Leeschtungsultraschall fir d’Partikelbehandlung: Uwendungshinweiser

Fir hir Eegenschafte voll ze entfalen, mussen d’Partikelen deagglomeréiert a gläichméisseg dispergéiert ginn, sou datt hir Uewerfläch disponibel ass. Staark Ultraschallkräfte si bekannt als zouverlässeg Mëttele fir d’Dispergéieren an d’Muelen, déi Partikelen op Gréissten am Submikrometer- an Nanoberäich zerkleineren. Ausserdeem erméiglecht d’Ultraschallbehandlung et, Partikelen ze modifizéieren an ze funktionaliséieren, z. B. duerch d’Beschichte vun Nanopartikele mat enger Metallschicht.

Hei drënner fannt Dir eng Auswiel u Partikelen a Flëssegkeete mat entspriechende Recommandatiounen, wéi d’Material mat engem Ultraschallhomogenisator behandelt ka ginn, fir d’Partikelen ze muelen, ze dispergéieren, ze deagglomeréieren oder ze modifizéieren.

Wéi Dir Är Pudder a Partikele mat enger staarker Ultraschallbehandlung preparéiert.

An alphabetescher Reiefolleg:

Aerosil

Ultraschalluwendung:
Dispersioune vu Siliciumdioxidpartikele vum Typ Aerosil OX50 a Millipore-Waasser (pH 6) entstoungen duerch d’Dispergéiere vu 5,0 g Pudder a 500 mL Waasser mat engem Ultraschallprozessor mat héijer Intensitéit UP200S (200W; 24kHz). D’Siliciumdioxiddispersioune goufen an enger Léisung mat destilléiertem Waasser (pH = 6) ënner Ultraschallbestralung mam UP200S fir 15 min. preparéiert an duerno 1 h laang kräfteg geréiert. HCl gouf benotzt, fir de pH-Wäert anzestellen. De Feststoffgehalt an den Dispersioune war 0,1% (w/v).
Recommandéierten Apparat:
UP200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): Kombinatioun vun natierlechen an thermosensibele Polymeren an der Flockulatioun vu feine Siliciumdioxiddispersiounen. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Al₂O₃-Waasser-Nanoflëssegkeeten

Ultraschalluwendung:
Al₂O₃-Waasser-Nanoflëssegkeete kënnen an de folgende Schrëtt preparéiert ginn: Bestëmmt als Éischt d’Mass vun den Al₂O₃ Nanopartikele mat enger digitaler elektronescher Wo. Gitt dann d’Al₂O₃ Nanopartikelen no an no an dat ofgewienent destilléiert Waasser a réiert d’Al₂O₃-Waasser-Mëschung. Behandelt d’Mëschung 1h laang kontinuéierlech mat engem Ultraschallapparat mat Sond UP400S (400W, 24kHz), fir eng gläichméisseg Dispersioun vun den Nanopartikelen am destilléierte Waasser ze produzéieren.
D’Nanoflëssegkeete kënne mat verschiddenen Undeeler (0,1%, 0,5% an 1%) preparéiert ginn. Et si weder Tensiden nach Ännerunge vum pH-Wäert néideg.
Recommandéierten Apparat:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Experimentell Etüd vun der Stréimung vun Nanoflëssegkeeten an engem Mikromodell als poréist Medium. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77–84.

D’Ultraschalldispergéiere vun Aluminiumoxid (Al2O3) féiert zu enger däitlecher Reduktioun vun der Partikelgréisst an enger gläichméisseger Dispersioun.

Mat Boehmit beschichte Siliciumdioxidpartikelen

Ultraschalluwendung:
Siliciumdioxidpartikele gi mat enger Schicht Boehmit beschicht: Fir eng perfekt propper Uewerfläch ouni organesch Substanzen ze kréien, ginn d’Partikelen op 450°C erhëtzt. Nodeems d’Partikele gemuele goufen, fir d’Agglomeraten opzebriechen, gëtt eng wässerlech Suspensioun mat 6 vol% (≈70 ml) preparéiert an duerch d’Bäiginn vun dräi Drëpsen Ammoniumléisung bei engem pH-Wäert vun 9 stabiliséiert. Duerno gëtt d’Suspensioun duerch eng Ultraschallbehandlung mat engem UP200S bei enger Amplitude vun 100% (200 W) fir 5 min. deagglomeréiert. Nodeems d’Léisung op iwwer 85°C erhëtzt gouf, goufen 12,5 g Aluminium-sec-butoxid bäiginn. D’Temperatur gëtt 90 min. laang bei 85–90°C gehalen, an d’Suspensioun gëtt wärend dem ganze Verfare mat engem Magnéitréierer geréiert. Duerno gëtt d’Suspensioun kontinuéierlech weidergeréiert, bis se op ënner 40°C ofgekillt ass. Da gouf de pH-Wäert duerch d’Bäiginn vu Salzsaier op 3 agestallt. Direkt duerno gëtt d’Suspensioun an engem Äisbad mat Ultraschall behandelt. De Pudder gëtt duerch Verdënnen an uschléissend Zentrifugéiere gewäsch. Nodeems déi iwwerstoend Flëssegkeet ewechgeholl gouf, ginn d’Partikelen an engem Dréchnenuewe bei 120°C gedréchent. Zum Schluss ginn d’Partikelen 3 Stonne laang bei 300°C hëtzebehandelt.
Recommandéierten Apparat:
UP200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Wyss, H. M. (2003): Mikrostruktur a mechanescht Verhale vu konzentréierte Partikelgelen. Dissertatioun, Eidgenössesch Technesch Héichschoul, 2003. S.71.

Synthes vu Cadmium(II)-Thioacetamid-Nanokompositten

Ultraschalluwendung:
Cadmium(II)-Thioacetamid-Nanokompositte goufen op sonochemeschem Wee a Presenz an a Feele vu Polyvinylalkohol synthetiséiert. Fir déi sonochemesch Synthes (Sono-Synthes) goufen 0,532 g Cadmium(II)-Acetat-Dihydrat (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g Thioacetamid (TAA, CH3CSNH2) an 0,664 g Kaliumiodid (KI) an 20mL duebel destilléiertem, deioniséiertem Waasser opgeléist. Dës Léisung gouf mat engem leeschtungsstaarken Ultraschallapparat mat Sond UP400S (24 kHz, 400W) bei Raumtemperatur fir 1 h beschallt. Wärend der Beschallung vun der Reaktiounsmëschung ass d’Temperatur op 70–80degC geklommen, wéi mat engem Eisen–Constantin-Thermoelement gemooss gouf. No enger Stonn huet sech en hellgielen Nidderschlag gebilt. Dëse gouf duerch Zentrifugatioun (4.000 rpm, 15 min) isoléiert, mat duebel destilléiertem Waasser an duerno mat absoluttem Ethanol gewäsch, fir reschtlech Gëftstoffer ze entfernen, a schliisslech un der Loft gedréchent (Ausbeut: 0,915 g, 68%). Zersetzungspunkt: 200°C. Fir de polymere Nanokomposit hierzestellen, goufen 1,992 g Polyvinylalkohol an 20 mL duebel destilléiertem, deioniséiertem Waasser opgeléist an duerno an déi uewe genannte Léisung bäigefüügt. Dës Mëschung gouf mam UP400S fir 1 h mat Ultraschall beschallt, woubäi sech en hellorange Produit gebilt huet.
D’SEM-Resultater hunn erginn, datt d’Partikelgréissten a Presenz vu PVA vun ongeféier 38 nm op 25 nm erofgaange sinn. Duerno hu mir hexagonal CdS-Nanopartikele mat sphärescher Morphologie duerch thermesch Zersetzung vum polymere Nanokomposit Cadmium(II)-Thioacetamid/PVA als Virleefer synthetiséiert. D’Gréisst vun den CdS-Nanopartikele gouf souwuel mat XRD wéi och mat SEM gemooss, an d’Resultater hunn ganz gutt mateneen iwwereneegestëmmt.
Ranjbar et al. (2013) hunn och festgestallt, datt de polymere Cd(II)-Nanokomposit e gëeegente Virleefer fir d’Hierstellung vu Cadmiumsulfid-Nanopartikele mat interessante Morphologien ass. All d’Resultater hunn erginn, datt d’Ultraschallsynthes erfollegräich als einfach, effizient, käschtegënschteg, ëmweltfrëndlech a ganz villverspriechend Method fir d’Synthes vun nanoskalëge Materialie kann agesat ginn, ouni datt speziell Bedéngunge wéi héich Temperaturen, laang Reaktiounszäiten an héijen Drock néideg sinn.
Apparatempfeelung:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Synthes a Charakteriséierung vu Cadmium-Thioacetamid-Nanokompositten. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO₃

Ultraschallapplikatioun:
D’Beschichtung vun duerch Nanofällung hiergestalltem CaCO₃ (NPCC) mat Stearinsaier gouf mat Ultraschall duerchgefouert, fir seng Dispersioun am Polymer ze verbesseren an d’Agglomeratioun ze reduzéieren. 2g onbeschichteten, duerch Nanofällung hiergestallte CaCO₃ (NPCC) goufe mat engem UP400S an 30ml Ethanol beschallt. 9 wt% Stearinsaier goufen an Ethanol opgeléist. Den Ethanol mat Stearinsaier gouf duerno mat der beschallter Suspensioun gemëscht.
Apparatempfeelung:
UP400S mat enger Sonotrod mat engem Duerchmiesser vun 22mm (H22D) an enger Duerchflosszell mat Killmantel
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Auswierkunge vun Ultraschall beim Beschichte vun duerch Nanofällung hiergestalltem CaCO3 mat Stearinsaier. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

Cellulose-Nanokristaller

Ultraschallapplikatioun:
Cellulose-Nanokristaller (CNC) aus Eukalyptuscellulose CNCen: Cellulose-Nanokristaller aus Eukalyptuscellulose goufen duerch d’Reaktioun mat Methyladipoylchlorid, CNCm, oder mat enger Mëschung aus Essegsaier a Schwiefelsaier, CNCa, modifizéiert. Dofir goufe gefréiergedréchent CNCen, CNCm an CNCa a renge Léisungsmëttelen (EA, THF oder DMF) bei 0,1 wt% duerch magnéitescht Réieren iwwer Nuecht bei 24 ± 1 degC nei dispergéiert, gefollegt vun enger Beschallung fir 20 min. mam Ultraschallapparat mat Sond UP100H. D’Beschallung gouf mat enger Intensitéit vun 130 W/cm² bei 24 ± 1 degC duerchgefouert. Duerno gouf CAB an d’CNC-Dispersioun bäigefüügt, sou datt déi endgülteg Polymerkonzentratioun 0,9 wt% war.
Apparatempfeelung:
UP100H
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Blachechen, L. S.; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V.; Petri, D. F. S. (2013): Zesummespill vun der kolloidaler Stabilitéit vu Cellulosenanokristaller an hirer Dispergéierbarkeet an enger Celluloseacetatbutyratmatrix. Cellulose 20/3, 2013. 1329–1342.

Mat Cernitrat dotéierte Silan

Ultraschallapplikatioun:
Kal gewalzte Kuelestolplacken (6,5cm 6,5cm 0,3cm; cheemesch gebotzt a mechanesch poléiert) goufen als metallesch Substrater benotzt. Virum Opdroe vun der Beschichtung goufen d’Placke mat Aceton ënner Ultraschall gebotzt an duerno mat enger alkalescher Léisung (0,3molL 1 NaOH-Léisung) bei 60°C fir 10 min gebotzt. Fir d’Benotzung als Grondéierung gouf virun der Virbehandlung vum Substrat eng typesch Formuléierung mat 50 Deeler γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (γ-GPS) mat ongeféier 950 Deeler Methanol bei engem pH vu 4,5 (mat Essigsäier agestallt) verdënnt, an de Silan gouf hydrolyséiere gelooss. D’Virbereedungsverfare fir mat Cernitratpigmenter dotéierte Silan war dat selwecht, ausser datt 1, 2, 3 wt% Cernitrat virun der Zousaz vu (γ-GPS) an d’Methanolléisung bäigefüügt goufen; duerno gouf dës Léisung mat engem Propellerréierer bei 1600 rpm fir 30 min bei Raumtemperatur gemëscht. Duerno goufen d’Dispersiounen, déi Cernitrat enthalen hunn, fir 30 min bei 40°C mat engem externe Killbad mat Ultraschall behandelt. D’Ultraschallbehandlung gouf mam Ultraschallapparat UIP1000hd (1000W, 20 kHz) mat enger agekoppelter Ultraschallleeschtung vun ongeféier 1 W/mL duerchgefouert. Fir d’Virbehandlung vum Substrat gouf all Plack fir 100 sec. mat der entspriechender Silanléisung gespullt. No der Behandlung goufen d’Placke fir 24 h bei Raumtemperatur dréchne gelooss; duerno goufen déi virbehandelt Placke mat engem zweekomponentegen, amingehäerten Epoxidharz (Epon 828, shell Co.) beschicht, fir eng naass Schichtdéckt vun 90μm z’erreechen. D’Placke mat Epoxidharzbeschichtung goufe fir 1h bei 115°C aushäerte gelooss; nom Aushäerte vun den Epoxidharzbeschichtunge war déi dréche Schichtdéckt ongeféier 60μm.
Apparatempfehlung:
UIP1000hd
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Elektrocheemesch Auswierkunge vu Silanvirbehandlungen, déi Cernitrat enthalen, op d’Eegenschafte vun der kathodescher Ofléisung vun Epoxidharzbeschichtungen op Stol. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

Toun: Dispersioun/ Fraktionéierung

Ultraschallapplikatioun:
Fraktionéierung no Partikelgréisst: Fir Partikele vun < 1 μm vu Partikele vun 1–2 μm ze isoléieren, goufe Partikele mat Toungréisst (< 2 μm) an engem Ultraschallfeld an duerch déi uschléissend Uwendung vu verschiddene Sedimentatiounsvitessë getrennt.
D’Partikele mat Toungréisst (< 2 μm) goufen duerch Ultraschallbehandlung mat engem Energieandrag vun 300 J mL^-1 (1 min.) mat engem Ultraschall-Desintegrator mat Sond UP200S (200W, 24kHz), dee mat enger Sonotrod S7 mat engem Duerchmiesser vu 7 mm equipéiert war, getrennt. No der Ultraschallbestralung gouf d’Prouf bei 110 x g (1000 rpm) fir 3 min zentrifugéiert. Déi ofgesate Phas (Fraktionéierungsrescht) gouf duerno bei der Dichtfraktionéierung fir d’Isolatioun vun de Fraktioune mat gerénger Dicht benotzt, an déi kritt schwiewend Phas (< 2 μm-Fraktioun) gouf an en anert Zentrifugeréierchen iwwerdroen a bei 440 x g (2000 rpm) fir 10 min zentrifugéiert, fir d'< 1 μm-Fraktioun (Iwwerstand) vun der 1–2 μm-Fraktioun (Sediment) ze trennen. Den Iwwerstand mat der < 1 μm-Fraktioun gouf an en anert Zentrifugeréierchen iwwerdroen an no der Zousaz vun 1 mL MgSO₄ bei 1410 x g (4000 rpm) fir 10 min zentrifugéiert, fir de Rescht vum Waasser ze dekantéieren.
Fir eng Iwwerhëtzung vun der Prouf ze vermeiden, gouf d’Prozedur 15-mol widderholl.
Apparatempfehlung:
UP200S mat S7 oder UP200St mat S26d7
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Jakubowska, J. (2007): Afloss vun der Aart vum Bewässerungswaasser op d’Fraktioune vun der organescher Buedemsubstanz (SOM) an hir Wiesselwierkunge mat hydrophobe Verbindungen. Dissertatioun, Martin-Luther-Universitéit Halle-Wittenberg 2007.

Toun: Exfoliatioun vun anorganeschem Toun

Ultraschallapplikatioun:
Anorganeschen Toun gouf exfoliéiert, fir Nanokompositten op Pullulanbasis fir d’Beschichtungsdispersioun hierzestellen. Dofir gouf eng fest Quantitéit Pullulan (4 wt% op Naassbasis) bei 25degC fir 1 h ënner liichtem Réieren (500 rpm) am Waasser opgeléist. Gläichzäiteg gouf Tounpolver an enger Quantitéit vun 0,2 bis 3,0 wt% fir 15 Minutten ënner kräftegem Réieren (1000 rpm) am Waasser dispergéiert. Déi entstanen Dispersioun gouf mat engem UP400S (Leeschtung_max = 400 W; Frequenz = 24 kHz) Ultraschallapparat mat enger Titansonotrod H14, Spëtzenduerchmiesser 14 mm, Amplitud_max = 125 μm; Uewerflächenintensitéit = 105 Wcm^-2) ënner follgende Bedéngunge beschallt: 0,5 Zyklen a 50% Amplitud. D’Dauer vun der Ultraschallbehandlung huet jee nom Versuchsplang variéiert. Déi organesch Pullulanléisung an déi anorganesch Dispersioun goufen duerno fir weider 90 Minutten ënner liichtem Réieren (500 rpm) matenee vermëscht. Nom Vermëschen hunn d’Konzentratioune vun deenen zwee Komponenten engem anorganeschen/organesche Verhältnis (I/O) vun 0,05 bis 0,75 entsprach. D’Gréissteverdeelung vun den am Waasser dispergéierten Na⁺-MMT-Toune gouf virun an no der Ultraschallbehandlung mat engem IKO-Sizer CC-1 Nanopartikelanalysator bestëmmt.
Fir eng fest Quantitéit Toun gouf festgestallt, datt déi wierksaamst Beschallungsdauer 15 Minutte war, wärend eng méi laang Ultraschallbehandlung de P’O₂ -Wäert erhéicht (wéinst Reaggregatioun), deen bei der héchster Beschallungsdauer (45 min) nees erofgeet, viraussiichtlech duerch d’Fragmentéierung souwuel vun de Plättchen wéi och vun den Taktoiden.
Laut dem Versuchsopbau, deen an der Dissertatioun vum Introzzi benotzt gouf, gouf fir d’Behandlung vu 15 Minutten eng Energieofgab pro Eenheet vu 725 Ws mL^-1 berechent, wärend eng verlängert Ultraschallbehandlung vu 45 Minutten en Energieverbrauch pro Eenheet vun 2060 Ws mL^-1erginn huet. Dëst géif et erlaben, am ganze Prozess eng zimmlech grouss Quantitéit Energie ze spueren, wat sech schliisslech an den definitive Käschte fir den Duerchsaz erëmspigele wäert.
Apparatempfeelung:
UP400S mat Sonotrod H14
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Introzzi, L. (2012): Entwécklung vun héichleeschtungsfäege Biopolymerbeschichtunge fir Uwendunge bei Liewensmëttelverpackungen. Dissertatioun Universitéit Mailand 2012.

Elektresch leedend Tënt

Ultraschallapplikatioun:
Déi elektresch leedend Tënt gouf hiergestallt, andeems d’Cu+C- a Cu+CNT-Partikele mat Dispergéiermëttelen an engem Léisungsmëttelgemësch dispergéiert goufen (Publikatioun IV). D’Dispergéiermëttele waren dräi Dispergéiermëttele mat héijer Moleküllmass, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 an DISPERBYK-2012 vu BYK Chemie GmbH, déi fir Waasserbaséiert Dispersioune vu Rußpigmenter virgesi sinn. Deioniséiert Waasser (DIW) gouf als Haaptléisungsmëttel benotzt. Ethylenglykolmonomethylether (EGME) (Sigma-Aldrich), Ethylenglykolmonobutylether (EGBE) (Merck) an n-Propanol (Honeywell Riedel-de Haen) goufen als Co-Léisungsmëttele benotzt.
Déi gemëschte Suspensioun gouf fir 10 Minutten an engem Äisbad mat engem UP400S Ultraschallprozessor beschallt. Duerno gouf d’Suspensioun eng Stonn stoe gelooss, fir datt sech d’Partikelen ofsetze konnten, an duerno gouf dekantéiert. Virun der Rotatiounsbeschichtung oder dem Drécke gouf d’Suspensioun fir 10 min an engem Ultraschallbad beschallt.
Apparatempfeelung:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Forsman, J. (2013): Hierstellung vu Co-, Ni- a Cu-Nanopartikelen duerch Reduktioun mat Waasserstoff. Dissertatioun VTT Finnland 2013.

D’Ultraschallbehandlung ass héich effizient fir d’Verklengerung vu Partikelen an d’Dispergéiere vu Pigmenter an Tënt fir Tëntestraldrock.

Kofferphthalocyanin

Ultraschallapplikatioun:
Zersetzung vu Metallphthalocyaninnen
Kofferphthalocyanin (CuPc) gëtt mat Waasser an organesche Léisungsmëttele bei Ëmgéigungstemperatur an Atmosphärendrock a Presenz vun engem Oxidatiounsmëttel als Katalysator mam 500W Ultraschallapparat UIP500hd mat Duerchflosskummer beschallt. Beschallungsintensitéit: 37–59 W/cm², Proufgemësch: 5 mL Prouf (100 mg/L), 50 D/D-Waasser mat Chloroform a Pyridin bei 60% vun der Ultraschallamplitud. Reaktiounstemperatur: 20°C bei Atmosphärendrock.
Ofbaugrad vu bis zu 95% bannent 50 min. Beschallung.
Apparatempfeelung:
UIP500hd

Dibutyrylchitin (DBCH)

Ultraschallapplikatioun:
Laang polymer Makromolekülle kënnen duerch Ultraschallbehandlung opgebrach ginn. Duerch d’Ultraschallënnerstëtzung bei der Reduktioun vun der molarer Mass kënnen onerwënscht Niewereaktiounen oder d’Oftrennung vun Nieweprodukter vermidde ginn. Et gëtt ugeholl, datt den Ultraschallofbau, am Géigesaz zur chemescher oder thermescher Zersetzung, e Prozess ass, deen net zoufälleg ofleeft a bei deem d’Spaltung ongeféier an der Mëtt vum Moleküll stattfënnt. Aus dësem Grond gi méi grouss Makromolekülle méi séier ofgebaut.
D’Experimenter goufe mam Ultraschallgenerator UP200S mat enger Sonotrod S2 duerchgefouert. Déi agestallten zougefouert Ultraschallleeschtung war 150 W. Et goufe Léisunge vun Dibutyrylchitin an Dimethylacetamid mat enger Dibutyrylchitin-Konzentratioun vun 0,3 g/100 cm3 an engem Volume vu 25 cm3 benotzt. D’Sonotrod (Ultraschallsond / Ultraschallhorn) gouf 30 mm ënner der Uewerfläch an d’Polymerléisung agedaucht. D’Léisung gouf an en thermostatesch gereegelt Waasserbad gesat, dat op 25°C gehale gouf. All Léisung gouf fir e virausbestëmmten Zäitraum beschallt. No dëser Zäit gouf d’Léisung ëm de Faktor 3 verdënnt an duerch Gréisstenausschlosschromatografie analyséiert.
Déi presentéiert Resultater weisen, datt Dibutyrylchitin duerch Leeschtungsultraschall net zerstéiert gëtt, mee datt e Polymerofbau stattfënnt, deen als kontrolléiert sonochemesch Reaktioun verstane gëtt. Dofir kann Ultraschall benotzt ginn, fir déi mëttel molar Mass vun Dibutyrylchitin ze reduzéieren, an dat selwecht gëllt fir d’Verhältnis vun der gewiichtsmëttlerer zur zuelmëttlerer molarer Mass. Déi observéiert Verännerunge gi méi staark, wann d’Ultraschallleeschtung an d’Beschallungsdauer erhéicht ginn. D’initial molar Mass hat ënner den ënnersichte Beschallungsbedéngungen och e wesentlechen Afloss op d’Ausmooss vum DBCH-Ofbau: wat déi initial molar Mass méi héich war, wat den Ofbaugrad méi grouss war.
Apparatempfeelung:
UP200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Ultraschallofbau vun Dibuyrylchitin. Polish Chitin Society, Monograph XI, 2006. 123–128.

Ferrocine-Pudder

Ultraschallapplikatioun:
E sonochemesche Wee fir SWNCNTs hierzestellen: Siliziumdioxidpudder (Duerchmiesser 2–5 mm) gëtt zu enger Léisung vun 0,01 mol% Ferrocen a p-Xylol bäigefüügt an duerno mat engem UP200S mat enger Sond mat Titanspëtzt (Sonotrod S14) beschallt. D’Ultraschallbehandlung gouf fir 20 min. bei Raumtemperatur an Atmosphärendrock duerchgefouert. Duerch déi ultraschallënnerstëtzt Synthes goufen héichreng SWCNTs op der Uewerfläch vum Siliziumdioxidpudder hiergestallt.
Apparatempfeelung:
UP200S mat Ultraschallsond S14
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Srinivasan C.(2005): Eng SCHALL-Method fir d’Synthes vun eenzelwannege Kuelestoffnanoréier ënner Ëmgéigungsbedéngungen. Current Science 88/ 1, 2005. 12–13.

Fluchäsch / Metakaolinit

Ultraschallapplikatioun:
Auslaugungstest: 100mL Auslaugungsléisung goufen zu 50g vun der fester Prouf bäigefüügt. Beschallungsintensitéit: max. 85 W/cm² mat UP200S an engem Waasserbad bei 20°C.
Geopolymeriséierung: D’Suspensioun gouf fir d’Geopolymeriséierung mat engem UP200S Ultraschallhomogenisator gemëscht. D’Beschallungsintensitéit war max. 85 W/cm². Fir d’Ofkillung gouf d’Beschallung an engem Äiswaasserbad duerchgefouert.
D’Benotzung vu Leeschtungsultraschall fir d’Geopolymeriséierung féiert zu enger Erhéijung vun der Drockfestegkeet vun den entstanene Geopolymeren an zu enger Erhéijung vun der Festegkeet mat zouhuelender Beschallungsdauer bis zu enger bestëmmter Zäit. D’Opléise vu Metakaolinit a Fluchäsch an alkalesche Léisunge gouf duerch d’Ultraschallbehandlung verbessert, well méi Al a Si fir d’Polykondensatioun an d’Gelphas fräigesat goufen.
Apparatempfeelung:
UP200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): Duerch Ultraschall verbessert Geopolymeriséierung. Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571–580

Graphen

Ultraschallapplikatioun:
Reng Graphenblieder kënnen a grousse Quantitéiten hiergestallt ginn, wéi d’Aarbecht vu Stengl et al. (2011) bei der Hierstellung vun engem net-stöchiometreschen TiO₂ -Graphen-Nanokomposit duerch thermesch Hydrolys vun enger Suspensioun mat Graphen-Nanoblieder an engem Titandioxid-Peroxokomplex weist. Déi reng Graphen-Nanoblieder goufen aus natierlechem Graphit ënner Leeschtungsultraschall mat engem 1000W-Ultraschallprozessor UIP1000hd an enger Héichdrock-Ultraschallreakterkummer bei 5 barg. Déi erhale Graphenblieder zeechne sech duerch eng héich spezifesch Uewerfläch an eenzegaarteg elektronesch Eegenschaften aus. D’Fuerscher behaapten, datt d’Qualitéit vum mat Ultraschall hiergestallte Graphen vill méi héich ass wéi déi vum Graphen, dee mat der Hummer-Method kritt gëtt, bei där Graphit exfoliéiert an oxidéiert gëtt. Well déi physikalesch Bedéngungen am Ultraschallreakter genee kontrolléiert kënne ginn an ënner der Unnam, datt d’Konzentratioun vum Graphen als Dotéierungsmëttel am Beräich vun 1 – 0,001% variéiere wäert, ass d’Produktioun vu Graphen an engem kontinuéierleche System a kommerziellem Moossstaf méiglech.
Apparatempfeelung:
UIP1000hd
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphen-Nanokomposit als Héichleeschtungsphotokatalysatoren. An: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. S. 25209–25218.
Klickt hei, fir méi iwwer d’Produktioun an d’Preparatioun vu Graphen mat Ultraschall ze liesen!

Graphenoxid

Ultraschallapplikatioun:
Graphenoxid-Schichten (GO) goufen op follgend Manéier hiergestallt: 25mg Graphenoxidpolver goufen zu 200 ml deioniséiertem Waasser bäigefüügt. Duerch Réiere gouf eng inhomogen brong Suspensioun kritt. Déi entstane Suspensioune goufe mat Ultraschall behandelt (30 min, 1,3 × 105J), an nom Dréchnen (bei 373 K) gouf dat mat Ultraschall behandelt Graphenoxid kritt. Eng FTIR-Spektroskopie huet gewisen, datt d’Ultraschallbehandlung déi funktionell Gruppe vum Graphenoxid net verännert huet.
Apparatempfeelung:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): Den Afloss vun der thermescher Behandlung an der Ultraschallbehandlung op d’Bildung vu Graphenoxid-Nanoblieder. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. S. 1097–1102.
Klickt hei, fir méi iwwer d’Exfoliatioun an d’Preparatioun vu Graphen mat Ultraschall ze liesen!

Haareg Polymernanopartikelen duerch den Ofbau vu Poly(vinylalkohol)

Ultraschallapplikatioun:
En einfacht Eeschrëttverfaren, dat op dem sonochemeschen Ofbau vu waasserléisleche Polymeren a wässerlecher Léisung a Presenz vun engem hydrophobe Monomer baséiert, féiert zu funktionellen haarege Polymerpartikelen an engem réckstandsfräie Serum. All Polymerisatioune goufen an engem duebelwannege Glasreakter vun 250 mL duerchgefouert, dee mat Stréimungsbriecher, engem Temperatursensor, engem Magnéitréierstaf an engem Hielscher US200S Ultraschallprozessor (200 W, 24 kHz), dee mat enger S14-Titansonotrod (Duerchmiesser = 14 mm, Längt = 100 mm) ausgestatt war, equipéiert war.
Eng Poly(vinylalkohol)-Léisung (PVOH) gouf hiergestallt, andeems eng genee ofgemoosse Quantitéit PVOH iwwer Nuecht bei 50°C ënner kräftegem Réieren a Waasser opgeléist gouf. Virun der Polymerisatioun gouf d’PVOH-Léisung an de Reakter ginn an d’Temperatur op déi gewënschte Reaktiounstemperatur agestallt. D’PVOH-Léisung an de Monomer goufe getrennt fir 1 Stonn mat Argon gespullt. Déi néideg Quantitéit Monomer gouf ënner kräftegem Réieren drëpsweis zu der PVOH-Léisung bäigefüügt. Duerno gouf d’Argonspullung aus der Flëssegkeet ewechgeholl an d’Ultraschallbehandlung mam UP200S bei enger Amplitüd vun 80% gestart. Hei ass ze bemierken, datt den Asaz vun Argon zwee Zwecker déngt: (1) der Entfernung vu Sauerstoff an (2) ass et néideg, fir Ultraschallkavitatiounen ze erzeugen. Dofir wier e kontinuéierlechen Argonstroum am Prinzip fir d’Polymerisatioun vu Virdeel, mee et koum zu enger iwwerméisseger Schaumbildung; d’Verfaren, dat mir hei benotzt hunn, huet dëse Problem verhënnert a war fir eng effizient Polymerisatioun genuch. A reegelméissegen Ofstänn goufe Prouwen entzu fir den Ëmsaz mat Gravimetrie, d’Molekulargewiichtsverdeelungen an/oder d’Partikelgréissteverdeelungen ze iwwerwaachen.
Apparatempfeelung:
US200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
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): En einfache sonochemeschen Eeschrëttwee zu funktionellen haarege Polymernanopartikelen. Soft Matter, 6, 2010. 2392–2395.

HiPco-SWCNTs

Ultraschallapplikatioun:
Dispersioun vun HiPco-SWCNTs mam UP400S: An engem 5 mL Fläschche goufen 0,5 mg oxidéiert HiPcoTM SWCNTs (0,04 mmol Kuelestoff) an 2 mL deioniséiertem Waasser mat engem Ultraschallprozessor UP400S suspendéiert, fir eng schwaarz Suspensioun (0,25 mg/mL SWCNTs) ze kréien. Dëser Suspensioun goufen 1,4 μL vun enger PDDA-Léisung (20 wt./%, Molekulargewiicht = 100.000–200.000) bäigefüügt an d’Mëschung gouf 2 Minutte laang mat engem Vortexmëscher gemëscht. No enger zousätzlecher Ultraschallbehandlung an engem Waasserbad vu 5 Minutte gouf d’Nanoréierchersuspensioun 10 Minutte laang bei 5000g zentrifugéiert. Den Iwwerstand gouf fir AFM-Miessungen entnommen an duerno mat siRNA funktionaliséiert.
Apparatempfeelung:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Jung, A. (2007): Functional Materials based on Carbon Nanotubes. Dissertation Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Hydroxyapatit-Biokeramik

Ultraschallapplikatioun:
Fir d’Synthes vun Nano-HAP gouf eng 40 mL Léisung vun 0,32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O an e klengt Becherglas ginn. De pH-Wäert vun der Léisung gouf duerno mat ongeféier 2,5 mL Ammoniumhydroxid op 9,0 agestallt. D’Léisung gouf duerno mam Ultraschallprozessor UP50H (50 W, 30 kHz), dee mat der Sonotrod MS7 (7mm Duerchmiesser vum Ultraschallhorn) ekipéiert an op déi maximal Amplitud vun 100% agestallt war, 1 Stonn laang beschallt. Um Enn vun der éischter Stonn gouf eng 60 mL Léisung vun 0,19M [KH₂PO₄] lues a lues drëpseweis an déi éischt Léisung bäigefüügt, wärend dës eng zweet Stonn laang mat Ultraschall beschallt gouf. Wärend dem Mëschprozess gouf de pH-Wäert kontrolléiert a bei 9 gehalen, wärend de Ca/P-Verhältnes bei 1,67 gehalen gouf. D’Léisung gouf duerno duerch Zentrifugatioun (~2000 g) filtréiert. Uschléissend gouf de wäissen Nidderschlag, deen dobäi entstanen ass, fir d’Hëtztbehandlung op eng Rei Prouwe verdeelt. Et goufen zwou Prouwereien hiergestallt: déi éischt huet aus zwielef Prouwe fir d’thermesch Behandlung an engem Réierenuewe bestanen an déi zweet aus fënnef Prouwe fir d’Mikrowellebehandlung
Apparatempfeelung:
UP50H
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): Thermesch an Ultraschall Afloss an der Bildung vun Nanometer Skala Hydroxyapatit Bio-Keramik. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083–2095.

