Nanodiamonds dispersos em suspensão aquosa com sonicação

Dispersões de nanodiamantes são eficientes e rapidamente produzidas usando dispersores ultrassônicos. A deagregação ultrassônica e a dispersão de nanodiamantes podem ser realizadas de forma confiável em uma suspensão aquosa. A técnica de dispersão ultrassônica usa sal para modificação de pH e, portanto, é uma técnica fácil, barata e livre de contaminantes, que pode ser facilmente usada em escala industrial.

Nanodiamantes ultrasonicamente dispersos em suspensão coloidal aquosa usando homogeneizadores do tipo sonda Hielscher Ultrasonics.

Nanodiamantes podem ser eficientes e dispersos de forma confiável usando ultrassônicos hielscher.

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A fresagem ultrassônica e dispersão é um método eficiente para produzir chorume nanodiamantes.

Reatores ultrassônicos de fluxo para produção industrial inline de pastas aquosas de nanodiamanheiro.

Como funciona a fresagem ultrassônica e a dispersão de nanodiamantes?

A dispersão ultrassônica usa os nanodiamantes em si como mídia de fresagem. A cavitação acústica gerada por ondas de ultrassom de alta potência cria fluxo líquido de alta velocidade. Esses fluxos líquidos aceleram as partículas (por exemplo, diamantes) no chorume para que as partículas colidam com até 280km/s e se destruam em partículas nano-dimensionadas minúsculas. Isso torna a ultrassônica e a dispersão uma técnica fácil, barata e livre de contaminantes, que desagglomera de forma confiável nanodiamantes em partículas nano-dimensionadas estáveis em solução coloidal aquosa em uma ampla faixa de pH. O sal (cloreto de sódio) é utilizado para estabilizar os nanodiamantes em um chorume aquoso.

Dispersão Ultrasônica de Nanotubos de Carbono: O ultrasssônico Hielscher UP400S (400W) dispersa e desembaraça CNTs de forma rápida e eficiente em nanotubos únicos.

Dispersão de nanotubos de carbono na água usando o UP400S

Vantagens da Dispersão Ultrassônica de Nanodiamond:

  • dispersão nano-dimensionada altamente eficiente
  • rápido
  • não tóxico, livre de solventes
  • nenhuma impureza difícil de remover
  • economia de energia e custos
  • escalabilidade linear para qualquer tamanho de produção
  • favor do meio ambiente

Ultrassônica Nanodiamond Milling Destaca Fábricas de Contas

Os ultrassonicadores do tipo sonda são usinas altamente eficazes e são uma técnica de moagem estabelecida para a produção em larga escala de suspensões de nanodiamantes em escala industrial. Uma vez que as usinas ultrassônicas utilizam os nanodiamantes como mídia de fresagem, a contaminação através da mídia de fresagem, por exemplo, de contas de zircônia, é completamente evitada. Em vez disso, forças cavitacionais ultrassônicas aceleram as partículas para que os nanodiamantes colidam violentamente uns com os outros e se desçam para o nano-tamanho uniforme. Esta colisão interpartícula ultrasonicamente induzida é um método altamente eficiente e confiável para a produção de nanodispersões distribuídas uniformemente.
O método de dispersão e desagregação ultrassônica utiliza aditivos solúveis em água, nãotóxicos e não contaminantes, como cloreto de sódio ou sacarose para regulação de pH e estabilização da dispersão ultrassônica. Essas estruturas cristalinas de cloreto de sódio ou sacarose atuam adicionalmente como mídia de fresagem, apoiando assim o procedimento de moagem ultrassônica. Quando o processo de fresagem é concluído, este aditivo pode ser facilmente removido por uma simples lavagem com água, o que é uma vantagem notável sobre um processo de contas cerâmicas. A fresagem tradicional de contas, como os atritores, utilizam meios de fresagem cerâmica insolúveis (por exemplo, bolas, contas ou pérolas), cujos resíduos abrasados contaminam a dispersão final. A remoção da contaminação causada pela moagem envolve o pós-processamento complexo e é demorada, bem como cara.

Nanodiamantes ultrasonicamente dispersos em suspensão coloidal aquosa

A tecnologia de dispersão ultrassônica produz efetivamente suspensões aquosas de nanodiamantes com distribuição estreita do tamanho das partículas.
(Estudo e gráfico: ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultrassonicator tipo sonda UP400St para dispersão de nanodiamantes em suspensão à base de água.

UP400St ultrassônico dispersando nanodiamantes em solução coloidal aquosa


 

Redução do tamanho das partículas de nanodiamantes sob ultrassônica usando o homogeneizador ultrassônico UIP1000hdT.

Redução do tamanho das partículas de nanodiamantes com o ultrassônico UIP1000hdT. A curva vermelha mostra a amostra nãoônica, as outras curvas demonstram o processo de dispersão em andamento com o aumento da entrada de energia do ultrassom.

Protocolo Exemplar para Dispersão Ultrassônica de Nanodiaman

Deagregação Ultrassônica Assistida por Sal de Nanodiamonds na Água:
Uma mistura de 10 g de cloreto de sódio e 0,250 g de pó de nanodiamanheiro foi brevemente moída à mão usando uma argamassa de porcelana e pilão e colocada em um frasco de vidro de 20 mL juntamente com 5 mL de água DI. A amostra preparada foi sonicada usando um ultrassônico tipo sonda para 100 min com 60% de potência de saída e ciclo de 50% de imposto. Após a sônicação, a amostra foi dividida igualmente entre dois tubos de centrífuga falcon de plástico de 50 mL e dispersada em água destilada até 100 mL de volume total (2 × 50 mL). Cada amostra foi então centrifuada usando uma centrífuga Eppendorf 5810-R a 4000 rpm e 25°C por 10 min, e o supernanato claro foi descartado. Os precipitados nd molhados foram então re-dispersados em água destilada (volume total de 100 mL) e centrifugados uma segunda vez a 12.000 rpm e 25 °C por 1 h. Mais uma vez o supernante claro foi descartado e os precipitados de nanodiamanhã molhado foram re-dispersados, desta vez em 5 mL de água destilada para caracterização. Um ensaio padrão AgNO3 mostrou completa ausência de Cl- em nanodiamantes ultrasonicamente deag ultrasonicamente assistidos pelo sal lavados com água destilada duas vezes como descrito acima. Após a evaporação da água das amostras, observou-se formação de "chips" de nanodiamanhã sólido preto com um rendimento de ∼200 mgs ou 80% da massa nanodiamana inicial. (veja a foto abaixo)
(cf. Turcheniuk et al., 2016)

Amostra seca od nanodiamantes ultrasonicamente dispersos

Amostra seca od nanodiamantes ultrasonicamente dispersos.
(Estudo e gráfico: ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultrassonicator UP200St (200W) dispersando carbono preto na água usando 1%wt Tween80 como surfactante.

Dispersão Ultrassônica de Carbono Negro usando o ultrassônico UP200St


 

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Ultrassonicadores de alto desempenho para dispersões de nanodiamantes

Célula de fluxo ultrassônico com 4x 4kW power-ultrasound para dispersões de nanodiamanas.Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui equipamentos ultrassônicos de alto desempenho para aplicações pesadas, como a fabricação de chorumes de nanodiamantes, mídia de polimento e nanocompactos. Ultrassonicadores hielscher são usados em todo o mundo para dispersar nanomateriais em suspensões coloidais aquosas, polímeros, resinas, revestimentos e outros materiais de alto desempenho.
Os dispersores ultrassônicos hielscher são confiáveis e eficientes no processamento de baixas a altas viscosidades. Dependendo dos materiais de entrada e do tamanho final da partícula, a intensidade ultrassônica pode ser precisamente ajustada para resultados ideais de processo.
Para processar pastas viscosas, nanomates e altas concentrações sólidas, o dispersor ultrassônico deve ser capaz de produzir amplitudes continuamente altas. Hielscher Ultrasonics’ processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas em operação contínua sob carga total. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas em operação 24/7. A opção de operar um dispersor ultrassônico em altas amplitudes e ajustar a amplitude precisamente é necessária para adaptar as condições de processo ultrassônico para a formulação ideal de nano-chorumes altamente preenchidos, misturas de polímeros nano-reforçados e nanocompactos.
Além da amplitude ultrassônica, a pressão é outro parâmetro de processo muito importante. Sob pressões elevadas, a intensidade da cavitação ultrassônica e suas forças de cisalhamento são intensificadas. Os reatores ultrassônicos de Hielscher podem ser pressurizados, obtendo resultados de sônica intensificada.
Os ultrassonicadores hielscher podem ser controlados remotamente através do controle do navegador. Os parâmetros de sonicação podem ser monitorados e ajustados precisamente aos requisitos do processo.O monitoramento de processos e o registro de dados são importantes para a padronização contínua do processo e a qualidade do produto. Sensores de pressão e temperatura plugáveis ligados ao gerador ultrassônico para monitorar e controlar o processo de dispersão ultrassônica. Todos os parâmetros de processamento importantes, como energia ultrassônica (líquida + total), temperatura, pressão e tempo são automaticamente protocolados e armazenados em um cartão SD embutido. Ao acessar os dados do processo gravados automaticamente, você pode revisar as execuções de sônicas anteriores e avaliar os resultados do processo.
Outro recurso fácil de usar é o controle remoto do navegador de nossos sistemas ultrassônicos digitais. Através do controle remoto do navegador, você pode iniciar, parar, ajustar e monitorar seu processador ultrassônico remotamente de qualquer lugar.
Entre em contato conosco agora para saber mais sobre nossos homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para fresagem e nano-dispersões!
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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Neste vídeo mostramos um sistema ultrassônico de 2 kilowatts para operação inline em um gabinete purgável. A Hielscher fornece equipamentos ultrassônicos para quase todas as indústrias, como indústria química, farmacêutica, cosmética, processos petroquímicos, bem como para processos de extração à base de solventes. Este armário de aço inoxidável expurgável é projetado para operação em áreas perigosas. Para isso, o armário selado pode ser purgado pelo cliente com nitrogênio ou ar fresco para evitar que gases ou vapores inflamáveis entrem no armário.

Ultrassonicadores 2x 1000 Watts em Gabinete Purgável para Instalação em Áreas Perigosas

Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



Literatura / Referências


Ultrassônicos de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.