Tecnología ultrasonido Hielscher

Ultrasónico síntesis nano — diamantes

  • Nu'bya ár intensa nzafi cavitacional, nts'edi ar ultrasonido ge 'nar nt'o̲t'e prometedora pa producir tamaño micrones ne nano diamantes grafito.
  • Xi sintetizar diamantes micro — ne nano-cristalino sonicando 'nar suspensión grafito jar orgánico líquido presión atmosférica ne mpat'i ambiente.
  • Ultrasonido 'nehe ge 'nar herramienta útil pa ar procesamiento 'mefa ár njäts'i Tange'u ar diamantes ar nano sintetizado, komongu ultrasonidos dispersa, deagglomerates ne functionalizes nano partículas di pädi.

Ultrasonidos pa ar nt'ot'e ya nanodiamantes

Nano — diamantes ('nehe llamado detonación diamantes (DND) wa diamantes ultradispersed (UDD)) ge 'nar dets'e hontho nanomateriales carbono da distingue ya características únicas, tales komongu ár enrejado ar estructura, ár Nar dätä hño superficie, nja'bu̲ Honja único óptica ne magnética propiedades ne aplicaciones excepcionales. Ya propiedades ya partículas ultradispersed o̲t'e nuya materiales compuestos innovadores da creación ya 'ra'yo materiales ko ya 'befi 'mefa. Tamaño ya partículas diamante ja ar hollín ar 5nm.

Ultrasónico síntesis nano — diamantes

Jár ndu hmä, komongu sonicación wa detonación, ar tsa̲ da transformar grafito jar diamante.

Nano — diamantes sintetizados ir nge ya ultrasonidos

Síntesis diamantes ge 'nar hwähi nthoni mahyoni yá Ts'ut'ubi dige yá yá 'nai científicos ne comerciales. Proceso utilizado pa ar síntesis partículas diamante microcristalino ne nano-cristalino ar técnica mextha presión mextha mpat'i (HPHT). Nuna nt'ot'e presión proceso requiere decenas ar miles atmósferas ne temperaturas nä'ä 2000 ë ya generadas pa producir ar dätä xeni oferta jar nxoge ximhai diamante industrial. Ar transformación ar grafito diamante, pa da general altas ar presiones ne ar temperaturas altas ar requieren, ne catalizadores ar utilizan da aumentar ar producción diamantes.
Nuya requisitos mahyoni pa ar transformación xi generar ar na eficientemente ya njapu'befi ar Ultrasonido alta ir nge (= ar xí hñets'i'i frecuencia, ultrasonido mextha intensidad):

Cavitación ultrasónica

Ultrasonido jar líquidos causa efectos localmente xi extremos. Nu'bu̲ sonicando líquidos ma altas intensidades, ya ondas sonoras da propagan jar nt'ot'e líquidos resultado alternando ciclos xí hñets'i'i presión (rarefacción), ko tarifas dependiendo de ar frecuencia ne ar mextha presión (compresión). Nxoge ar ciclo xí hñets'i'i ya presión, ya ondas ultrasónicas mextha intensidad crean t'olo burbujas vacío wa huecos ja ar líquido. Nu'bu̲ ya burbujas alcanzan 'nar volumen ke ya hingi tsa̲ da absorber ar energía, colapsan violentamente Nxoge 'nar ciclo mextha ar presión. Nuna ar fenómeno ar denomina cavitación. Nxoge ya implosión xi elevadas (aprox. 5, 000 ë) ne presiones (aprox. 2, 000atm) bí alcanzan ar localmente. Ar implosión ar burbuja cavitación 'nehe ya resultados jar chorros líquidos ga velocidad ar 280 ar m/s. (Suslick 1998) Es obvio da micro — ne Nano-cristalino diamantes xi sintetizar ar jar hwähi ar ar ultrasónica cavitación.

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Nt'ot'e ultrasónico pa ar síntesis nano — diamantes

Ar hecho, ar estudio Khachatryan et jar el., (2008) gi 'ñudi da microcristales diamante 'nehe xi da sintetizados ya ultrasonidos 'nar suspensión grafito jar orgánico líquido presión atmosférica ne mpat'i ambiente. Komongu ar fluido cavitación, 'nar fórmula oligómeros aromáticos xi xi elegido nu'bya ár presión vapor saturado hñets'i'i ne ár mar hñets'i punto ebullición. Jar nuna líquido, polvo grafito binu hontho – ko partículas jar rango ja ya 100 — 200 μm — xi xi suspendido. Ja ya experimentos Kachatryan et jar el., ar nthe sólido-líquido peso mar 1:6, ar densidad ar fluido ar cavitación mar 1.1g cm— 3 ma 25° c.ndunthe Ar máxima intensidad ultrasónica ja ar sonoreactor ge cm 75 — 80W— 2 nthe 'nar amplitud presión acústica 15 — 16 bar.
Xa xi alcanzado aproximadamente 'nar 10% conversión grafito da diamante. Ya diamantes ma kasu̲ dispersión mono ko 'nar tamaño na mpa, xi hño diseñado jar rango 6 wa 9μm ± 0. 5μm, ko ar cúbico, cristalino morfología ne mextha pureza.

Ultrasónicamente sintetiza diamantes (imágenes ar SEM): ultrasonido mextha nts'edi proporciona ar energía mahyoni pa inducir nano — diamantes' síntesis

Imágenes SEM ya diamantes sintetizados ir nge ya ultrasonidos: cuadros (ma) ne (b) Mostrar ar serie ar muestra 1 (c) ne (d) ar serie gi 'ñudi 2. [Khachatryan et jar el. 2008]

Ar costos ar micro — ne nano — diamantes producidos ir nge nuna ar nt'ot'e da estiman competitivo ko proceso mextha presión mextha mpat'i (HPHT). 'Me̲hna xí ultrasonido 'nar alternativa innovadora pa ar síntesis micro — ne nano — diamantes (Khachatryan et jar el. 2008), hontho Komo ar tsa̲ da optimizar ar proceso producción nano — diamantes ya mäs investigaciones. Xingu parámetros ar nuna ar amplitud, presión, mpat'i, fluidos ya cavitación ne ya concentración tsa da examinadas ko precisión pa descubrir punto dulce ar síntesis nanodiamantes ultrasónico.
'Bu̲ ya resultados obtenidos ar síntesis nano — diamantes, mäs ultrasonidos generados cavitación ofrece ár hne pa ar síntesis ya compuestos mahyoni, tales komongu nitruro cúbico ar boro, nitruro carbono etc. (Khachatryan et jar el., 2008)
'Nehe, mä to ar tsa̲ da t'ot'e nanocables diamante ne nanobarras nanotubos carbono multipared (nä'ä di 'bui) jár irradiación ultrasónica. Nanohilos diamante ya análogos unidimensionales diamante da granel. Nu'bya ár mar hñets'i módulo elástico, resistencia be̲xu ne ar ir nge facilidad ko da yá superficies xi da funcionalizadas, diamond ar xi encontrado pa da hñei óptimo pa diseños nanomecánicos. (Sun et jar el. 2004)

Dispersión ultrasónica nano — diamantes

Komo ya ar describió, ar desaglomeración ne ar NTHEGE tamaño partícula 'nehe jar ar nt'uni ya esenciales pa ar exitosa explotación características únicas nano — diamantes.
dispersión ne Desaglomeración ya ultrasonidos ge 'nar nt'uni ultrasonido cavitación. Nu'bu̲ exponer bí líquidos ar ultrasonido ya ondas sonoras da propagan jar líquido ar resultado alternando ciclos mextha presión ne xí hñets'i'i ar presión. 'Me̲hna t'uni tensión mecánica ja ya ndu nzafi atracción ja ya partículas Nthuts'i. Cavitación ultrasónica jar líquidos produce chorros líquido mextha velocidad asta 1000 km yá hr (aprox. 600 mph). Ya chorros Pulsa ar líquido mextha presión ja ya partículas ne ya separan 'ra ya ma'ra. Ya partículas mäs t'olo aceleran ko ya chorros líquido ne chocarán altas ar velocidades. 'Me̲hna thogi nä'ä ar ultrasonido 'nar nt'uni xi hño pa ár dispersión ge 'nehe pa ar Ar fresado ar partículas tamaño micrones ne sub micrones tamaño.
Ngu, nano — diamantes (tamaño made acerca ar 4nm) ne ar poliestireno ar xi dispersar jar ciclohexano da uni 'nar compuesto hontho. Ja ár estudio, Chipara et ar (2010) xi preparado compuestos ar poliestireno ne ar nano — diamantes, da contienen nano — diamantes ja 'nar rango entre 0 ne 25% jar be̲xu. Da uni 'nar dispersión, sonicada njäts'i ya 60 ya t'olo ora ko ya Hielscher UIP1000hd (1kW).

Ultrasonidos asistida funcionalización nano — diamantes

Pa ar funcionalización superficie nxo̲ge ya partículas tamaño nanométrico, ar superficie ar partícula gi 'bu̲i disponible pa ar reacción química. 'Me̲hna ir bo̲ni ke 'nar dispersión uniforme ne fina ar mahyoni ya da partículas ya hño dispersadas gi rodeadas ir nge 'nar capa moléculas atraídas bí superficie ar partícula. Da uni 'ra'yo Hmunts'i funcionales ma superficie nano — diamantes, nuna ar capa límite pe̲ts'i da da roto wa eliminado. Nuna proceso rotura ne remoción ar capa límite ar xi ga OT'UJE ya ultrasonido.
Ultrasonido jar líquido genera varios efectos extremos tales komongu cavitación, localmente xi ar mextha mpat'i asta 2000 ë ne chorros líquido asta 1000 km yá hr. (Suslick 1998) ir nge nuya factores estrés xi superar ya ndu atracción (nt'udi, ndu nzafi ar da — der — Waals) ne ya moléculas funcionales ar da duts'i bí superficie ar partícula da funcionalizar, ya ejemplo, ar superficie nano — diamantes.

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

Esquema 1: Gráfico in situ — desaglomeración ne funcionalización superficies nano — diamantes (2011 ar Liang)

Experimentos ko ar nt'ot'e ya desintegración Sonic Bead — Assisted (BASD) xi mostrado resultados prometedores pa ar funcionalization superficie nano — diamantes nja'bu̲. Ir granos (e.g. tamaño micro cerámica komongu granos ZrO2) bí xi utilizado pa da t'uni ya ultrasonidos cavitacional ndu nzafi dige ya partículas nanodiamantes. Ar desaglomeración ocurre nu'bya colisión interparticular ja ya partículas nanodiamantes ne ar ZrO2 granos.
Debido 'na jar mäs xi hño disponibilidad superficie partículas, pa reacciones químicas tales como reducción Boran, cetonas wa silanización, 'nar ultrasonido wa BASD ár nt'ot'e previo (desintegración sonic asistida grano) pa 'mu̲i dispersión ar na recomendable. Ya ultrasónico Ar dispersión ne Desaglomeración ar reacción química to proceder xingu mäs completo.

Nu'bu̲ ar ultrasonido mextha nts'edi, xí hñets'i'i frecuencia introduce ja 'nar made líquido, bí genera ar cavitación.

Caviatation ultrasónica xta ngu resultado ya extremas ar mpat'i ne ya presión ne ya mextha velocidad chorros líquidos. Ir nda pwede nda ar ultrasonido ge 'nar nt'ot'e nt'ot'e acertado pa ar mezclar ne ar aplicaciones ar fresado.

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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

  • Chipara, A. c.ndunthe et jar el.: propiedades térmicas nanodiamantes partículas dispersaron jar poliestireno. HESTEC 2010.
  • Ar mä, M. ë.: Nano — diamantes komongu 'nar ko entrega medicamentos: nt'ot'e ne prospectiva. Jar J Appl Pharm Sci 01 yá 06 ya 2011; págs. 29 — 39.
  • Khachatryan, A. Kh. et jar el.: transformación grafito diamante inducido ir nge ar cavitación. Jar: diamante & Materiales relacionados 17, 2008; pp931 — 936.
  • Krueger, A.: Ar estructura ne ar reactividad diamante ar nanoescala. Jar: J Mater Chem 18, 2008; PP. 1485 — 1492.
  • Liang, ne.: Deagglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamant mittels thermochemischer und mechanochemischer Methoden. Tesis doctoral Hulyo — Maximilian — Universität Würzburg 2011.
  • Osawa, E.: Monodispersa nanodiamantes Nthuts'i partículas. Jar: Puro Appl Chem 80 yá 7 ya 2008; págs. 1365 — 1379.
  • Pramatarova, L. et jar el.: ar ventaja ya compuestos ar polímero partículas nanodiamantes detonación pa aplicaciones médicas. Jar: Sobre biomimética; PP. 298 — 320.
  • Hyadi, L.; Gong, J.; Zhu, D.; Zhu, Z.; Nuni, S.: Diamond Nanorods ar nanotubos carbono. Jar: Materiales avanzados 16 yá 2004. PP. 1849 — 1853.
  • Suslick, K.S.: Ar enciclopedia ar Kirk — Othmer ar tecnología química. 4to ed. J. Wiley & Bätsi: Nueva York; 26, 1998; PP. 517 — 541.

Nano — diamantes – Njapu'befi ne aplicaciones

Ya granos ya nanodiamantes ya inestables nu'bya ár potencial zeta. Ir altamente tienden bí formar ar agregados. 'Nar nt'ot'e hne ngatho ja ya nano — diamantes ar njapu'befi ya abrasivos, corte ne da pulido ya bo̲jä nu'u̲ ne disipadores pa. Ma'na njapu'befi potencial ge ár nt'ot'e nano — diamantes komongu portador droga pa componentes activos farmacéuticos (cf. Pramatarova). 'Bu̲ ultrasonidos, jar ndu̲i lugar xi da sintetizado nano — diamantes ar grafito ne jar segundo lugar, ar nano — diamantes gi hoki fuertemente ma aglomeración xi da uniformemente dispersos jar nt'ot'e líquidos (ya ejemplo, pa da 'nar agente pule).