Mat Ultraschall verklengerten an dispergéierte Kalziumhydroxyapatit

Anorganesch fullerenänlech WS₂ Nanopartikelen

Ultraschallapplikatioun:
D’Ultraschallbehandlung wärend der elektrolytescher Oflagerung vun anorganesche fullerenänlechen (IF) WS₂ Nanopartikelen an enger Néckelmatrix féiert zu enger méi gläichméisseger a kompakter Beschichtung. Ausserdeem huet den Asaz vun Ultraschall e signifikanten Afloss op de Gewiichtsundeel vun de Partikelen, déi an d’Metalloflagerung agebaut ginn. Sou klëmmt de Gewiichtsundeel (wt.%) vun den IF-WS₂ Partikelen an der Néckelmatrix vu 4,5 wt.% (a Filmer, déi nëmme mat mechaneschem Réieren hiergestallt goufen) op ongeféier 7 wt.% (a Filmer, déi ënner Ultraschallbehandlung bei enger Ultraschallintensitéit vun 30 W cm^-2 hiergestallt goufen).
Ni/IF-WS₂ Nanokompositbeschichtunge goufen elektrolytesch aus engem Standard-Watts-Néckelbad ofgesat, deem IF-WS₂ (anorganesch Fullerener-WS₂) Nanopartikele vun industrieller Qualitéit bäigefüügt goufen.
Fir d’Experiment gouf IF-WS₂ de Watts-Néckelelektrolyte bäigefüügt an d’Suspensioune goufe virun de Kooflagerungsexperimenter op d’mannst 24 h laang bei Raumtemperatur mat engem Magnéitréierer (300 rpm) intensiv geréiert. Direkt virum elektrolyteschen Oflagerungsprozess goufen d’Suspensiounen enger 10 min. Ultraschallvirbehandlung ënnerzunn, fir Agglomeratioun ze vermeiden. Fir d’Ultraschallbeschallung gouf e UP200S Sonden-Ultraschallapparat mat enger Sonotrod S14 (14 mm Spëtzenduerchmiesser) op eng Amplitud vu 55% agestallt.
Fir d’Kooflagerungsexperimenter goufen zylindresch Glaszelle mat Volume vun 200 mL benotzt. D’Beschichtunge goufen op flaache Kathoden aus handelsüblechem mëlle Stol (Qualitéit St37) mat enger Fläch vun 3cm²ofgesat. D’Anod war eng reng Néckelfolie (3cm²) op der Säit vum Gefääss positionéiert, der Kathod direkt géigeniwwer. Den Ofstand tëscht Anod a Kathod war 4cm. D’Substrater goufen entfett, mat kalem destilléiertem Waasser gespullt, an enger 15% HCl-Léisung aktivéiert (1 min.) an nach eng Kéier mat destilléiertem Waasser gespullt. D’elektrolytesch Koofscheedung gouf bei enger konstanter Stroumdicht vu 5,0 A dm^-2 wärend 1 h mat enger Gläichstroumversuergung (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350) duerchgefouert. Fir eng eenheetlech Partikelkonzentratioun am ganze Volume vun der Léisung ze erhalen, goufe beim elektrolyteschen Ofscheedungsprozess zwou Methode fir d’Duerchmëschung agesat: mechanescht Réiere mat engem Magnéitréierer (ω = 300 rpm) um Buedem vun der Zell an Ultraschallbehandlung mam Ultraschallapparat mat Sond UP200S. D’Ultraschallsond (Sonotrod) gouf vun uewen direkt an d’Léisung agedaucht a genee esou tëscht der Aarbechts- an der Géigenelektrod positionéiert, datt keng Ofschiermung entstanen ass. D’Intensitéit vum Ultraschall, deen op den elektrochemesche System geriicht war, gouf duerch d’Reguléierung vun der Ultraschallamplitud variéiert. An dëser Etüd gouf d’Schwéngungsamplitud am kontinuéierleche Betribsmodus op 25, 55 a 75% agestallt, wat jeeweils enger Ultraschallintensitéit vun 20, 30 a 40 W cm^-2 entsprach huet, gemooss mat engem Prozessor, deen un en Ultraschallleeschtungsmiessapparat (Hielscher Ultrasonics) ugeschloss war. D’Temperatur vum Elektrolyt gouf mat engem Thermostat op 55◦C gehalen. D’Temperatur gouf virun an no all Experiment gemooss. D’Temperaturerhéijung duerch d’Ultraschallenergie huet 2–4◦C net iwwerschratt. No der Elektrolys goufen d’Prouwe fir 1 min. mat Ultraschall an Ethanol gebotzt, fir labber adsorbéiert Partikele vun der Uewerfläch ze entfernen.
Apparatempfeelung:
UP200S mat Ultraschallhorn / Sonotrod S14
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): Koofscheedung vun anorganesche fullerenänleche WS2-Nanopartikelen an enger elektrolytesch ofgescheeter Néckelmatrix ënner dem Afloss vun Ultraschallduerchmëschung. Electrochimica Acta 114, 2013. 859–867.

Latexsynthes

Ultraschallapplikatioun:
Hierstellung vu P(St-BA)-Latex
P(St-BA)-Poly(styrol-r-butylacrylat)-P(St-BA)-Latexpartikele goufen duerch Emulsiounspolymerisatioun a Präsenz vum Tensid DBSA synthetiséiert. Als éischt gouf 1 g DBSA an 100 mL Waasser an engem Dräihalskolwe opgeléist an de pH-Wäert vun der Léisung op 2,0 agestallt. Eng Mëschung aus de Monomere 2,80 g St an 8,40 g BA mam Initiator AIBN (0,168 g) gouf an d’DBSA-Léisung geschott. D’O/W-Emulsioun gouf duerch magnéitescht Réiere fir 1 h hiergestallt, gefollegt vun enger Ultraschallbehandlung mat engem UIP1000hd , dee mat engem Ultraschallhorn (Sond/ Sonotrod) ausgestatt war, fir weider 30 min am Äisbad. Zum Schluss gouf d’Polymerisatioun bei 90degC an engem Uelegbad fir 2 h ënner enger Stéckstoffatmosphär duerchgefouert.
Apparatempfeelung:
UIP1000hd
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Hierstellung vu flexibele leedende Filmer aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen)epoly(styrolsulfonsäure) (PEDOT:PSS) op engem Vliesstoffsubstrat. Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
Klickt hei, fir méi iwwer d’Sonosynthes vu Latex ze liesen!

Entfernung vu Bläi (Sono-Auslaugung)

Ultraschallapplikatioun:
Ultraschallauslaugung vu Bläi aus kontaminéiertem Buedem:
D’Experimenter zur Ultraschallauslaugung goufe mat engem Ultraschallapparat UP400S mat enger Titan-Ultraschallsond (Duerchmiesser 14mm), déi bei enger Frequenz vun 20kHz schafft, duerchgefouert. D’Ultraschallsond (Sonotrod) gouf kaloremetresch kalibréiert, woubäi d’Ultraschallintensitéit op 51 ± 0,4 W cm^-2 fir all Sono-Auslaugungsexperimenter agestallt gouf. D’Sono-Auslaugungsexperimenter goufe mat enger Glaszell mat flaachem Buedem an Temperéiermantel bei 25 ± 1°C thermostatiséiert. Dräi Systemer goufen ënner Ultraschallbehandlung als Léisunge fir d’Buedemauslaugung (0,1L) agesat: 6 mL vun enger 0,3 mol L^-2 Essegsaierléisung (pH 3,24), eng 3% (v/v) Salpéitersaierléisung (pH 0,17) an en Essegsaier/Acetat-Puffer (pH 4,79), deen duerch d’Mësche vu 60mL 0,3 mol L^-1 Essegsaier mat 19 mL 0,5 mol L^-1 NaOH. Nom Sono-Auslaugungsprozess goufen d’Prouwe mat Filterpabeier filtréiert, fir d’Auslaugungsléisung vum Buedem ze trennen. Duerno gouf de Bläi aus der Auslaugungsléisung elektrolytesch ofgescheet an de Buedem no der Ultraschallbehandlung opgeschloss.
Ultraschall huet sech als wäertvollt Instrument erwisen, fir d’Auslaugung vu Bläi aus verschmotztem Buedem ze verbesseren. Ultraschall ass och eng effektiv Method, fir auslaugbaren Bläi bal vollstänneg aus dem Buedem ze entfernen, wouduerch de Buedem däitlech manner geféierlech gëtt.
Apparatempfeelung:
UP400S mat Sonotrod H14
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Kombinatioun vun Ultraschallauslaugung an elektrochemescher Behandlung fir d’Entfernung vu Bläi aus dem Buedem. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195–199.

Virbereedung vun enger Nanopartikelsuspensioun

Ultraschallapplikatioun:
Fir d’Nanopartikelsuspensioune virzebereeden, goufen onbeschicht nTiO2- (5nm laut Transmissiounselektronemikroskopie (TEM)) an nZnO-Pudderen (20nm laut TEM) souwéi polymerbeschicht nTiO2- (3–4nm laut TEM) an nZnO-Pudderen (3–9nm laut TEM) benotzt. D’kristallin Form vun den NP war Anatas fir nTiO2 an amorph fir nZnO.
0,1 g Nanopartikelpudder gouf an e 250mL Becherglas ageweit, dat e puer Drëpsen deioniséiert (DI) Waasser enthale huet. D’Nanopartikele goufen duerno mat engem Spatel aus raschtfräiem Stol gemëscht, an d’Becherglas gouf mat DI-Waasser op 200 mL opgefëllt. Den Inhalt gouf geréiert an duerno fir 60 sec. bei enger Amplitüd vun 90% mam Hielscher-Ultraschallprozessor UP200S behandelt, wouduerch eng Stammsuspensioun vun 0,5 g/L entstanen ass. All Stammsuspensioune goufe fir maximal zwee Deeg bei 4°C gelagert.
Apparatempfeelung:
UP200S oder UP200St
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Petosa, A. R. (2013): Transport, Oflagerung an Aggregatioun vu Metalloxid-Nanopartikelen a gesättegte granuläre poréise Medien: Roll vun der Waassercheemie, der Kollektoruewerfläch an der Partikelbeschichtung. Dissertatioun McGill-Universitéit Montreal, Québec, Kanada 2013. 111–153.
Klickt hei, fir méi iwwer d’Ultraschalldispersioun vun Nanopartikelen ze gewuer ze ginn!

Ausfällung vu Magnetit-Nanopartikelen

Ultraschallapplikatioun:
D’Magnetit-Nanopartikelen (Fe₃O₄) ginn duerch Koausfällung vun enger wässerlecher Léisung vun Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat an Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat mat engem molare Verhältnis vu Fe3+/Fe2+ = 2:1 hiergestallt. D’Eiseléisung gëtt mat konzentréiertem Ammoniumhydroxid respektiv Natriumhydroxid ausgefällt. D’Ausfällungsreaktioun gëtt ënner Ultraschallbestralung duerchgefouert, woubäi d’Reaktanten duerch d’Kavitatiounszon an der Ultraschallduerchflossreaktorkummer geleet ginn. Fir all pH-Gradient ze vermeiden, muss d’Ausfällungsmëttel am Iwwerschoss agepompelt ginn. D’Partikelgréissteverdeelung vum Magnetit gouf mat Photonenkorrelatiounsspektroskopie gemooss. Duerch d’ultraschallinduzéiert Mëschung gëtt déi mëttel Partikelgréisst vun 12–14 nm op ongeféier 5–6 nm reduzéiert.
Apparatempfeelung:
UIP1000hd mat Duerchflosszellreaktor
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid. ICVT, TU-Clausthal. Poster presentéiert op der GVC-Joresversammlung 2004.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, UA (2006): Operatiounsparameter vun engem kontinuéierleche sonochemesche Nidderschlagsreaktor. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. Abrëll 2006.
Klickt hei, fir méi iwwer d’Ultraschallausfällung ze gewuer ze ginn!

Néckelpudderen

Ultraschallapplikatioun:
Virbereedung vun enger Suspensioun vun Ni-Pudderen mat engem Polyelektrolyt bei baseschem pH (fir d’Opléisung ze verhënneren an d’Bildung vun NiO-ugereecherten Aarten op der Uewerfläch ze fërderen), engem Polyelektrolyt op Acrylbasis an Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH).
Apparatempfeelung:
UP200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
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): Hierstellung vu supraleedende Beschichtungen op Keramikplättercher fir Bauzwecker. Applied Superconductivity 19/ 3, 2009. 3041–3044.

PbS – Synthes vu Bläisulfid-Nanopartikelen

Ultraschallapplikatioun:
Bei Raumtemperatur goufen 0,151 g Bläiacetat (Pb(CH3COO)2.3H2O) an 0,03 g TAA (CH3CSNH2) zu 5mL vun der ionescher Flëssegkeet, [EMIM] [EtSO4], a 15mL duebel destilléiertem Waasser an engem 50mL Becherglas bäigefüügt a mat engem UP200S 7 min. laang mat Ultraschall bestralt. D’Spëtzt vun der Ultraschallsond/ Sonotrod S1 gouf direkt an d’Reaktiounsléisung agedaucht. Déi entstane donkelbrong Suspensioun gouf zentrifugéiert, fir den Nidderschlag ofzetrennen, an all Kéier zweemol mat duebel destilléiertem Waasser respektiv Ethanol gewäsch, fir déi net reagéiert Reagenzien ze entfernen. Fir den Afloss vum Ultraschall op d’Eegenschafte vun de Produiten z’ënnersichen, gouf eng weider Vergläichsprouf preparéiert, woubäi d’Reaktiounsparameter konstant gehale goufen, ausser datt de Produit ënner kontinuéierlechem Réiere fir 24 h ouni Hëllef vun Ultraschallbestralung preparéiert gouf.
Eng ultraschallënnerstëtzt Synthes an enger wässereger ionescher Flëssegkeet bei Raumtemperatur gouf fir d’Preparatioun vu PbS-Nanopartikele virgeschloen. Dës ëmweltfrëndlech gréng Method bei Raumtemperatur ass séier a kënnt ouni Schabloun aus, wat d’Syntheszäit däitlech verkierzt a komplizéiert Synthesprozedure vermeit. Déi esou preparéiert Nanoclustere weisen eng enorm Bloverrécklung vun 3,86 eV, déi op déi ganz kleng Partikelgréisst an den Effekt vun der Quantenaschränkung zeréckgefouert ka ginn.
Apparatempfeelung:
UP200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Einfach Preparatioun a Charakteriséierung vu PbS-Nanopartikelen bei Raumtemperatur an enger wässereger [EMIM][EtSO4] ionescher Flëssegkeet mat Ultraschallbestralung. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

Gerengegt Nanoréier

Ultraschallapplikatioun:
Déi gerengegt Nanoréier goufen duerno duerch Beschallung mat engem Héichleeschtungs-Ultraschallapparat UP400S, 400W, 24 kHz) am gepulste Betrib (Zyklen) an 1,2-Dichlorethan (DCE) suspendéiert, fir eng schwaarz Suspensioun ze kréien. Bündele vun agglomeréierten Nanoréier goufen uschléissend an engem Zentrifugatiounsschrëtt fir 5 Minutte bei 5000 rpm ewechgeholl.
Apparatempfeelung:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Witte, P. (2008): Amphiphil Fullereene fir biomedizinesch an optoelektronesch Applikatiounen. Dissertatioun Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

SAN/CNTs-Komposit

Ultraschallapplikatioun:
Fir CNTs an der SAN-Matrix ze dispergéieren, gouf en Hielscher UIS250V mat enger Sonotrod fir d’Beschallung mat enger Sond benotzt. Fir d’éischt goufen d’CNTs duerch Beschallung fir ongeféier 30 min. a 50mL destilléiertem Waasser dispergéiert. Fir d’Léisung ze stabiliséieren, gouf SDS an engem Undeel vun ~1% vun der Léisung bäigefüügt. Duerno gouf déi kritt wässeg CNT-Dispersioun mat der Polymersuspensioun kombinéiert a fir 30 min. mat engem mechanesche Réierwierk Heidolph RZR 2051 gemëscht an duerno widderholl fir 30 min. beschallt. Fir d’Analys goufen SAN-Dispersioune mat verschiddene CNT-Konzentratiounen an Teflonforme gegoss a bei Ëmgéigungstemperatur fir 3–4 Deeg gedréchent.
Apparatempfeelung:
UIS250v
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Styrol–Acrylat/Kuelestoffnanoréier-Nanokompositten: mechanesch, thermesch an elektresch Eegenschaften. An: Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 61/ 3, 2012. 172–177.

Siliziumkarbid-(SiC)-Nanopolver

Ultraschallapplikatioun:
Siliziumkarbid-(SiC)-Nanopolver gouf an enger Tetrahydrofuranléisung vun der Faarf deagglomeréiert a verdeelt, woubäi en Hielscher UP200S Héichleeschtungs-Ultraschallprozessor benotzt gouf, dee mat enger akustescher Leeschtungsdicht vun 80 W/cm geschafft huet². D’Deagglomeratioun vu SiC gouf ufanks a rengem Léisungsmëttel mat e bësse Botzmëttel duerchgefouert; duerno goufe Portioune vun der Faarf bäigefüügt. De ganze Prozess huet 30 Minutte fir d’Prouwe fir d’Tauchbeschichtung a 60 Minutte fir d’Prouwe fir de Seidendrock gedauert. Wärend der Ultraschallbehandlung gouf d’Mëschung genuch gekillt, fir ze verhënneren, datt d’Léisungsmëttel kacht. No der Ultraschallbehandlung gouf Tetrahydrofuran an engem Rotatiounsverdampfer verdampt, an den Härter gouf der Mëschung bäigefüügt, fir eng passend Viskositéit fir den Drock ze kréien. D’SiC-Konzentratioun am entstanene Komposit war 3% wt an de Prouwen, déi fir d’Tauchbeschichtung preparéiert goufen. Fir de Seidendrock goufen zwou Charge vu Prouwe preparéiert, mat engem SiC-Gehalt vun 1 – 3% wt fir virleefeg Verschläiss- a Reiwungstester an 1,6 – 2,4% wt fir d’Feinofstëmmung vun de Kompositten op Basis vun de Resultater vun de Verschläiss- a Reiwungstester.
Apparatempfeelung:
UP200S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): Elastesche Fuedemspanner mat engem net kontinuéierleche verschläisshemmenden Nanokompositmuster. Fibres & Textiles in Eastern Europe 17/ 1, 2009. 91–96.

SWNT – Eenwanneg Kuelestoffnanoréier

Ultraschallapplikatioun:
Sonocheemesch Synthes: 10 mg SWNT an 30ml 2%MCB-Léisung 10 mg SWNT an 30ml 2%MCB-Léisung, UP400S Ultraschallintensitéit: 300 W/cm2, Dauer vun der Ultraschallbehandlung: 5h
Apparatempfeelung:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): Eng einfach Method, fir eenwanneg Kuelestoffnanoréier duerch Ultraschallbehandlung cheemesch mat organesche Materialien reagéieren ze loossen. Nano Letters 1/ 7, 2001. 361–363.

Thioléiert SWCNTs

Ultraschallapplikatioun:
25 mg thioléiert SWCNTs (2,1 mmol Kuelestoff) goufen a 50 mL deioniséiertem Waasser mat engem 400W-Ultraschallprozessor suspendéiert (UP400S). Duerno gouf d’Suspensioun an déi frësch preparéiert Au(NP)-Léisung ginn, an d’Mëschung gouf 1h geréiert. Au(NP)-SWCNTs goufen duerch Mikrofiltratioun (Cellulosenitrat) extrahéiert a grëndlech mat deioniséiertem Waasser gewäsch. D’Filtrat war rout gefierft, well déi kleng Au(NP) (duerchschnëttlechen Duerchmiesser ≈ 13 nm) effektiv duerch d’Filtermembran (Poregréisst 0,2μm) konnte passéieren.
Apparatempfeelung:
UP400S
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Jung, A. (2007): Funktionell Materialien op Basis vu Kuelestoffnanoréier. Dissertatioun Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / Perlitkomposit

Ultraschallapplikatioun:
D’TiO2 /Perlit-Kompositmaterialie goufe wéi follegt hiergestallt. Fir d’éischt goufe 5 mL Titanisopropoxid (TIPO), Aldrich 97%, a 40 mL Ethanol, Carlo Erba, opgeléist an 30 min. geréiert. Duerno goufe 5 g Perlit bäigefüügt, an d’Dispersioun gouf 60 min. geréiert. D’Mëschung gouf weider mam Ultraschallapparat mat Sondespëtzt homogeniséiert: UIP1000hd. Eng Gesamtenergie vun 1 Wh gouf wärend enger Ultraschallbehandlungsdauer vun 2 min. agedroen. Zum Schluss gouf d’Schlämm mat Ethanol verdënnt, fir 100 mL Suspensioun ze kréien, an déi entstane Flëssegkeet gouf als Virleeferléisung (PS) bezeechent. Déi preparéiert PS war prett, fir am Flamspraypyrolysesystem verschafft ze ginn.
Apparatempfeelung:
UIP1000hd
Referenz/ Fuerschungsaarbecht:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): Eestufeg Synthes vun TiO2/Perlit-Kompositten duerch Flamspraypyrolys an hiert fotokatalytescht Verhalen. International Journal of Photoenergy 2013.

Leeschtungsstaarken Ultraschall, deen a Flëssegkeeten agekoppelt gëtt, erzeugt intensiv Kavitatioun. Déi extrem Kavitatiounseffekter erzeugen Schlämm aus feinem Polver mat Partikelgréissten am Submikron- an Nanoberäich. Ausserdeem gëtt d’Partikeluewerfläch aktivéiert. Den Impakt vu Mikrostralen a Stousswellen souwéi Kollisiounen tëscht de Partikelen hunn erheeblech Auswierkungen op d’cheemesch Zesummesetzung an déi physikalesch Morphologie vu Feststoffer, déi d’cheemesch Reaktivitéit souwuel vun organesche Polymeren ewéi och vun anorganesche Feststoffer drastesch erhéije kënnen.

“Déi extrem Bedéngungen am Banneschte vu Blosen, déi zesummebriechen, produzéieren héichreaktiv Spezies, déi fir verschidden Zwecker kënne benotzt ginn, zum Beispill fir d’Polymerisatioun ouni bäigesaten Initiatoren anzeleeden. Als weidert Beispill produzéiert déi sonocheemesch Zersetzung vu liichtflüchtegen organometallesche Virgängerstoffer a Léisungsmëttel mat héijem Kachpunkt nanostrukturéiert Materialien a verschiddene Forme mat héijer katalytescher Aktivitéit. Nanostrukturéiert Metaller, Legierungen, Karbiden a Sulfiden, Kolloiden am Nanometerberäich an nanostrukturéiert Katalysatoren op Dréiermaterial kënnen all iwwer dësen allgemenge Wee hiergestallt ginn.”

[Suslick/ Price 1999: 323]

Literatur/Referenzen

• Suslick, K. S.; Price, G. J. (1999): Uwendunge vun Ultraschall an der Materialcheemie. 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): Exfoliéiert CrPS4 mat villverspriechender Fotoleetfäegkeet. Small Band 16, Ausgab 1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentatioun vu molekulare Kristaller. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermeschen an Ultraschallafloss op d’Bildung vun Hydroxyapatit-Biokeramik am Nanometerberäich. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.