Nanodiamondi, kas izkliedēti ūdens suspensijā ar ultraskaņu

Nanodiamond dispersijas ir efektīvas un ātri ražotas, izmantojot ultraskaņas izkliedētājus. Nanodiamondu ultraskaņas sadalīšanu un izkliedi var droši veikt ūdens suspensijā. Ultraskaņas dispersijas tehnikā pH modifikācijai tiek izmantots sāls, un tādējādi tas ir facile, lēts un bez piesārņotājiem paņēmiens, ko var viegli izmantot rūpnieciskā mērogā.

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

Kā darbojas nanodiamondu ultraskaņas frēzēšana un izkliede?

Ultraskaņas dispersija izmanto pašus nanodiamondus kā frēzēšanas materiālus. Akustiskā kavitācija, ko rada lieljaudas ultraskaņas viļņi, rada ātrgaitas šķidruma straumēšanu. Šīs šķidruma plūsmas paātrina daļiņas (piemēram, dimantus) vircā tā, lai daļiņas saduras ar ātrumu līdz 280 km/s un sašķeļas minūtes nano izmēra daļiņās. Tas padara ultrasonicmilling un dispersiju par facile, lētu un piesārņotāju brīvu tehniku, kas droši deagglomerates nanodiamond nano izmēra daļiņās, kas ir stabilas koloidālā ūdens šķīdumā plašā pH diapazonā. Sāli (nātrija hlorīdu) izmanto, lai stabilizētu nanodiamondus ūdens vircā.

Ultraskaņas Nanodiamond frēzēšana Excels Bead Mills

Zondes tipa ultrasonikatori ir ļoti efektīvas dzirnavas un ir izveidota frēzēšanas tehnika liela mēroga nanodiamondu suspensiju ražošanai rūpnieciskā mērogā. Tā kā ultraskaņas dzirnavas izmanto nanodiamondus kā frēzēšanas materiālus, pilnībā izvairās no piesārņojuma, izmantojot frēzēšanas materiālus, piemēram, no cirkonija lodītēm. Tā vietā ultraskaņas kavitācijas spēki paātrina daļiņas tā, lai nanodiamondi 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 deagregācijas 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 darbojas papildus kā frēzēšanas līdzeklis, 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, attritoros, tiek izmantotas nešķīstošas keramikas frēzēšanas vielas (piemēram, bumbiņas, krelles vai pērles), kuru nobrāztie atlikumi piesārņo galīgo dispersiju. Frēzēšanas materiālu radītā piesārņojuma novēršana ir saistīta ar sarežģītu pēcapstrādi un ir laikietilpīga, kā arī dārga.

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

Paraugs protokols ultraskaņas Nanodiamond dispersijai

Nanodiamondu ultraskaņas dezagregācija ūdenī ar sāls palīdzību:
10 g nātrija hlorīda un 0,250 g nanodiamond pulvera maisījums tika īslaicīgi sasmalcināts ar rokām, izmantojot porcelāna javu un piestu, un ievietots 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 divās 50 ml plastmasas Falcon centrifūgas mēģenēs un disperģēts destilētā ūdenī līdz 100 ml kopējā tilpuma (2 × 50 ml). Pēc tam katrs paraugs tika centrifugēts, izmantojot Eppendorf centrifūgu 5810-R pie 4000 apgr./min un 25 ° C, un dzidrais centrifugāts tika izmests. Pēc tam mitrās ND nogulsnes tika atkārtoti disperģētas destilētā ūdenī (kopējais tilpums 100 ml) un otrreiz centrifugētas pie 12000 apgr./min un 25 °C 1 stundu. Atkal dzidrais centrifugāts tika izmests un mitrās nanodiamonda nogulsnes tika atkārtoti izkliedētas, šoreiz 5 ml destilēta ūdens raksturošanai. Standarta AgNO3 tests uzrādīja pilnīgu Cl neesamību⁻ Sāls atbalstītā ultrasoniski deag gregēti nanodiamondi, kas divreiz mazgāti ar destilētu ūdeni, kā aprakstīts iepriekš. Pēc ūdens iztvaikošanas no paraugiem tika novērota melnu cietu nanodiamondu "mikroshēmu" veidošanās ar ražu ∼200 mg vai 80% no sākotnējās nanodiamonda masas. (skatīt attēlu zemāk)
(sal. ar Turcheniuk et al., 2016)

Žāvēts paraugs od ultrasoniski izkliedēti nanodiamondi.
(Pētījums un attēls: ©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, nanodiamondu vircas, pulēšanas materiālu un nanokompozītu ražošanai. Hielscher ultrasonikatori tiek izmantoti visā pasaulē, lai izkliedētu nanomateriālus koloidālās suspensijās, polimēros, sveķos, pārklājumos un citos augstas veiktspējas materiālos.
Hielscher ultraskaņas izkliedētāji ir uzticami un efektīvi, apstrādājot zemu līdz augstu viskozitāti. Atkarībā no izejvielām un mērķa gala daļiņu izmēra ultraskaņas intensitāti var precīzi pielāgot optimāliem procesa rezultātiem.
Lai apstrādātu viskozas pastas, nanomateriālus un augstas cietās koncentrācijas, ultraskaņas izkliedētājam jāspēj ražot 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 augstās amplitūdās un precīzi pielāgot amplitūdu ir nepieciešama, lai pielāgotu ultraskaņas procesa apstākļus optimālai augsti piepildītu nano-vircas, nano-pastiprinātu polimēru maisījumu un nanokompozītu formulēšanai.
Papildus ultraskaņas amplitūda, 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 procesa standartizācijai un produktu kvalitātei. Pievienojami spiediena un temperatūras sensori vads uz ultraskaņas ģeneratoru, 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 apstrādes braucienus un novērtēt procesa rezultātus.
Vēl viena lietotājam draudzīga funkcija ir mūsu digitālo ultraskaņas sistēmu pārlūkprogrammas tālvadības pults. Izmantojot attālo pārlūkprogrammas 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 redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu: