Nanodiamanten duerch Ultraschall a wässereger Suspensioun dispergéiert

Nanodiamantdispersioune kënne mat Hielscher Ultraschallapparater séier an effizient hiergestallt ginn. A wässereger Suspensioun suergt d’Ultraschalldeaggregatioun fir den zouverlässegen Ofbau vun Aggregater an d’Bildung vu stabille Kolloiden. A Kombinatioun mat der einfacher Zousaz vu Salz fir de pH-Wäert unzepassen, bitt dës Method eng einfach, käschtegënschteg Approche ouni Veronrengegungen. Wéinst hirer Skaléierbarkeet an einfacher Ëmsetzung eegent sech d’Ultraschalldispergéierung besonnesch gutt souwuel fir d’Laborfuerschung wéi och fir d’Veraarbechtung vun Nanodiamanten am industrielle Moossstaf.

Effizient Deaggregatioun vun Nanodiamanten ouni Kontaminatioun

Nanodiamante ginn ëmmer méi an der Biomedizin, a Quantentechnologien, an der Tribologie an a fortgeschrattene Kompositmaterialien agesat, mee hir inherent Tendenz, haart Aggregater ze bilden, limitéiert dacks hir Leeschtung. Stabil Kolloide mat eenzelne Partikelen ze kréien, ass dofir eng Viraussetzung fir eng genee Charakteriséierung an eng zouverlässeg Uwendung. Konventionell Deaggregatiounsmethode baséieren dacks op intensive Mueltechniken, déi Zirkoniumdioxid oder aner Veronrengegungen abréngen, wat d’Rengegung erschwéiert an de biomedizineschen Asaz aschränkt. D’Ultraschalldispergéierung bitt eng séier, skaléierbar Alternativ ouni Veronrenregungen. Mat akustescher Kavitatioun a wässerege Medie bauen Ultraschallapparater mat Sond Aggregater effizient zu Nanodiamante mat enger Gréisst am eestellege Nanometerberäich of. A Kombinatioun mat enger einfacher, duerch Salz ënnerstëtzter Upassung vum pH-Wäert liwwert dës Method stabil Kolloiden iwwer e breede pH-Beräich, ouni gëfteg Nieweprodukter anzebréngen, wat si souwuel fir d’Laborfuerschung wéi och fir d’Produktioun am industrielle Moossstaf ganz attraktiv mécht.

Nanodiamante kënne mat Hielscher Ultraschallapparater effizient an zouverlässeg dispergéiert ginn.

Wéi funktionéieren d’Muelen an d’Dispergéiere vun Nanodiamante mat Ultraschall?

D’Ultraschalldispergéierung benotzt d’Nanodiamante selwer als Muelmëttel. Akustesch Kavitatioun, déi duerch héichleeschtungsfäeg Ultraschallwellen entsteet, erzeugt Flëssegkeetsstréim mat héijer Vitess. Dës Flëssegkeetsstréim beschleunegen d’Partikelen (z. B. Diamanten) an der Suspensioun, soudatt d’Partikele mat bis zu 280km/s openeestoussen an a winzeg Partikele vun Nanometergréisst zerbriechen. Doduerch sinn d’Ultraschallmuelen an d’Ultraschalldispergéierung eng einfach, käschtegënschteg Technik ouni Veronrengegungen, déi Nanodiamanten zouverlässeg zu Partikele vun Nanometergréisst deagglomeréiert, déi an enger wässereger kolloidaler Léisung iwwer e breede pH-Beräich stabil sinn. Salz (Natriumchlorid) gëtt benotzt, fir d’Nanodiamanten an enger wässereger Suspensioun ze stabiliséieren.
 

 
Liest méi iwwer d’Ultraschalldeaggregatioun vun Nanodiamante fir d’Prouwevirbereedung virun der Analys!
 

D’Ultraschallmuele vun Nanodiamanten iwwertrëfft Pärelemillen

Ultraschallapparater mat Sond sinn héichwierksam Millen a stellen eng etabléiert Mueltechnik fir d’Groussproduktioun vun Nanodiamantsuspensiounen am industrielle Moossstaf duer. Well Ultraschallmillen d’Nanodiamanten als Muelmëttel benotzen, gëtt eng Kontaminatioun duerch Muelmëttel, z. B. duerch Zirkoniumdioxidperlen, komplett vermidden. Amplaz beschleunegen d’Kavitatiounskräfte vum Ultraschall d’Partikelen, sou datt d’Nanodiamanten hefteg matenee kollidéieren an op eng eenheetlech Nanogréisst zerbriechen. Dës duerch Ultraschall ausgeléiste Kollisioun tëscht de Partikelen ass eng héich effizient an zouverlässeg Method fir d’Produktioun vu gläichméisseg verdeelten Nanodispersiounen.
D’Method vun der Ultraschalldispersioun an der Desaggregatioun benotzt waasserléislech, net gëfteg an net kontaminéierend Zousazstoffer wéi Natriumchlorid oder Saccharose fir d’Reguléierung vum pH-Wäert an d’Stabiliséierung vun der Ultraschalldispersioun. Dës Kristallstrukture vun Natriumchlorid oder Saccharose wierken zousätzlech als Muelmëttel an ënnerstëtzen domat den Ultraschallmuelprozess. Wann de Muelprozess ofgeschloss ass, kënnen dës Zousazstoffer einfach duerch Spulle mat Waasser ewechgeholl ginn, wat e bemierkenswäerte Virdeel géintiwwer engem Prozess mat Keramikperlen ass. Traditionell Perlemillen, wéi Attritoren, benotzen onléislech keramesch Muelmëttel (z. B. Bullen, Kärecher oder Perlen), deenen hir Ofriffreschter déi fäerdeg Dispersioun kontaminéieren. D’Ewechhuele vu Kontaminatiounen, déi duerch Muelmëttel entstane sinn, erfuerdert eng komplex Nobeaarbechtung an ass souwuel zäitopwänneg wéi och deier.

D’Ultraschalldispersiounstechnologie produzéiert wierksam wässerlech Nanodiamantsuspensioune mat enger enker Partikelgréissteverdeelung.
(Etüd a Grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Beispillprotokoll fir d’Ultraschalldispersioun vun Nanodiamanten

Salzënnerstëtzt Ultraschalldesaggregatioun vun Nanodiamanten am Waasser:
Eng Mëschung aus 10 g Natriumchlorid an 0,250 g Nanodiamantpolver gouf kuerz vun Hand mat engem Porzeläinsmier an engem Stéisser gemuel an zesumme mat 5 mL deioniséiertem Waasser an e Glasfläschche vun 20 mL ginn. Déi preparéiert Prouf gouf mat engem Ultraschallapparat mat Sond fir 100 min bei 60% Ausgangsleeschtung an enger relativer Aschaltdauer vu 50% mat Ultraschall behandelt. No der Ultraschallbehandlung gouf d’Prouf gläichméisseg op zwee Falcon-Zentrifugeréiercher aus Plastik vun 50 mL opgedeelt an a destilléiertem Waasser bis zu engem Gesamtvolumme vun 100 mL (2 × 50 mL) dispergéiert. All Prouf gouf duerno mat enger Eppendorf-Zentrifug 5810-R bei 4000 rpm a 25°C fir 10 min zentrifugéiert, an de kloren Iwwerstand gouf verworf. Déi naass ND-Nidderschléi goufen duerno nees an destilléiertem Waasser dispergéiert (100 mL Gesamtvolummen) an eng zweete Kéier bei 12.000 rpm a 25 °C fir 1 h zentrifugéiert. De kloren Iwwerstand gouf nach eng Kéier verworf, an déi naass Nanodiamantnidderschléi goufen nees dispergéiert, dës Kéier a 5 mL destilléiertem Waasser fir d’Charakteriséierung. E Standardtest mat AgNO3 huet gewisen, datt Cl⁻ an den Nanodiamanten, déi mat Salzënnerstëtzung duerch Ultraschall desaggregéiert an zweemol mat destilléiertem Waasser wéi uewe beschriwwe gewäsch goufen, komplett feelt. Nodeems d’Waasser aus de Prouwe verdonst war, gouf d’Bildung vu schwaarzen, feste Nanodiamant-„Chips“ mat enger Ausbeut vun ∼200 mg oder 80% vun der ursprénglecher Nanodiamantmass observéiert. (kuckt d’Bild hei drënner)
(vgl. Turcheniuk et al., 2016)

Gedréchent Prouf vun duerch Ultraschall dispergéierten Nanodiamanten.
(Etüd a Grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Héichleeschtungsultraschallapparater fir Nanodiamantdispersiounen

Hielscher Ultrasonics entwéckelt, fabrizéiert a verdeelt héichleeschtungsfäeg Ultraschallapparater fir d’Muelen an d’Dispergéiere fir usprochsvoll Uwendungen, wéi d’Hierstellung vun Nanodiamantsuspensiounen, Poléiermëttelen an Nanokompositten. Hielscher Ultraschallapparater gi weltwäit agesat, fir Nanomaterialien a wässerlech kolloidal Suspensiounen, Polymeren, Harzer, Beschichtungen an aner héichleeschtungsfäeg Materialien ze dispergéieren.
Hielscher Ultraschalldispergéierapparater si bei der Veraarbechtung vu Materialien mat niddreger bis héijer Viskositéit zouverlässeg an effizient. Ofhängeg vun den Ausgangsmaterialien an der ugestriefter definitiver Partikelgréisst kann d’Ultraschallintensitéit fir optimal Prozessresultater präzis agestallt ginn.
Fir viskos Paste, Nanomaterialien an héich Feststoffkonzentratiounen ze verschaffen, muss den Ultraschalldispergéierapparat kontinuéierlech héich Amplitudë produzéiere kënnen. Déi industriell Ultraschallprozessore vun Hielscher Ultrasonics kënne ganz héich Amplituden am Dauerbetrib ënner voller Laascht liwweren. Amplitudë vu bis zu 200µm kënne problemlos am 24/7-Betrib agesat ginn. D’Méiglechkeet, en Ultraschalldispergéierapparat mat héijen Amplituden ze bedreiwen an d’Amplitude präzis anzestellen, ass néideg, fir d’Ultraschallprozessbedéngunge fir déi optimal Formuléierung vun Nanosuspensioune mat héijem Feststoffgehalt, nanoverstäerkte Polymermëschungen an Nanokompositten unzepassen.
Nieft der Ultraschallamplitude ass den Drock e weidere ganz wichtege Prozessparameter. Bei erhéichtem Drock ginn d’Intensitéit vun der Ultraschallkavitatioun an hir Schéierkräfte verstäerkt. D’Ultraschallreaktore vun Hielscher kënnen ënner Drock gesat ginn, wouduerch verstäerkt Beschallungsresultater erreecht ginn.
D’Prozessiwwerwaachung an d’Datenopzeechnung si wichteg fir eng kontinuéierlech Prozessstandardiséierung a fir d’Produktqualitéit. Uschléissbar Drock- an Temperatursensore gi mam Ultraschallgenerator verbonnen, fir den Ultraschalldispergéierprozess ze iwwerwaachen an ze steieren. All wichteg Veraarbechtungsparameter, wéi Ultraschallenergie (netto + total), Temperatur, Drock an Zäit, ginn automatesch protokolléiert an op enger agebauter SD-Kaart gespäichert. Duerch den Zougrëff op déi automatesch opgezeechent Prozessdate kënnt Dir fréier Beschallungsleef iwwerpréiwen an d’Prozessresultater evaluéieren.
Eng weider benotzerfrëndlech Funktioun ass d’Fernsteierung vun eisen digitalen Ultraschallsystemer iwwer de Browser. Mat der Fernsteierung iwwer de Browser kënnt Dir Ären Ultraschallprozessor vun iwwerall aus starten, stoppen, astellen an iwwerwaachen.
Kontaktéiert eis elo, fir méi iwwer eis héichleeschtungsfäeg Ultraschallhomogenisateure fir d’Muelen an d’Hierstellung vun Nanodispersiounen ze gewuer ze ginn!
Déi folgend Tabell gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater: