Hielscher ultraskaņas tehnoloģija

Nanodimantu ultraskaņas sintēze

  • Sakarā ar to intensīvu KAVITĀCIJAS spēkā, jauda Ultraskaņa ir daudzsološs paņēmiens, lai ražotu mikronu un nano lieluma dimanti no grafīta.
  • Mikro un nano-kristāliski dimantus var sintezētu grafīta suspensijas organiskajā šķidrumā atmosfēras spiedienā un istabas temperatūrā.
  • Ultraskaņas ir arī noderīgs līdzeklis, lai pēc apstrādes sintezēto Nano dimanti, kā ultrasonication izkliedi, deaglomerātu un functionalizes Nano daļiņas ir ļoti efektīvs.

Ultrasonics Nanodiamond ārstēšanai

Nanodimanti (ko sauc arī par detonācijas dimantiem (DND) vai ultraizkliedētiem dimantiem (UDD)) ir īpaša veida oglekļa nanomateriāli, kas izceļas ar unikālām īpašībām, piemēram, Režģis struktūru, tās lielo Virsmas, kā arī unikālas Optisko un Magnētisko īpašības-un ārkārtas pieteikumus. Ultraizkliedētu daļiņu īpašības padara šos materiālus par novatoriskiem savienojumiem jaunu materiālu radīšanai ar ārkārtējiem uzdevumiem. Dimanta daļiņu lielums kvēpi ir apmēram 5nm.

Nanodimantu ultraskaņas sintēze

Saskaņā ar intensīviem spēkiem, piemēram, ultraskaņu vai detonāciju, grafītu var pārveidot par dimantu.

Ultrasonically sintezēts Nanodimanti

Dimantu sintēze ir svarīga pētniecības joma, kas attiecas uz zinātniskām un komerciālām interesēm. Plaši izmantotais mikrokristāliskās un nanokristāliskās dimanta daļiņu sintēzes process ir augsta spiediena augstas temperatūras (HPHT) tehnika. Ar šo metodi, nepieciešamo procesu spiedienu desmitiem tūkstošu atmosfēru un temperatūrās vairāk nekā 2000K, tiek radītas, lai ražotu lielāko daļu pasaules piegādes rūpniecisko dimantu. Lai pārveidotu grafīta par dimantu, kopumā augsta spiediena un augstas temperatūras ir nepieciešami, un katalizatori tiek izmantoti, lai palielinātu ražu dimantu.
Šīs pārveides vajadzības var ļoti efektīvi ģenerēt, izmantojot Lieljaudas ultraskaņa (= zema frekvence, augstas intensitātes ultraskaņa):

ultraskaņas kavitācija

Ultraskaņa šķidrumos izraisa lokāli ļoti stipru ietekmi. Kad sonicating šķidrumus ar augstu intensitāti, skaņas viļņi, kas izplatīt vērā šķidro plašsaziņas līdzekļu rezultātā pārmaiņus augsta spiediena (kompresijas) un zema spiediena (rarefaction) cikli, ar likmēm, atkarībā no frekvences. Zema spiediena cikla laikā augstas intensitātes ultraskaņas viļņi rada nelielus vakuuma burbuļus vai tukšumu šķidrumā. Kad burbuļi sasniegt tilpumu, kurā tie vairs nevar absorbēt enerģiju, tie sabrukt spēcīgi augsta spiediena ciklā. Šo parādību dēvē kavitācija. Sabrukums ļoti augsta temperatūra (apm. 5, 000K) un spiedieni (apm. 2, 000atm) tiek sasniegta uz vietas. No kavitāciju burbuļa sabrukums arī izraisa šķidro strūklu līdz 280M/s ātrumu. (Suslick 1998) Ir skaidrs, ka mikro-un Nano-kristāliska dimanti var sintezēti ultraskaņas laukā kavitācija.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas procedūra Nanodimantu sintēzei

De facto, pētījums par Khachatryan et al. (2008) liecina, ka dimanta mikrokristāliem var sintezēt ar ultrasonication par suspensijas grafīta organisko šķidrumu pie atmosfēras spiediena un istabas temperatūrā. Kā KAVITĀCIJAS šķidrums, aromātisko oligomēru formula ir izvēlējusies tā zemā piesātinātā tvaika spiediena un augstā viršanas temperatūras dēļ. Šajā šķidrumā speciāls tīrs grafīta pulveris – daļiņas diapazonā no 100-200 μm līdz šim ir apturēta. In eksperimenti Kachatryan et al., cietā šķidruma svara attiecība bija 1:6, KAVITĀCIJAS šķidruma blīvums bija 1,1 g cm-3 25 ° c temperatūrā. Maksimālā ultraskaņas intensitāte sonoreactor ir 75-80W cm-2 kas atbilst skaņas spiediena amplitūdai 15-16 bar.
Tas ir panākts aptuveni 10% grafīta līdz dimantu konversijai. Dimanti bija gandrīz mono-izkliedētas ar ļoti asu, labi noformētu izmēru 6 vai 9μm ± 0,5 μm diapazonā ar Kristāliskā morfoloģiju un augsta tīrība.

Ultrasonically sintezēti dimanti (SEM attēli): lieljaudas ultraskaņa nodrošina nepieciešamo enerģiju, lai inducētu' sintoze

Ultrasoniski sintezēto dimantu SEM attēli: attēli a un b uzrāda parauga sēriju 1, c un d parauga sēriju 2. [Khachatryan et al. 2008]

Uz Izmaksas tiek lēsts, ka ar šo metodi ražoto mikroun nanodimantu Konkurences ar augsta spiediena-augstas temperatūras (HPHT) procesu. Tas padara ultraskaņu par novatorisku alternatīvu mikro-un Nano dimantu sintēzei (Khachatryan et al. 2008), jo īpaši tādēļ, ka nanodimantu ražošanas procesu var optimizēt ar turpmākām izmeklēšanām. Daudzi parametri šāda amplitūda, spiediens, temperatūra, KAVITĀCIJAS šķidrums, un koncentrācija ir jāpārbauda precīzi, lai atklātu sweet spot ultraskaņas nanodimantu sintēze.
Pēc sasniegtajiem rezultātiem, sintezējot nanodimantus, papildus ultraskaņas radīts kavitācija piedāvā iespēju sintēze citiem svarīgiem savienojumiem, piemēram, kubiskais bora nitrīdu, oglekļa nitrīdu uc (khachatryan et al. 2008)
Turklāt, šķiet, ka ir iespējams izveidot dimanta nanovadi un nanorods no multi-sienu oglekļa nanocaurules (MWCNTs) saskaņā ultraskaņas apstarošana. Dimanta nanovadi ir beztaras dimantu viendimensijas analogi. Sakarā ar to augsto elastīgo moduli, izturību pret svara attiecību, un relatīvo vieglumu, ar kuru tās virsmas var funkcionalizēt, dimants ir atzīts par optimālo materiālu nanomechanical designs. (Saule et al. 2004)

Ultraskaņas Izkliešanas Nanodimanti

Kā jau aprakstīts, Deagglomeration un pat daļiņu izmēra sadalījums vidējā ir būtiskākais, lai veiksmīgi izmantotu nanodimantu unikālās īpašības.
Dispersijas un Deagglomeration ar ultrasonication palīdzību izraisa ultraskaņas kavitācija. Kad pakļaujot šķidrumu ultraskaņas skaņas viļņi, kas izplatīt vērā šķidruma rezultātā pārmaiņus augsta spiediena un zema spiediena cikliem. Tas attiecas mehānisko stresu uz piesaistot spēkus starp atsevišķām daļiņām. Ultraskaņas kavitācija šķidrumos izraisa ātrgaitas šķidro strūklu līdz 1000km/h (apm. 600mph). Šādas sprauslas nospiediet šķidrumu pie augsta spiediena starp daļiņām un atdalīt tos no otra. Mazākas daļiņas tiek paātrinātas ar šķidro strūklu un saduras lielā ātrumā. Tas padara ultraskaņu par iedarbīgu līdzekli izkliedēšanai, bet arī frēzēšana no mikronu lieluma un sub mikronu izmēra daļiņām.
Piemēram, nanodimantus (vidējais lielums apmēram 4nm) un polistirola var izkliedētas cikloheksānā, lai iegūtu īpašu kompozītu. Savā pētījumā Chipara et al. (2010) ir sagatavoti kompozītu polistirola un nanodimantiem, kas satur nanodimantu diapazonā no 0 līdz 25% svara. Lai iegūtu vēl Dispersijas, viņi apstrādāt ultraskaņu risinājumu 60 min ar Hielscher UIP1000hd (1kW).

Ultrasonically automatizēta Nanodimantu Funkcionalizācija

Katras Nano izmēra daļiņu pilnīgas virsmas funkcionalizācijas gadījumā daļiņu virsmai jābūt pieejamai ķīmiskai reakcijai. Tas nozīmē vienmērīgu un smalku dispersiju, jo labi izkliedētas daļiņas ieskauj daļiņu virsmai piesaistītos robežu slānis. Lai iegūtu jaunas funkcionālās grupas uz nanodimantu virsmas, šis robežslānis ir salauzts vai noņemts. Šo pārtraukumu un robežas slāņa noņemšanas procesu var veikt ar ultrasoniku.
Ultraskaņa, ko ievada šķidrumā, rada dažādas galējas sekas, piemēram, kavitācija, lokāli ļoti augstā temperatūrā līdz 2000K un šķidro strūklu līdz 1000km/h. (Suslick 1998) ar šiem stresa faktoriem, piesaistot spēkus (piemēram, van-der-Waals spēki) var pārvarēt un funkcionālās molekulas tiek pārnestas uz virsmas daļiņu, lai funkcionalizēt, piemēram, nanodimantu virsmas.

Under powerful ultrasonic irradiation (e.g. with Hielscher's UIP2000hdT) it becomes possible to synthesis, deagglomerate and functionalize nanodiamonds efficiently.

Shēma 1: ilustrācija in situ-Deagglomeration un virsmas funkcionalizācija nanodimantu (Liang 2011)

Eksperimenti ar Bead-Assisted Sonic sabrukuma (BASD) ārstēšanu ir parādījuši daudzsološus rezultātus virsmas funcionalization nanodimantiem, kā arī. Tādējādi krelles (piemēram, mikro izmēra keramikas krelles, piemēram, ZrO2 krelles) ir izmantoti, lai nodrošinātu ultraskaņas KAVITĀCIJAS spēkus uz nanodimanta daļiņām. Deagglomeration rodas sakarā ar savstarpējo sadursmi starp nanodimanta daļiņām un ZrO2 Krelles.
Tā kā daļiņu virsma ir labāk pieejama, tādām ķīmiskām reakcijām kā Boran samazināšana, arylation vai silanizācija, ultraskaņas vai BASD (skaņas dezintegrācija ar lodītes palīdzību) ir ļoti ieteicams izkliedējams mērķis. Ar ultraskaņas Izkliedēšana un Deagglomeration ķīmiskā reakcija var turpināties daudz pilnīgāk.

Kad lieljaudas, zemas frekvences Ultraskaņa ir ieviesta šķidrā vidē, kavitācija ir radīts.

Ultraskaņas caviatation izraisa Ekstremālas temperatūras un spiediena starpības un ātrgaitas šķidruma strūklas. Tādējādi jauda Ultraskaņa ir veiksmīga apstrādes metode sajaukšanai un frēzēšanas pielietojumiem.

Sazinieties ar mums / lūdzam papildu informāciju

Runājiet ar mums par savām apstrādes prasībām. Mēs iesakām vispiemērotākās uzstādīšanas un apstrādes parametrus savam projektam.





Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Literatūra / Literatūras saraksts

  • Chipara, A. C. et al.: termisko īpašību nanodimanta daļiņas izkliedētas polistirola. HESTEC 2010.
  • El-say, K. M.: Nanodimanti kā zāļu piegādes sistēma: pieteikums un perspektīvas. J Appl pharm Sci 01/06, 2011; 29-39. lpp.
  • Khachatryan, A. KH. et al.: Graphite-to-dimanta transformācija, ko izraisa ultraskaņas kavitācija. In: Diamond & Saistītie materiāli 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A.: nanomēroga daļiņu dimanta struktūra un reaktivitāte. In: J mater Chem 18, 2008; 1485-1492. lpp.
  • Liang, Y.: Deaglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamant mittels thermochemischer und mechanochemischer Methoden. Disertācija Julius-Maximilian-Universität Würzburg 2011.
  • Osawa, E.: Monodisperse vienreizējas nanodimanta daļiņas. In: Pure Appl Chem 80/7, 2008; 1365-1379. lpp.
  • Pramatarova, L. et al.: priekšrocība polimēra kompozītu ar detonācijas Nanodiamond daļiņas medicīnas lietojumiem. In: Biomimetics; 298-320. lpp.
  • Sun, L.; Gongs, a. , D. , Z.; Viņš, S.: Diamond Nanorods no oglekļa nanocaurules. In: Izvērstā materiāli 16/2004. 1849-1853. lpp.
  • Suslick, K.S.: Kirk-Othmer Encyclopedia ķīmisko tehnoloģiju. 4. Ed. J. Wiley & Dēli: New York; 26, 1998; 517-541. lpp.

Nanodiamenti – Izmantošana un aplikācijas

Pateicoties Zeta potenciālam, nanodimantu graudi ir nestabili. Tādējādi tie ļoti bieži veido agregātus. Kopēja nanodimantu izmantošana ir lietošana abrazīvu, griešanas un pulēšanas instrumentu un siltuma absorbējošu līdzekļu izmantošanā. Vēl viens potenciāls pielietojums ir nanodimantu izmantošana farmācijas aktīvo sastāvdaļu (sal. ar Pramatarova) zāļu nesējvielu veidā. To ir Ultrasonication, pirmkārt, nanodimantus var sintezēts no grafīta un, otrkārt, nanodimanti stipri tendence aglomerāciju var būt vienmērīgi Izkliedētas šķidrā vidē (piemēram, lai noformulētu pulēšanas līdzekli).