Nanodiamante dispersate în suspensie apoasă cu sonicare

Dispersiile nanodiamond sunt eficiente și produse rapid folosind dispersoare cu ultrasunete. Dezagregarea cu ultrasunete și dispersia nanodiamantelor pot fi efectuate în mod fiabil într-o suspensie apoasă. Tehnica de dispersie cu ultrasunete utilizează sare pentru modificarea pH-ului și este, prin urmare, o tehnică facilă, ieftină și fără contaminanți, care poate fi ușor utilizată la scară industrială.

Nanodiamantele pot fi eficiente și dispersate în mod fiabil folosind ultrasonicators Hielscher.

Cum funcționează frezarea cu ultrasunete și dispersia nanodiamantelor?

Dispersia cu ultrasunete utilizează nanodiamantele în sine ca medii de frezare. Cavitația acustică generată de undele cu ultrasunete de mare putere creează streaming lichid de mare viteză. Aceste fluxuri lichide accelerează particulele (de exemplu, diamantele) din suspensie, astfel încât particulele se ciocnesc cu până la 280 km/s și se sparg în particule minuscule de dimensiuni nanometrice. Acest lucru face ca ultrasunetele și dispersia să fie o tehnică ușoară, ieftină și fără contaminanți, care deaglomerează în mod fiabil nanodiamantul în particule de dimensiuni nano stabile în soluție coloidală apoasă într-o gamă largă de pH. Sarea (clorura de sodiu) este utilizată pentru stabilizarea nanodiamantelor într-o suspensie apoasă.

Frezarea cu ultrasunete nanodiamond excelează morile de margele

Ultrasonicators de tip sondă sunt mori extrem de eficiente și sunt o tehnică de frezare stabilită pentru producția pe scară largă de suspensii nanodiamond la scară industrială. Deoarece morile cu ultrasunete utilizează nanodiamantele ca medii de frezare, contaminarea prin medii de frezare, de exemplu din margele de zirconiu, este complet evitată. În schimb, forțele cavitaționale cu ultrasunete accelerează particulele, astfel încât nanodiamantele se ciocnesc violent între ele și se descompun până la dimensiuni nano uniforme. Această coliziune de interparticule indusă ultrasonically este o metodă extrem de eficientă și fiabilă pentru producerea de nanodispersii distribuite uniform.
Metoda de dispersie și dezagregare cu ultrasunete utilizează aditivi solubili în apă, netoxici și necontaminanți, ar fi clorura de sodiu sau zaharoza pentru reglarea pH-ului și stabilizarea dispersiei cu ultrasunete. Aceste structuri cristaline de clorură de sodiu sau zaharoză acționează suplimentar ca medii de frezare, sprijinind astfel procedura de frezare cu ultrasunete. Când procesul de măcinare este finalizat, acești aditivi pot fi îndepărtați cu ușurință printr-o simplă clătire cu apă, ceea ce reprezintă un avantaj remarcabil față de un proces de mărgele ceramice. Frezarea tradițională a mărgelelor, cum ar fi atritoarele, utilizează medii de frezare ceramice insolubile (de exemplu, bile, mărgele sau perle), ale căror reziduuri abrazate contaminează dispersia finală. Îndepărtarea contaminării cauzate de mediile de frezare implică o post-procesare complexă și necesită mult timp, precum și este costisitoare.

Tehnologia de dispersie cu ultrasunete produce în mod eficient suspensii apoase nanodiamond cu distribuție îngustă a dimensiunii particulelor.
(Studiu și grafic: ©Turcheniuk et al., 2016)

Protocol exemplar pentru dispersia nanodiamantelor cu ultrasunete

Dezagregarea cu ultrasunete asistată de sare a nanodiamantelor în apă:
Un amestec de 10 g de clorură de sodiu și 0,250 g de pulbere de nanodiamant a fost măcinat pentru scurt timp cu mâna folosind un mortar de porțelan și pistil și plasat într-un flacon de sticlă de 20 ml împreună cu 5 ml de apă DI. Proba pregătită a fost sonicated folosind un ultrasonicator de tip sondă timp de 100 min la 60% putere de ieșire și 50% ciclu de funcționare. După sonicare, proba a fost împărțită în mod egal între două tuburi de centrifugă Falcon din plastic de 50 ml și dispersate în apă distilată până la 100 ml volum total (2 × 50 ml). Fiecare probă a fost apoi centrifugată folosind o centrifugă Eppendorf 5810-R la 4000 rpm și 25 °C timp de 10 minute, iar supernatantul transparent a fost aruncat. Precipitatele ND umede au fost apoi redispersate în apă distilată (100 ml volum total) și centrifugate a doua oară la 12000 rpm și 25 °C timp de 1 oră. Încă o dată, supernatantul limpede a fost aruncat și precipitatele umede de nanodiamant au fost redispersate, de data aceasta în 5 ml de apă distilată pentru caracterizare. Un test standard AgNO3 a arătat absența completă a Cl⁻ În Ultrasonically asistat de sare Deag gregated nanodiamonds spălate cu apă distilată de două ori așa cum este descris mai sus. După evaporarea apei din probe, s-a observat formarea de "așchii" negre solide de nanodiamante cu un randament de ∼200 mg sau 80% din masa inițială a nanodiamantului. (vezi imaginea de mai jos)
(cf. Turcheniuk et al., 2016)

Eșantion uscat od nanodiamante dispersate ultrasonically.
(Studiu și grafic: ©Turcheniuk et al., 2016)

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru dispersii nanodiamond

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie echipamente de frezare și dispersare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru aplicații grele, ar fi fabricarea de suspensii nanodiamond, medii de lustruire și nanocompozite. Hielscher ultrasonicators sunt utilizate la nivel mondial pentru dispersarea nano-materiale în suspensii coloidale apoase, polimeri, rășini, acoperiri, și alte materiale de înaltă performanță.
Hielscher dispersoare cu ultrasunete sunt fiabile și eficiente în prelucrarea vâscozități scăzute până la mari. În funcție de materialele de intrare și dimensiunea finală a particulelor vizate, intensitatea ultrasonică poate fi ajustată cu precizie pentru rezultate optime ale procesului.
Pentru a procesa paste vâscoase, nanomateriale și concentrații solide ridicate, dispersorul cu ultrasunete trebuie să fie capabil să producă amplitudini ridicate continuu. Hielscher Ultrasonics’ Procesoarele industriale cu ultrasunete pot furniza amplitudini foarte mari în funcționare continuă sub sarcină maximă. Amplitudinile de până la 200μm pot fi rulate cu ușurință în funcționare 24/7. Opțiunea de a opera un dispersor cu ultrasunete la amplitudini mari și de a regla amplitudinea cu precizie este necesară pentru a adapta condițiile procesului cu ultrasunete pentru formularea optimă a nano-suspensii foarte umplute, amestecuri de polimeri nano-armate și nanocompozite.
Pe lângă amplitudinea ultrasonică, presiunea este un alt parametru de proces foarte important. Sub presiuni ridicate, intensitatea cavitației cu ultrasunete și forțele sale de forfecare este intensificată. Hielscher reactoare cu ultrasunete pot fi presurizate obținând astfel rezultate intensificate sonicare.
Monitorizarea proceselor și înregistrarea datelor sunt importante pentru standardizarea continuă a proceselor și calitatea produselor. Senzorii de presiune și temperatură conectabili se conectează la generatorul cu ultrasunete pentru monitorizarea și controlul procesului de dispersie cu ultrasunete. Toți parametrii importanți de procesare, ar fi energia ultrasonică (net + total), temperatura, presiunea și timpul sunt protocolate automat și stocate pe un card SD încorporat. Prin accesarea datelor de proces înregistrate automat, puteți revizui rulările sonicare anterioare și puteți evalua rezultatele procesului.
O altă caracteristică ușor de utilizat este controlul de la distanță al browserului sistemelor noastre digitale cu ultrasunete. Prin intermediul controlului de la distanță al browserului puteți porni, opri, regla și monitoriza procesorul cu ultrasunete de la distanță de oriunde.
Contactați-ne acum pentru a afla mai multe despre omogenizatoarele noastre cu ultrasunete de înaltă performanță pentru frezare și nano-dispersii!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre: