Nanodiamonds, kas disperģēts ūdens suspensijā ar ultraskaņu

Nanodiamantu dispersijas var ātri un efektīvi pagatavot, izmantojot Hielscher ultraskaņas iekārtas. Ūdens suspensijā ultraskaņas deagregācija nodrošina agregātu uzticamu sadalīšanos un stabilu koloīdu veidošanos. Kombinējot to ar vienkāršu sāls pievienošanu pH līmeņa regulēšanai, šī metode nodrošina vienkāršu, lētu un no piesārņojumiem brīvu pieeju. Pateicoties tās mērogojamībai un vienkāršajai īstenošanai, ultraskaņas dispersija ir ļoti piemērota ne tikai laboratorijas pētījumiem, bet arī nanodiamantu apstrādei rūpnieciskā mērogā.

Efektīva un bez piesārņojuma nanodiamantu deagregācija

Nanodiamanti arvien plašāk tiek izmantoti biomedicīnā, kvantu tehnoloģijās, triboloģijā un modernajos kompozītmateriālos, taču to dabiskā tendence veidot cietus agregātus bieži ierobežo to veiktspēju. Tādēļ stabilu atsevišķu daļiņu koloīdu iegūšana ir priekšnoteikums precīzai raksturošanai un uzticamai lietošanai. Tradicionālās agregātu sadalīšanas metodes bieži vien balstās uz agresīvām malšanas metodēm, kas ievada cirkoniju vai citus piemaisījumus, apgrūtinot attīrīšanu un ierobežojot izmantošanu biomedicīnā. Ultraskaņas dispersija piedāvā ātru, mērogojamu un no piemaisījumiem brīvu alternatīvu. Izmantojot akustisko kavitāciju ūdens vidē, zondes tipa ultraskaņas iekārtas efektīvi sadala agregātus atsevišķos nanodimantos. Kombinējot ar vienkāršu, ar sāli atbalstītu pH modulāciju, šī metode nodrošina stabilus koloīdus plašā pH diapazonā, neradot toksiskus blakusproduktus, tādējādi padarot to ļoti pievilcīgu gan laboratorijas pētījumiem, gan ražošanai rūpnieciskā mērogā.

Nanodiamonds var būt efektīvs un droši izkliedēts, izmantojot Hielscher ultrasonikatorus.

Kā darbojas ultraskaņas frēzēšana un nanodiamondu dispersija?

Ultraskaņas dispersija izmanto pašus nanodiamondus kā frēzēšanas līdzekļus. Akustiskā kavitācija, ko rada lieljaudas ultraskaņas viļņi, rada ātrgaitas šķidruma straumēšanu. Šīs šķidruma plūsmas paātrina vircas daļiņas (piemēram, dimantus), lai daļiņas saduras ar ātrumu līdz 280 km/s un sadalās minūtes nano izmēra daļiņās. Tas padara ultrasonicmilling un dispersiju par facile, lētu un bez piesārņotājiem tehniku, kas droši deagglomerē nanodiamondu nano izmēra daļiņās, kas ir stabilas koloidālā ūdens šķīdumā plašā pH diapazonā. Sāls (nātrija hlorīds) tiek izmantots, lai stabilizētu nanodiamondus ūdens vircā.
 

 
Uzziniet vairāk par ultraskaņas nanodiamantu deagregāciju paraugu sagatavošanai pirms analīzes!
 

Ultraskaņas Nanodiamond Frēzēšana Excels Lodīšu dzirnavas

Zondes tipa ultrasonikatori ir ļoti efektīvas dzirnavas un ir izveidota frēzēšanas tehnika nanodiamondu suspensiju liela mēroga ražošanai rūpnieciskā mērogā. Tā kā ultraskaņas dzirnavas izmanto nanodiamondus kā frēzēšanas līdzekļus, piesārņojums caur frēzēšanas vidi, piemēram, no cirkonija pērlītēm, ir pilnībā novērsts. Tā vietā ultraskaņas kavitācijas spēki paātrina daļiņas tā, lai nanodiamonds vardarbīgi saduras viens ar otru un sadalās līdz vienādam nano izmēram. Šī ultrasoniski izraisītā starpdaļiņu sadursme ir ļoti efektīva un uzticama metode vienmērīgi sadalītu nanodispersiju ražošanai.
Ultraskaņas dispersijas un deaggregācijas metode izmanto ūdenī šķīstošas, netoksiskas un nepiesārņojošas piedevas, piemēram, nātrija hlorīdu vai saharozi pH regulēšanai un ultraskaņas dispersijas stabilizācijai. Šīs nātrija hlorīda vai saharozes kristāla struktūras papildus darbojas kā malšanas līdzekļi, tādējādi atbalstot ultraskaņas frēzēšanas procedūru. Kad frēzēšanas process ir pabeigts, šīs piedevas var viegli noņemt, vienkārši noskalojot ar ūdeni, kasir ievērojama priekšrocība salīdzinājumā ar procesa keramikas pērlītēm. Tradicionālajā pērlīšu frēzēšanā, piemēram, atritoros, tiek izmantotas nešķīstošas keramikas frēzēšanas barotnes (piemēram, bumbiņas, krelles vai pērles), kuru nodilušie atlikumi piesārņo galīgo dispersiju. Frēzēšanas materiālu radītā piesārņojuma likvidēšana ir saistīta ar sarežģītu pēcapstrādi un ir laikietilpīga, kā arī dārga.

Ultraskaņas izkliedēšanas tehnoloģija efektīvi ražo ūdens nanodiamond suspensijas ar šauru daļiņu izmēru sadalījumu.
(Pētījums un grafiks: ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultraskaņas nanodiamonda dispersijas paraugs

Nanodiamondu ultraskaņas ultraskaņas deaggregācija ūdenī:
10 g nātrija hlorīda un 0,250 g nanodiamonda pulvera maisījumu īsi samaļ ar rokām, izmantojot porcelāna javu un piestu, un ievietoja 20 ml stikla flakonā kopā ar 5 ml DI ūdens. Sagatavotais paraugs tika apstrādāts ar ultraskaņu, izmantojot zondes tipa ultrasonikatoru 100 minūtes ar 60% izejas jaudu un 50% darba ciklu. Pēc ultraskaņas apstrādes paraugs tika vienādi sadalīts starp divām 50 ml plastmasas Falcon centrifūgas mēģenēm un disperģēts destilētā ūdenī līdz 100 ml kopējā tilpuma (2 × 50 ml). Pēc tam katru paraugu centrifugēja, izmantojot Eppendorf centrifūgu 5810-R pie 4000 apgriezieniem minūtē un 25 °C 10 minūtes, un dzidro centrifugātu atmeta. Pēc tam mitrās ND nogulsnes atkārtoti disperģēja destilētā ūdenī (kopējais tilpums 100 ml) un otrreiz centrifugēja 1 stundas pie 12000 apgriezieniem minūtē un 25 °C. Vēlreiz dzidrais centrifugāts tika izmests un mitrās nanodiamonda nogulsnes tika atkārtoti izkliedētas, šoreiz 5 ml destilēta ūdens raksturošanai. Standarta AgNO3 tests uzrādīja pilnīgu Cl⁻ ar sāli palīdzību ultraskaņas ietekmē atdalītos nanodimantus divreiz izskaloja ar destilētu ūdeni, kā aprakstīts iepriekš. Pēc ūdens iztvaicēšanas no paraugiem veidojās melna cieta nanodimanta viela “Mikroshēmas” tika novērots ar iznākumu aptuveni 200 mg jeb 80 % no sākotnējās nanodiamantu masas. (sk. attēlu zemāk)
(sk. Turcheniuk et al., 2016)

Žāvēts paraugs od ultrasoniski izkliedēti nanodiamondi.
(Pētījums un grafiks: ©Turcheniuk et al., 2016)

Augstas veiktspējas ultrasonikatori nanodiamond dispersijām

Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas ultraskaņas frēzēšanas un izkliedēšanas iekārtas lieljaudas lietojumiem, piemēram, nanodiamond vircas, pulēšanas vides un nanokompozītu ražošanai. Hielscher ultrasonikatori tiek izmantoti visā pasaulē, lai izkliedētu nanomateriālus ūdens koloidālajās suspensijās, polimēros, sveķos, pārklājumos un citos augstas veiktspējas materiālos.
Hielscher ultraskaņas izkliedētāji ir uzticami un efektīvi, apstrādājot zemu līdz augstu viskozitāti. Atkarībā no ievades materiāliem un mērķa gala daļiņu izmēra, ultraskaņas intensitāti var precīzi pielāgot, lai iegūtu optimālus procesa rezultātus.
Lai apstrādātu viskozas pastas, nanomateriālus un augstas cietās koncentrācijas, ultraskaņas izkliedētājam jāspēj radīt nepārtraukti augstas amplitūdas. Hielscher Ultrasonics’ Rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas nepārtrauktā darbībā ar pilnu slodzi. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli darbināt 24/7 darbībā. Iespēja darbināt ultraskaņas izkliedētāju ar augstām amplitūdām un precīzi pielāgot amplitūdu ir nepieciešama, lai pielāgotu ultraskaņas procesa apstākļus optimālai augsti piepildītu nano-vircas, nano-pastiprinātu polimēru maisījumu un nanokompozītu formulēšanai.
Bez ultraskaņas amplitūdas spiediens ir vēl viens ļoti svarīgs procesa parametrs. Paaugstinātā spiedienā pastiprinās ultraskaņas kavitācijas intensitāte un tās bīdes spēki. Hielscher ultraskaņas reaktorus var saspiest, tādējādi iegūstot pastiprinātus ultraskaņas rezultātus.
Procesu uzraudzība un datu reģistrēšana ir svarīga nepārtrauktai procesu standartizācijai un produktu kvalitātei. Pievienojiet pievienojamu spiediena un temperatūras sensoru vadu ultraskaņas ģeneratoram, lai uzraudzītu un kontrolētu ultraskaņas dispersijas procesu. Visi svarīgie apstrādes parametri, piemēram, ultraskaņas enerģija (neto + kopējais), temperatūra, spiediens un laiks tiek automātiski protokolēti un saglabāti iebūvētajā SD kartē. Piekļūstot automātiski ierakstītajiem procesa datiem, varat pārskatīt iepriekšējos ultraskaņas braucienus un novērtēt procesa rezultātus.
Vēl viena lietotājam draudzīga funkcija ir mūsu digitālo ultraskaņas sistēmu pārlūkprogrammas tālvadības pults. Izmantojot attālo pārlūka vadību, jūs varat sākt, apturēt, pielāgot un uzraudzīt ultraskaņas procesoru attālināti no jebkuras vietas.
Sazinieties ar mums tagad, lai uzzinātu vairāk par mūsu augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatoriem frēzēšanai un nano-dispersijām!
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu: