Tecnología ultrasonido Hielscher

Efectos ar aceleración ya procesos sol-gel

Nthuts'i ñut'i

Partículas ultrafinas ar tamaño nanométrico ne partículas ya nt'ot'e esféricas, recubrimientos ar película delgada, fibras, materiales porosos ne densos, aerogels 'nehe extremadamente poroso ne xerogeles ya aditivos altamente potenciales pa ár nte ne producción mar hñets'i rendimiento materiales. Materiales avanzados, ngu 'nar nt'udi cerámica, aerogeles altamente porosa, ultraligero ne híbridos orgánico-inorgánico xi sintetizar ar suspensiones coloidales wa polímeros ja 'nar líquido ir nge ar nt'ot'e sol-gel. Ar hñei gi 'ñudi características únicas, ndezu̲ ar rango partículas ar hyadi generado tamaño nanómetros. Nuna modo, proceso sol-gel ar xeni jar nanoquímica.
Tso̲kwa continuación, bí revisa ar síntesis he̲'mi tamaño nanométrico ya rutas ar sol-gel ultrasonidos asistida.

Proceso sol-gel

Sol-gel ne procesamiento relacionada mfa̲ts'i 'bu̲i nuya ya pasos:

  1. o̲t'e ar hyadi wa precipitar ar polvo, gelificación ar hyadi ja 'nar molde wa 'nar sustrato (Ts'ut'ubi nu'bu ya películas), wa da 'nar segundo hyadi ar polvo precipitado ne ár gelificación wa formar ar polvo ja 'nar komongu ya rutas hingi gel;
  2. ar secado;
  3. ya zá ne ar sinterización. [Rabinovich 1994]
Procesos sol-gel ya wet — chemical rutas pa ar fabricación gel polímeros híbridos wa óxidos metálicos

Tabla 1: Pasos síntesis sol-gel ne ya procesos aguas abajo

Ultrasonido nts'edi promueve reacciones aceleración (Click pa agrandar!)

Reactor ya xito ultrasónico pa Sonochemistry

Nu'bu da 'yadi ungumfädi




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Procesos sol-gel ya 'nar nt'o̲t'e wet — chemical ar síntesis da fabricación 'nar red 'mui (supuesto gel) óxidos ya bo̲jä, wa polímeros híbridos. Ngu precursores, comúnmente metal inorgánico gí po̲ni komongu cloruros metálicos ne metal orgánico compuestos tales nu'u̲ alcóxidos metálicos ar utilizan. Ar hyadi – nä'ä ir bo̲ni jar 'nar suspensión ya precursores – transforma 'nar ko ya difásico gelatinoso, nä'ä ir bo̲ni 'nar líquido ne 'nar fase sólida. Ya reacciones químicas da ocurren Nxoge 'nar proceso sol-gel ya hidrólisis, poli condensación ne congelación.
Nxoge ar hidrólisis ne ar condensación poli, ar ngetho ge 'nar coloide (hyadi), nä'ä ir bo̲ni jar nanopartículas dispersadas 'nar disolvente. Fase nu'bya ar hyadi bí transforma jar gel.
Fase gel resultante xi formada ya partículas tamaño ne formación xi variar grandemente ja ya partículas coloidales ar discretas bí polímeros ar Cadena continuadas. Honja ne ar tamaño bi jagu̲ju̲ ya nkohi xi químicas. Ar ya Ntheti SiO2 alcogels to da concluido nu'bu̲ da nthe̲hu̲ 'ra da hyadi base — catalizada resulta ja 'nar zu'we Dar discreta formada ya agregación racimos ar monómeros, ne ya mäs compactos ne xi ramificado. Ar ba afectados ir nge ar sedimentación ne ya ndu nzafi ar gravedad.
Sols catalizada ya ácido ar derivan ja ya cadenas ar polímero altamente enredados nä'ä gi 'ñudi 'nar microestructura xi fina ne poros xi t'olo da aparecen ya bastante ar uniformes ya nga̲tho ar hñei. Formación 'nar red continua mäs xi xogi ar polímeros xí hñets'i'i densidad presenta ciertas ventajas ir nge ya propiedades físicas jar formación componentes vidrio ne cerámica mar hñets'i rendimiento jar dimensiones 2 ne 3. [Sakka et jar el., 1982]
Ja ya pasos procesamiento, ir nge ya spin — coating wa inmersión xähmä capa sustratos ko películas delgadas wa ar hyadi fundición ja 'nar molde, pa nda formar 'nar gel nxa llamado. 'Mefa xta secado adicional ne calefacción, bí obtiene 'nar hñei denso.
Ma 'ra ya etapas ya procesos jar dehe abajo, ar gel obtenido to da procesado. Ir nge ya precipitación, spray pirolisis wa técnicas emulsión, ar xi formar polvos ultrafinos ne uniformes. Wa llamados aerogeles, da caracterizan ya mextha porosidad ne 'nar na xí hñets'i'i densidad, xi da creados ya extracción fase líquida ar gel nxa. Ir bí requieren ar nkohi supercríticas normalmente.
Ultrasonidos ge 'nar técnica probada pa mejorar ar síntesis ar hyadi gel ar nano materiales. (Click pa agrandar!)

Tabla 2: Sol-gel ultrasonido síntesis mesoporos TiO2 [Yu et jar el., Chem Commun. 2003, 2078]

Ultrasonido alta ir nge

Ultrasonido alta ir nge, xí hñets'i'i frecuencia ofrece Nar dätä hño ya ár hne pa procesos químicos. Nu'bu̲ hmä ondas ultrasónicas ya introducidas ja 'nar made líquido, alternando ciclos mextha presión ne xí hñets'i'i presión ko tarifas dependiendo de ar frecuencia ocurren. Mextha presión ciclos compresión made, mente da xí hñets'i'i frecuencia ciclos ir bo̲ni rarefacción ar media. Nxoge ar ciclo xí hñets'i'i presión (rarefacción), ultrasonido mextha nts'edi genera t'olo burbujas ar vacío ja ar líquido. Gi burbujas ar vacío crecen Nxoge varios ar ciclos.
Consecuencia ar intensidad ultrasonido, líquido comprime ne extiende ja ya 'na'ño ya grado. 'Me̲hna ir bo̲ni ke ar cavitación burbujas xi comportar ar ar yoho ya maneras. Ja xí hñets'i'i intensidad ultrasónica ar ~ 1 — 3Wcm— 2, ya burbujas cavitación oscilan dige makwäni tamaño equilibrio pa xingu ya ciclos acústicos. Nuna ar fenómeno bí denomina ar cavitación hingi mpa̲ti. Ma altas intensidades ultrasónicas (≤10Wcm— 2) ya burbujas cavitacionales mi o̲t'e mbo 'ra ya ciclos acústicos ko 'nar thuhu tso̲kwa menu yoho ya 'nandi ár tamaño inicial ne colapsar ja 'nar punto compresión nu'bu̲ ar burbuja Hindi tsa̲ da absorber mäs energía. 'Me̲hna ar denomina cavitación transitoria wa ya inercial. Nxoge ar implosión ar burbuja, ar producen localmente llamados puntos mañä, da pede yá 'bede ko nkohi extremas: Nxoge jar implosión, localmente xi altas temperaturas (aprox. 5, 000 ë) ne presiones (aprox. 2, 000atm) bí alcanzan. Ar implosión ar burbuja cavitación 'nehe ya resultados jar chorros líquidos ga velocidad ar 280 m/s, da actúan komongu ya ndu nzafi esquileo xi mextha. [Suslick 1998 yá tsita et jar el. 2009]

Sono — Ormosil

Sonicación ge 'nar herramienta nt'ot'e xi hño pa ár síntesis ar polímeros. Nxoge ultrasónico ya dispersión ne ya desaglomeración, ya ndu nzafi Ts'ut'ubi caviational, estiran ne rompen ya cadenas moleculares ja 'nar proceso hingi aleatorio, da hneki ja 'nar disminución ar be̲xu molecular ne poli dispersidad. 'Nehe, ya na eficientes sistemas ndunthe ya fases dispersos ne emulsionado, nä'ä pede yá 'bede ko mezclas xi finas. 'Me̲hna ir bo̲ni ke ultrasonido aumenta ar velocidad polimerización dige ar revolver convencional ne resulta pe̲ts'i pesos moleculares ko polydispersities inferior.
Ormosils (silicato orgánico modificado) bí obtienen nu'bu̲ ar silano xí agregado ma derivados gel sílice Nxoge ar proceso sol-gel. Ar producto ge 'nar compuesto escala molecular ko propiedades mecánicas mejoradas. Sono — Ormosils ar caracterizan ja 'nar densidad mäs mextha da gel ar clásico nja'bu̲ komongu 'nar mejorada nzäm'bu térmica. Ir 'nar explicación ndi to ar dätä 'mui polimerización. [Rosa — Fox et jar el., 2002]

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Ultrasónico cavitación jar líquido

Mesoporosos TiO2 a través de ultrasonidos síntesis sol-gel

Mesoporosos TiO2 ar widley usado komongu ar fotocatalizador, nja'bu komongu jar electrónica, tecnología ya sensor ne ya remediación ambiental. Propiedades materiales optimizado, ar pretende producir TiO2 mextha cristalinidad ne Nar dätä hño ar superficie. Ar ruta ar sol-gel ar asistida ultrasónica pe̲ts'i ar ventaja ke ya propiedades intrínsecas ne extrínsecas ar TiO2, komongu ar tamaño ya partículas, superficie, volumen poro, diámetro poro, cristalinidad Anatasa, Rutilo ne Brookita nthe fase xi da influenciados ir nge ar control ya parámetros.
Milani et jar el., (2011) xi demostrado ar síntesis TiO2 nanopartículas Anatasa. Ir bí aplicó ar proceso sol-gel pa ar TiCl4 precursor ne ambas maneras, ko ne hinda ultrasonidos, ar xi comparado. Ya resultados muestran ne ar irradiación ultrasónica pe̲ts'i 'nar ntsoni monótono dige ngatho ya componentes ár njäts'i ir nge ar nt'ot'e sol-gel ne causar ar ruptura enlaces sueltos ar dätä coloides nanométricos jar njäts'i. Bí nja'bu̲ bí ar crean nanopartículas mäs t'olo. Ar rotura ar presiones ne ar temperaturas mextha da ocurren localmente ya bondings cadenas largas ar polímero, nja'bu Komo yá ts'e̲di ya enlaces ya partículas mäs t'olo ar mfats'i, ir nge nä'ä mi o̲t'e masas coloidales mäs mña dätä. Ar comparación ga̲ yoho ya TiO2 muestras, 'bu̲i Kwä ne jar ausencia irradiación ultrasónica, ar gi 'ñudi ja ya imágenes SEM mäs abajo (ga Fig. 2).

Ultrasonido ayuda jar proceso gelatinización Nxoge ar síntesis sol-gel. (Click pa agrandar!)

PIC. 2: imágenes SEM TiO2 pwder, calcinada jar 400 ya grado ar centígrados Nxoge 1 h ne gelatinización pa 24 h: (a) jar 'bu̲i ar ne (b) ausencia ultrasonido. [Milani et jar el., 2011]

'Nehe, ya reacciones químicas xi beneficiar ar ja ya efectos ar aceleración, da incluyen ya ejemplo ar rotura enlaces químicos, mejora significativa ar degradación molecular wa reactividad química.

Sono — geles

Ja Sono — catalítico asistida nge ar hyadi gel reacciones, ar ultrasonido da t'uni ja ya precursores. Ya materiales da t'ot'e 'na 'ra'yo características ko ar pädi komongu ar sonogels. Nu'bya ar ausencia disolvente adicional jar combinación ko ar ultrasonido cavitación, bí crea 'nar mbo jar ximha̲i único pa ya reacciones ar hyadi — gel, da permite ar formación características ntsuni hontho ja ya geles da t'ot'e 'na: mextha densidad, textura fina, estructura homogénea, etcetera. Gi propiedades determinan ar evolución ar sonogels ar procesamiento 'mefa ár njäts'i Tange'u ne ar estructura ar hñei final. [Nt'axi et jar el., 1999]
Suslick ne precio (1999) demuestran nä'ä ar irradiación ultrasónica ar nu'bu̲ (OC)2H5)4 jar dehe ko 'nar catalizador ácido produce 'nar silicona "sonogel". Jar nt'ot'e convencional geles sílice ar ar nu'bu̲ (OC)2H5)4, ar etanol ge 'nar solvente Co comúnmente usado nu'bya solubilidad ar nu'bu̲ (OC)2H5)4 jar dehe. Ar njapu'befi nuya solventes tso̲kwa menudo ar problemático ya ne xi causar agrietar ar Nxoge ar etapa secado. Ultrasonidos proporciona 'nar mezcla altamente nt'ot'e xi hño ne xi nu'bu da Co ya solventes volátiles komongu ar etanol. 'Me̲hna resulta ja 'nar sono — gel ar sílice caracterizado ja 'nar densidad mäs mextha da ya geles producidos convencionalmente. [Suslick et jar el. 1999, 319f.]
Aerogels convencionales consisten ja 'nar matriz xí hñets'i'i densidad ko ar dätä poros vacíos. Sonogels, ne, pe̲ts'i mäs fina ya porosidad ne ya poros ya bastante ja ya 'mui, ko 'nar superficie lisa. Pendientes pe̲ts'i da 4 jar jar hnini mar hñets'i ángulo revelan ya fluctuaciones ya densidad electrónica ar mahyoni ja yá ngäts'i ar matriz poro [Rosa — Fox et jar el., 1990].
Ya imágenes ar superficie ya muestras polvo muestran ja da ir nge ya ondas ultrasónicas umbi lugar ma 'nar dätä homogeneidad jar tamaño promedio ya partículas ne umbi lugar da partículas mäs t'olo. Ya sonicación, disminuye tamaño partícula promedio aproximadamente 3 nm. [Milani et jar el., 2011]
Ya efectos positivos ar ultrasonido xi demostrado ja yá nsadi. Informe hne. ej., Neppolian et ár 'be̲fi ar mahyoni da ne ventajas ya ultrasonidos ar nyokwi nthoki ne mejora ya propiedades fotocatalíticas partículas TiO2 nano-tamaño mesoporosos. [Neppolian et jar el. 2008]

Nanocobertura vía reacción sol-gel ultrasonido

Ar nanocobertura ir bo̲ni cubrir hñei ko 'nar capa nano escala wa ar cobertura 'nar entidad tamaño nanométrico. Bí nja'bu̲ bí obtienen ar estructuras encapsuladas wa core — shell. Tales compuestos nano característica físicas ne propiedades químicas mar hñets'i rendimiento debido ma combinan características específicas y/o efectos estructuración ya componentes.
Exemplarily, bí demostrará ar nt'ot'e recubrimiento ya partículas óxido estaño (ITO) ar indio. Partículas ITO gi 'bu̲hu̲ recubiertas ko silicona ja 'nar proceso yoho ya pasos, ngu ar gi 'ñudi ja 'nar estudio Chen (2009). Ja ar ndu̲i bi thogi químico, polvo óxido ar lata ar indio somete ja 'nar nt'ot'e ya superficie aminosilane. Ar segundo bi thogi ar capa sílice jár ultrasonidos. Da uni 'nar ejemplo concreto jar sonicación ne yá efectos, bi thogi ar proceso presentado estudio Chen, bí resume tso̲kwa continuación:
'Nar proceso típico pa nuna bi thogi ar ar da ku̲hu̲: 10g GPTS ar mezcló lentamente ko ar 20g ar dehe acidificada ir nge ar ácido clorhídrico (HCl) (pH = 1.5). 4g polvo aminosilane hmä tratado gem'bu̲ bí agregado 'na jar mezcla, contenida ja 'nar xito vidrio 100 ar ml. Jar xito ar coloca debajo de ar sonda ar sonicador da irradiación ar ultrasonido continua ko nts'edi salida 60W wa nä'ä.
Reacción sol-gel ar inició 'mefa xta aproximadamente 2 — 3min ar irradiación ultrasonido, dige nuna ar generó ar espuma nt'axu̲nwani, nu'bya liberación alkol ja ar producir ar hidrólisis extensa GLYMO (3-(2,3-Epoxypropoxy) propyltrimethoxysilane). Sonicación bí 'yot'e ar Ts'ut'ubi ir nge ar 20 t'olo ora, después ja da ár njäts'i bí agita Nxoge ndunthe ya ora mäs. Mbi wadi bí ar proceso, ya partículas ma recogidas ya centrifugación ne da lavaron xingu ya bes dehe ne secado pa ar caracterización wa da zeti ar dispersos jar dehe wa solventes orgánicos. [Chen 2009, p.217]

Njäts'i nu'bu

Ár nt'ot'e ultrasonidos ma procesos sol-gel conduce xi hño 'nar mezcla ne desaglomeración ya partículas. 'Me̲hna resulta ja ya zu'we tamaño ja ya partículas, dets'e ar partícula esférica, xí hñets'i'i ar dimensión ne ar morfología mejorada. Supuesto ar sono — geles ar caracterizan ir nge ár densidad ne ar estructura fina ne homogénea. Gi características ar crean debido ma evitación njapu'befi ya solvente Nxoge ar formación ar hyadi, pe ge 'nehe ne principalmente, debido jar ar inicial reticulado reticulación inducida ya ultrasonido. 'Me̲fa ar proceso secado, ar sonogels da t'ot'e 'na presenta 'nar estructura ar partículas, da diferencia yá contrapartes obtenida hinda ár nt'ot'e ultrasonido, ne ya filamentosos. [Esquivias et jar el., 2004]
Ar xi demostrado da njapu'befi ya ultrasonido intenso permite ar adaptación materiales únicos ya procesos sol-gel. Nä'ä di 'bui ultrasonido mextha ir nge, 'nar potente herramienta pa nthoni ne nte ya química ne ya materiales.

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Ñö ko ngekagihe dige yá ndu procesamiento. Recomendamos ya parámetros configuración ne ar proceso xí adecuados pa ár 'be̲fi.





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Ot'a yá referencias

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  • https://www.Hielscher.com/sonochem