 사용하였다. 이어서 현탁액을 새로 준비한 Au(NP) 용액에 첨가하고 혼합물을 1h 동안 교반하였다. Au(NP)-SWCNTs를 미세여과(질산셀룰로오스)로 추출하고 탈이온수로 충분히 세척하였다. 작은 Au(NP)(평균 직경 ≈ 13 nm)가 여과막(기공 크기 0.2μm)을 효과적으로 통과할 수 있었으므로 여액은 붉은색이었다.
권장 장치:
UP400S
참고문헌/연구 논문:
Jung, A. (2007): 탄소 나노튜브 기반 기능성 소재. 학위논문 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / 펄라이트 복합재

초음파 응용:
TiO2 /펄라이트 복합재는 다음과 같이 제조하였다. 먼저 티타늄 이소프로폭사이드(TIPO), Aldrich 97%, 5 mL를 에탄올, Carlo Erba, 40 mL에 용해하고 30분 동안 교반하였다. 그런 다음 펄라이트 5 g을 첨가하고 분산액을 60분 동안 교반하였다. 혼합물은 초음파 팁 처리기 UIP1000hd를 사용하여 추가로 균질화하였다. 2분의 초음파 처리 시간 동안 총 1 Wh의 에너지를 투입하였다. 마지막으로 슬러리를 에탄올로 희석하여 100 mL의 현탁액을 얻었으며, 이렇게 얻은 액체를 전구체 용액(PS)으로 명명하였다. 준비된 PS는 화염 분무 열분해 시스템에서 처리할 준비가 완료된 상태였다.
권장 장치:
UIP1000hd
참고문헌/연구 논문:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): 화염 분무 열분해를 통한 TiO2/펄라이트 복합재의 단일 단계 합성 및 광촉매 거동. International Journal of Photoenergy 2013.

액체에 전달된 강력한 초음파는 강렬한 캐비테이션을 발생시킨다. 극심한 캐비테이션 효과는 서브마이크론 및 나노 범위의 입자 크기를 갖는 미세 분말 슬러리를 생성한다. 또한 입자 표면이 활성화된다. 마이크로제트와 충격파의 충격 및 입자 간 충돌은 고체의 화학적 조성과 물리적 형태에 상당한 영향을 미치며, 이를 통해 유기 고분자와 무기 고체 모두의 화학적 반응성을 극적으로 향상시킬 수 있다.

“붕괴하는 기포 내부의 극한 조건은 다양한 목적으로 사용할 수 있는 반응성이 매우 높은 화학종을 생성합니다. 예를 들어, 개시제를 첨가하지 않고도 중합을 개시할 수 있습니다. 또 다른 예로, 끓는점이 높은 용매에서 휘발성 유기금속 전구체를 초음파화학적으로 분해하면 촉매 활성이 높은 다양한 형태의 나노구조 재료가 생성됩니다. 나노구조 금속, 합금, 탄화물 및 황화물, 나노미터 크기의 콜로이드, 나노구조 담지 촉매는 모두 이 일반적인 경로로 제조할 수 있습니다.”

[Suslick/ Price 1999: 323]

문헌/참고문헌

• Suslick, K. S.; Price, G. J. (1999): 재료화학에서의 초음파 응용. 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): 유망한 광전도성을 갖는 박리된 CrPS4. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): 분자 결정의 초음파 파쇄. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): 나노미터 크기의 하이드록시아파타이트 바이오세라믹 형성에 미치는 열 및 초음파의 영향. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.