Ultrasunete de putere pentru tratarea particulelor: note de aplicație

Pentru a-și exprima pe deplin caracteristicile, particulele trebuie dezaglomerate și dispersate uniform, astfel încât suprafața particulelor să fie disponibilă. Forțele ultrasonice puternice sunt cunoscute ca instrumente fiabile de dispersare și măcinare, care fragmentează particulele până la dimensiuni submicronice și nanometrice. În plus, sonicarea permite modificarea și funcționalizarea particulelor, e.g. prin acoperirea nanoparticulelor cu un strat metalic.

Găsiți mai jos o selecție de particule și lichide, împreună cu recomandările aferente privind modul de tratare a materialului pentru a măcina, dispersa, dezaglomera sau modifica particulele cu ajutorul unui omogenizator cu ultrasunete.

Cum să vă pregătiți pulberile și particulele prin sonicare puternică.

În ordine alfabetică:

Aerosil

Aplicație cu ultrasunete:
Dispersiile de particule de silice Aerosil OX50 în apă Millipore (pH 6) au fost preparate prin dispersarea a 5,0 g de pulbere în 500 mL de apă cu ajutorul unui procesor cu ultrasunete de intensitate ridicată UP200S (200W; 24kHz). Dispersiile de silice au fost preparate în soluție de apă distilată (pH = 6) sub iradiere ultrasonică cu UP200S timp de 15 min., urmată de agitare viguroasă timp de 1 h. Pentru ajustarea pH-ului s-a utilizat HCl. Conținutul de solide din dispersii a fost de 0,1% (w/v).
Recomandare de dispozitiv:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S .; Steinbach, Cap.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): Combinație de polimeri naturali și termosensibili în flocularea dispersiilor fine de silice. Jurnalul Internațional de Chimie a Carbohidraților 2013.

Nanofluide Al₂O₃-apă

Aplicație cu ultrasunete:
Nanofluidele Al₂O₃-apă pot fi preparate urmând pașii de mai jos: mai întâi, cântăriți masa nanoparticulelor de Al₂O₃ cu o balanță electronică digitală. Apoi introduceți treptat nanoparticulele de Al₂O₃ în apa distilată cântărită și agitați amestecul de Al₂O₃-apă. Sonicați amestecul continuu timp de 1h cu un dispozitiv cu ultrasunete de tip sondă UP400S (400W, 24kHz) pentru a obține o dispersie uniformă a nanoparticulelor în apă distilată.
Nanofluidele pot fi preparate la diferite fracții (0,1%, 0,5% și 1%). Nu sunt necesari agenți tensioactivi și nici modificări ale pH-ului.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Studiul experimental al fluxului nanofluidelor într-un micromodel ca mediu poros. Jurnalul Internațional de Nanoștiință și Nanotehnologie 9/2, 2013. 77-84.

Dispersarea cu ultrasunete a oxidului de aluminiu (Al2O3) duce la o reducere semnificativă a dimensiunii particulelor și la o dispersie uniformă.

Particule de silice acoperite cu boehmit

Aplicație cu ultrasunete:
Particulele de silice sunt acoperite cu un strat de boehmit: pentru a obține o suprafață perfect curată, fără compuși organici, particulele sunt încălzite la 450°C. După măcinarea particulelor pentru a sparge aglomeratele, se prepară o suspensie apoasă de 6 vol% (≈70 ml), care este stabilizată la un pH de 9 prin adăugarea a trei picături de soluție de amoniu. Suspensia este apoi dezaglomerată prin sonicare cu un UP200S la o amplitudine de 100% (200 W) timp de 5 min. După încălzirea soluției la peste 85°C, s-au adăugat 12,5 g de sec-butoxid de aluminiu. Temperatura este menținută la 85-90°C timp de 90 min., iar suspensia este agitată cu un agitator magnetic pe toată durata procedurii. Ulterior, suspensia este menținută sub agitare continuă până când se răcește sub 40°C. Apoi, valoarea pH-ului a fost ajustată la 3 prin adăugarea de acid clorhidric. Imediat după aceea, suspensia este sonicată într-o baie de gheață. Pulberea este spălată prin diluare și centrifugare ulterioară. După îndepărtarea supernatantului, particulele sunt uscate într-o etuvă la 120°C. În final, particulele sunt supuse unui tratament termic la 300°C timp de 3 ore.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Wyss, H. M. (2003): Microstructure and Mechanical Behavior of Concentrated Particle Gels. Teză de doctorat Swiss Federal Institute of Technology 2003. p.71.

Sinteza nanocompozitelor cadmiu(II)-tioacetamidă

Aplicație cu ultrasunete:
Nanocompozitele cadmiu(II)-tioacetamidă au fost sintetizate în prezența și în absența alcoolului polivinilic pe cale sonochimică. Pentru sinteza sonochimică (sono-sinteză), 0,532 g de acetat de cadmiu (II) dihidrat (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g de tioacetamidă (TAA, CH3CSNH2) și 0,664 g de iodură de potasiu (KI) au fost dizolvate în 20mL de apă deionizată bidistilată. Această soluție a fost sonicată cu un ultrasonicator de tip sondă de mare putere UP400S (24 kHz, 400W) la temperatura camerei timp de 1 h. În timpul sonicării amestecului de reacție, temperatura a crescut la 70-80degC, măsurată cu un termocuplu fier–constantin. După o oră s-a format un precipitat galben strălucitor. Acesta a fost izolat prin centrifugare (4.000 rpm, 15 min), spălat cu apă bidistilată și apoi cu etanol absolut pentru îndepărtarea impurităților reziduale și, în final, uscat la aer (randament: 0,915 g, 68%). Dec. p.200°C. Pentru prepararea nanocompozitului polimeric, 1,992 g de alcool polivinilic au fost dizolvate în 20 mL de apă deionizată bidistilată și apoi adăugate la soluția de mai sus. Acest amestec a fost iradiat ultrasonic cu UP400S timp de 1 h, când s-a format un produs portocaliu strălucitor.
Rezultatele SEM au demonstrat că, în prezența PVA, dimensiunile particulelor au scăzut de la aproximativ 38 nm la 25 nm. Apoi am sintetizat nanoparticule hexagonale de CdS cu morfologie sferică prin descompunerea termică a nanocompozitului polimeric cadmiu(II)- tioacetamidă/PVA ca precursor. Dimensiunea nanoparticulelor de CdS a fost măsurată atât prin XRD, cât și prin SEM, iar rezultatele au fost în foarte bună concordanță între ele.
Ranjbar et al. (2013) au constatat, de asemenea, că nanocompozitul polimeric de Cd(II) este un precursor adecvat pentru prepararea nanoparticulelor de sulfură de cadmiu cu morfologii interesante. Toate rezultatele au arătat că sinteza cu ultrasunete poate fi utilizată cu succes ca metodă simplă, eficientă, cu costuri reduse, ecologică și foarte promițătoare pentru sinteza materialelor nanometrice, fără a fi nevoie de condiții speciale, precum temperatură ridicată, timpi lungi de reacție și presiune ridicată.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Sinteza și caracterizarea nanocompozitelor cadmiu-tioacetamidă. Int. J. Nanosci. Nanotehnol. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO₃

Aplicație cu ultrasunete:
Acoperirea cu ultrasunete a CaCO₃ nanoprecipitat (NPCC) cu acid stearic a fost efectuată pentru a îmbunătăți dispersia acestuia în polimer și pentru a reduce aglomerarea. 2g de CaCO₃ nanoprecipitat neacoperit (NPCC) au fost sonicate cu un UP400S în 30ml de etanol. 9 wt% de acid stearic au fost dizolvate în etanol. Etanolul cu acid stearic a fost apoi amestecat cu suspensia sonicată.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S cu sonotrodă cu diametrul de 22mm (H22D) și celulă de flux cu manta de răcire
Referință/ Lucrare de cercetare:
Kow, K. W .; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Efectele ultrasunetelor în acoperirea nano-precipitat CaCO3 cu acid stearic. Asia-Pacific Jurnalul de Inginerie Chimică 4/5, 2009. 807-813.

Nanocristale de celuloză

Aplicație cu ultrasunete:
Nanocristale de celuloză (CNC) preparate din celuloză de eucalipt, CNCs: nanocristalele de celuloză preparate din celuloză de eucalipt au fost modificate prin reacția cu clorură de metil adipoil, CNCm, sau cu un amestec de acid acetic și acid sulfuric, CNCa. Astfel, CNCs liofilizate, CNCm și CNCa au fost redispersate în solvenți puri (EA, THF sau DMF) la 0,1 wt%, prin agitare magnetică peste noapte la 24 ± 1 degC, urmată de 20 min. de sonicare cu ultrasonicatorul de tip sondă UP100H. Sonicarea a fost efectuată la o intensitate de 130 W/cm² la 24 ± 1 degC. Ulterior, s-a adăugat CAB la dispersia de CNC, astfel încât concentrația finală de polimer să fie de 0,9 wt%.
Recomandare de dispozitiv:
UP100H
Referință/ Lucrare de cercetare:
Blacecen, L. S .; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V .; Petri, D. F. S. (2013): Interacțiunea stabilității coloidale a nanocristalelor de celuloză și dispersabilitatea lor în matricea de butirat acetat de celuloză. Celuloză 20/3, 2013. 1329-1342.

Silan dopat cu azotat de ceriu

Aplicație cu ultrasunete:
Ca substraturi metalice au fost utilizate panouri din oțel carbon laminat la rece (6,5cm 6,5cm 0,3cm; curățate chimic și lustruite mecanic). Înainte de aplicarea acoperirii, panourile au fost curățate cu ultrasunete în acetonă, apoi curățate cu o soluție alcalină (soluție de NaOH 0,3molL 1) la 60°C timp de 10 min. Pentru utilizarea ca primer, înainte de pretratarea substratului, o formulare tipică ce include 50 de părți de γ-glicidoxipropiltrimetoxisilan (γ-GPS) a fost diluată cu aproximativ 950 de părți de metanol, la pH 4,5 (ajustat cu acid acetic), și lăsată pentru hidroliza silanului. Procedura de preparare a silanului dopat cu pigmenți de azotat de ceriu a fost aceeași, cu excepția faptului că 1, 2, 3 wt% de azotat de ceriu au fost adăugate în soluția de metanol înainte de adăugarea (γ-GPS), apoi această soluție a fost amestecată cu un agitator cu elice la 1600 rpm timp de 30 min. la temperatura camerei. Apoi, dispersiile care conțin azotat de ceriu au fost sonicate timp de 30 min la 40°C cu o baie de răcire externă. Procesul de sonicare a fost realizat cu ultrasonicatorul UIP1000hd (1000W, 20 kHz), cu o putere ultrasonică de intrare de aproximativ 1 W/mL. Pretratarea substratului a fost efectuată prin clătirea fiecărui panou timp de 100 sec. cu soluția de silan corespunzătoare. După tratare, panourile au fost lăsate să se usuce la temperatura camerei timp de 24 h, apoi panourile pretratate au fost acoperite cu un epoxid bicomponent întărit cu amine. (Epon 828, shell Co.) pentru a obține o grosime a filmului umed de 90μm. Panourile acoperite cu epoxid au fost lăsate să se întărească timp de 1h la 115°C; după întărirea acoperirilor epoxidice, grosimea filmului uscat a fost de aproximativ 60μm.
Recomandare de dispozitiv:
UIP1000hd
Referință/ Lucrare de cercetare:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Efectele electrochimice ale pretratamentelor silanice care conțin azotat de ceriu asupra proprietăților catodice de dezlipire ale oțelului acoperit cu epoxidice. Jurnalul de Știință și Tehnologie a aderenței 27/22, 2013. 2411–2420.

Argilă: dispersare/ fracționare

Aplicație cu ultrasunete:
Fracționarea după dimensiunea particulelor: pentru a izola particulele < 1 μm de particulele de 1-2 μm, particulele de dimensiunea argilei (< 2 μm) au fost separate într-un câmp ultrasonic și prin aplicarea ulterioară a unor viteze de sedimentare diferite.
Particulele de dimensiunea argilei (< 2 μm) au fost separate prin sonicare cu un aport de energie de 300 J mL^-1 (1 min.) folosind dezintegratorul cu ultrasunete de tip sondă UP200S (200W, 24kHz) echipat cu sonotroda S7 cu diametrul de 7 mm. După iradierea ultrasonică, proba a fost centrifugată la 110 x g (1000 rpm) timp de 3 min. Faza de sedimentare (restul de fracționare) a fost utilizată apoi în fracționarea după densitate pentru izolarea fracțiilor de densitate scăzută, iar faza plutitoare obținută (fracția < 2 μm) a fost transferată într-un alt tub de centrifugare și centrifugată la 440 x g (2000 rpm) timp de 10 min. pentru a separa fracția < 1 μm (supernatant) de fracția de 1-2 μm (sediment). Supernatantul care conține fracția < 1 μm a fost transferat într-un alt tub de centrifugare, iar după adăugarea a 1 mL de MgSO₄ a fost centrifugat la 1410 x g (4000 rpm) timp de 10 min pentru a decanta restul de apă.
Pentru a evita supraîncălzirea probei, procedura a fost repetată de 15 ori.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S cu S7 sau UP200St cu S26d7
Referință/ Lucrare de cercetare:
Jakubowska, J. (2007): Effect of irrigation water type on soil organic matter (SOM) fractions and their interactions with hydrophobic compounds. Teză de doctorat Martin-Luther University Halle-Wittenberg 2007.

Argilă: exfolierea argilei anorganice

Aplicație cu ultrasunete:
Argila anorganică a fost exfoliată pentru a prepara nanocompozite pe bază de pululan pentru dispersia de acoperire. Astfel, o cantitate fixă de pululan (4 wt% pe bază umedă) a fost dizolvată în apă la 25degC timp de 1 h sub agitare ușoară (500 rpm). În același timp, pulberea de argilă, într-o cantitate cuprinsă între 0,2 și 3,0 wt%, a fost dispersată în apă sub agitare viguroasă (1000 rpm) timp de 15 minute. Dispersia rezultată a fost sonicată cu ajutorul unui UP400S (putere_max = 400 W; frecvență = 24 kHz), dispozitiv cu ultrasunete echipat cu o sonotrodă din titan H14, cu diametrul vârfului de 14 mm, amplitudine_max = 125 μm; intensitate de suprafață = 105 Wcm^-2) în următoarele condiții: 0,5 cicluri și 50% amplitudine. Durata tratamentului cu ultrasunete a variat în funcție de planul experimental. Soluția organică de pululan și dispersia anorganică au fost apoi amestecate sub agitare ușoară (500 rpm) încă 90 de minute. După amestecare, concentrațiile celor două componente corespundeau unui raport anorganic/organic (I/O) cuprins între 0,05 și 0,75. Distribuția dimensiunilor în dispersia apoasă a argilelor Na⁺-MMT înainte și după tratamentul cu ultrasunete a fost evaluată cu un analizor de nanoparticule IKO-Sizer CC-1.
Pentru o cantitate fixă de argile, cel mai eficient timp de sonicare s-a dovedit a fi de 15 minute, în timp ce un tratament cu ultrasunete mai îndelungat crește valoarea P’O₂ (din cauza reagregării), care scade din nou la cel mai mare timp de sonicare (45 min), probabil datorită fragmentării atât a plachetelor, cât și a tactoizilor.
Conform configurației experimentale adoptate în teza lui Introzzi, o energie unitară furnizată de 725 Ws mL^-1 a fost calculată pentru tratamentul de 15 minute, în timp ce un timp de sonicare prelungit, de 45 de minute, a condus la un consum unitar de energie de 2060 Ws mL^-1. Acest lucru ar permite economisirea unei cantități destul de mari de energie pe parcursul întregului proces, ceea ce se va reflecta în cele din urmă în costurile finale de procesare.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S cu sonotroda H14
Referință/ Lucrare de cercetare:
Introzzi, L. (2012): Development of High Performance Biopolymer Coatings for Food Packaging Applications. Teză de doctorat University of Milano 2012.

Cerneală conductivă

Aplicație cu ultrasunete:
Cerneala conductivă a fost preparată prin dispersarea particulelor Cu+C și Cu+CNT cu dispersanți într-un solvent mixt (Publicația IV). Dispersanții au fost trei agenți de dispersare cu masă moleculară mare, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 și DISPERBYK-2012, destinați dispersiilor de pigmenți de negru de fum pe bază de apă, produși de BYK Chemie GmbH. Ca solvent principal s-a utilizat apă deionizată (DIW). Eterul monometilic al etilenglicolului (EGME) (Sigma-Aldrich), eterul monobutilic al etilenglicolului (EGBE) (Merck) și n-propanolul (Honeywell Riedel-de Haen) au fost utilizați drept co-solvenți.
Suspensia mixtă a fost sonicată timp de 10 minute într-o baie de gheață folosind un procesor cu ultrasunete UP400S și apoi a fost lăsată să se sedimenteze timp de o oră, după care a fost decantată. Înainte de acoperirea prin centrifugare (spin coating) sau de imprimare, suspensia a fost sonicată într-o baie cu ultrasunete timp de 10 min.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Forsman, J. (2013): Production of Co, Ni, and Cu nanoparticles by hydrogen reduction. Teză de doctorat VTT Finland 2013.

Sonicarea este foarte eficientă pentru reducerea dimensiunii particulelor și dispersarea pigmenților în cerneala inkjet.

Ftalocianină de cupru

Aplicație cu ultrasunete:
Descompunerea metaloftalocianinelor
Ftalocianina de cupru (CuPc) este sonicată cu apă și solvenți organici la temperatura ambiantă și presiune atmosferică, în prezența unui oxidant drept catalizator, folosind ultrasonicatorul de 500W UIP500hd cu cameră cu flux continuu. Intensitatea sonicării: 37–59 W/cm², amestecul de probă: 5 mL de probă (100 mg/L), 50 de apă D/D cu cloroform și piridină, la 60% din amplitudinea ultrasonică. Temperatura de reacție: 20°C la presiune atmosferică.
Rată de distrugere de până la 95% în 50 min. de sonicare.
Recomandare de dispozitiv:
UIP500hd

Dibutirilchitină (DBCH)

Aplicație cu ultrasunete:
Macromoleculele polimerice lungi pot fi scindate prin sonicare. Reducerea masei molare asistată de ultrasunete permite evitarea reacțiilor secundare nedorite sau a separării produșilor secundari. Se consideră că degradarea ultrasonică, spre deosebire de descompunerea chimică sau termică, este un proces nealeatoriu, scindarea având loc aproximativ în centrul moleculei. Din acest motiv, macromoleculele mai mari se degradează mai rapid.
Experimentele au fost efectuate folosind generatorul de ultrasunete UP200S echipat cu sonotroda S2. Setarea ultrasonică a fost la o putere de intrare de 150 W. S-au utilizat soluții de dibutirilchitină în dimetilacetamidă, cu o concentrație a primei de 0,3 g/100 cm3, având un volum de 25 cm3. Sonotroda (sonda ultrasonică / sonotroda) a fost imersată în soluția de polimer la 30 mm sub nivelul suprafeței. Soluția a fost plasată într-o baie de apă termostatată menținută la 25°C. Fiecare soluție a fost iradiată pentru un interval de timp prestabilit. După acest timp, soluția a fost diluată de 3 ori și supusă analizei prin cromatografie de excluziune sterică.
Rezultatele prezentate indică faptul că dibutirilchitina nu suferă distrugere sub acțiunea ultrasunetelor de putere, ci are loc o degradare a polimerului, înțeleasă ca o reacție sonochimică controlată. Prin urmare, ultrasunetele pot fi utilizate pentru reducerea masei molare medii a dibutirilchitinei, iar același lucru este valabil pentru raportul dintre masa molară medie gravimetrică și masa molară medie numerică. Modificările observate se intensifică odată cu creșterea puterii ultrasunetelor și a duratei sonicării. De asemenea, s-a constatat un efect semnificativ al masei molare inițiale asupra gradului de degradare a DBCH în condițiile de sonicare studiate: cu cât masa molară inițială este mai mare, cu atât gradul de degradare este mai mare.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Szumilewicz, J .; Pabin-Szafko, B. (2006): Degradarea cu ultrasunete a dibuyrylchitin. Societatea poloneză de chitină, Monografia XI, 2006. 123-128.

Pulbere de ferocen

Aplicație cu ultrasunete:
O cale sonochimică pentru prepararea SWNCNTs: pulberea de silice (diametru 2–5 mm) se adaugă la o soluție de ferocen 0,01 mol% în p-xilen, urmată de sonicare cu un UP200S echipat cu sondă cu vârf din titan (sonotroda S14). Sonicarea a fost efectuată timp de 20 min. la temperatura camerei și presiune atmosferică. Prin sinteza asistată de ultrasunete, pe suprafața pulberii de silice au fost produse SWCNTs de înaltă puritate.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S cu sonda ultrasonică S14
Referință/ Lucrare de cercetare:
Srinivasan C. (2005): O metodă SOUND pentru sinteza nanotuburilor de carbon cu pereți unici în condiții ambientale. Știința actuală 88/ 1, 2005. 12-13.

Cenușă zburătoare / metacaolinit

Aplicație cu ultrasunete:
Test de levigare: 100mL de soluție de levigare au fost adăugați la 50g de probă solidă. Intensitatea sonicării: max. 85 W/cm² cu UP200S într-o baie de apă de 20°C.
Geopolimerizare: suspensia a fost amestecată cu un omogenizator cu ultrasunete UP200S pentru geopolimerizare. Intensitatea sonicării a fost de max. 85 W/cm². Pentru răcire, sonicarea a fost efectuată într-o baie de apă cu gheață.
Aplicarea ultrasunetelor de putere pentru geopolimerizare duce la creșterea rezistenței la compresiune a geopolimerilor formați, rezistența crescând odată cu prelungirea sonicării până la un anumit timp. Dizolvarea metacaolinitului și a cenușii zburătoare în soluții alcaline a fost intensificată prin sonicare, deoarece în faza de gel s-a eliberat mai mult Al și Si pentru policondensare.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Feng, D.; Tan, H .; van Deventer, J. S. J. (2004): Geopolimerizare îmbunătățită cu ultrasunete. Jurnalul de Știința Materialelor 39/2, 2004. 571-580

Grafen

Aplicație cu ultrasunete:
Foi de grafen pur pot fi produse în cantități mari, așa cum arată lucrarea lui Stengl et al. (2011), în timpul producerii nanocompozitului de grafen cu TiO₂ nestoichiometric prin hidroliza termică a unei suspensii cu nanofoi de grafen și complex peroxo de titan. Nanofoile de grafen pur au fost produse din grafit natural prin sonicare de putere cu un procesor cu ultrasunete de 1000W UIP1000hd într-o cameră de reactor cu ultrasunete de înaltă presiune, la 5 barg. Foile de grafen obținute se caracterizează printr-o suprafață specifică mare și proprietăți electronice unice. Cercetătorii afirmă că calitatea grafenului preparat cu ultrasunete este mult mai mare decât cea a grafenului obținut prin metoda lui Hummer, în care grafitul este exfoliat și oxidat. Deoarece condițiile fizice din reactorul cu ultrasunete pot fi controlate precis și presupunând că concentrația grafenului ca dopant va varia în intervalul 1 – 0,001%, producția de grafen într-un sistem continuu la scară comercială este posibilă.
Recomandare de dispozitiv:
UIP1000hd
Referință/ Lucrare de cercetare:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): Nanocompozitul TiO2-grafen ca fotocatalizatori de înaltă performanță. În: Jurnalul de Chimie Fizică C 115/2011. pp. 25209-25218.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre producția și prepararea grafenului cu ultrasunete!

Oxid de grafen

Aplicație cu ultrasunete:
Straturile de oxid de grafen (GO) au fost preparate pe următoarea cale: 25mg de pulbere de oxid de grafen au fost adăugate în 200 ml de apă deionizată. Prin agitare s-a obținut o suspensie brună neomogenă. Suspensiile rezultate au fost sonicate (30 min, 1,3 × 105J), iar după uscare (la 373 K) s-a obținut oxidul de grafen tratat cu ultrasunete. Spectroscopia FTIR a arătat că tratamentul cu ultrasunete nu a modificat grupările funcționale ale oxidului de grafen.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L .; Zhang, K .; Zhang, F. J .; Jang, W. K. (2010): Efectul tratamentului termic și cu ultrasunete asupra formării nanofoilor de oxid de grafen. Jurnalul Societății Coreene de Fizică 4/56, 2010. pp. 1097-1102.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre exfolierea și prepararea grafenului cu ultrasunete!

Nanoparticule polimerice păroase obținute prin degradarea poli(alcoolului vinilic)

Aplicație cu ultrasunete:
O procedură simplă, într-o singură etapă, bazată pe degradarea sonochimică a polimerilor solubili în apă, în soluție apoasă și în prezența unui monomer hidrofob, conduce la particule polimerice păroase funcționale într-un ser fără reziduuri. Toate polimerizările au fost efectuate într-un reactor de sticlă cu pereți dubli de 250 mL, echipat cu șicane, un senzor de temperatură, o bară de agitare magnetică (magnetic stirrer bar) și un procesor cu ultrasunete Hielscher US200S (200 W, 24 kHz) echipat cu o sonotrodă din titan S14 (diametru = 14 mm, lungime = 100 mm).
O soluție de poli(alcool vinilic) (PVOH) a fost preparată prin dizolvarea unei cantități exacte de PVOH în apă, peste noapte, la 50°C, sub agitare viguroasă. Înainte de polimerizare, soluția de PVOH a fost introdusă în reactor, iar temperatura a fost ajustată la temperatura de reacție dorită. Soluția de PVOH și monomerul au fost purjate separat cu argon timp de 1 oră. Cantitatea necesară de monomer a fost adăugată picătură cu picătură în soluția de PVOH, sub agitare viguroasă. Ulterior, purjarea cu argon a fost scoasă din lichid, iar sonicarea cu UP200S a fost pornită la o amplitudine de 80%. Trebuie menționat aici că utilizarea argonului servește la două scopuri: (1) îndepărtarea oxigenului și (2) argonul este necesar pentru generarea cavitațiilor ultrasonice. Prin urmare, un flux continuu de argon ar fi, în principiu, benefic pentru polimerizare, dar a apărut o spumare excesivă; procedura pe care am urmat-o aici a evitat această problemă și a fost suficientă pentru o polimerizare eficientă. Probele au fost prelevate periodic pentru a monitoriza conversia prin gravimetrie, distribuțiile masei moleculare și/sau distribuțiile dimensiunii particulelor.
Recomandare de dispozitiv:
US200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Smeets, N. M. B.; E-Rramdani, M.; Van Hal, R. C. F.; Gomes Santana, S.; Quéléver, K.; Meuldijk, J.; Van Herk, JA. M.; Heuts, J. P. A. (2010): A simple one-step sonochemical route towards functional hairy polymer nanoparticles. Soft Matter, 6, 2010. 2392-2395.

HiPco-SWCNTs

Aplicație cu ultrasunete:
Dispersarea HiPco-SWCNTs cu UP400S: într-un flacon de 5 mL, 0,5 mg de SWCNTs HiPcoTM oxidate (0,04 mmol carbon) au fost suspendate în 2 mL de apă deionizată cu un procesor cu ultrasunete UP400S pentru a obține o suspensie de culoare neagră (0,25 mg/mL SWCNTs). La această suspensie s-au adăugat 1,4 μL de soluție de PDDA (20 wt./%, masă moleculară = 100.000-200.000), iar amestecul a fost omogenizat cu un vortex timp de 2 minute. După o sonicare suplimentară de 5 minute într-o baie de apă, suspensia de nanotuburi a fost centrifugată la 5000g timp de 10 minute. Supernatantul a fost prelevat pentru măsurători AFM și ulterior funcționalizat cu siRNA.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Jung, A. (2007): Functional Materials based on Carbon Nanotubes. Teză de doctorat Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Bioceramică din hidroxiapatită

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru sinteza nano-HAP, o soluție de 40 mL de 0,32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O a fost introdusă într-un pahar mic. pH-ul soluției a fost apoi ajustat la 9,0 cu aproximativ 2,5 mL de hidroxid de amoniu. Soluția a fost apoi sonicată cu procesorul cu ultrasunete UP50H (50 W, 30 kHz) echipat cu sonotroda MS7 (diametrul sonotrodei 7mm), setat la amplitudinea maximă de 100%, timp de 1 oră. La sfârșitul primei ore, o soluție de 60 mL de 0,19M [KH₂PO₄] a fost apoi adăugată lent, picătură cu picătură, în prima soluție, în timp ce aceasta era supusă unei a doua ore de iradiere ultrasonică. În timpul procesului de amestecare, valoarea pH-ului a fost verificată și menținută la 9, iar raportul Ca/P a fost menținut la 1,67. Soluția a fost apoi filtrată prin centrifugare (~2000 g), după care precipitatul alb rezultat a fost împărțit într-un număr de probe pentru tratament termic. Au fost realizate două seturi de probe, primul constând din douăsprezece probe pentru tratament termic în cuptor tubular, iar al doilea din cinci probe pentru tratament cu microunde
Recomandare de dispozitiv:
UP50H
Referință/ Lucrare de cercetare:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): Influența termică și ultrasonică în formarea bioceramicii hidroxiapatitei la scară nanometrică. Jurnalul Internațional de Nanomedicină 6, 2011. 2083-2095.

Hidroxiapatită de calciu redusă și dispersată cu ultrasunete

Nanoparticule anorganice de WS₂ de tip fulerenă

Aplicație cu ultrasunete:
Sonicarea în timpul electrodepunerii nanoparticulelor de WS₂ de tip fulerenă anorganică (IF) într-o matrice de nichel conduce la obținerea unei acoperiri mai uniforme și mai compacte. Mai mult, aplicarea ultrasunetelor are un efect semnificativ asupra procentului masic al particulelor încorporate în depozitul metalic. Astfel, wt.% de particule IF-WS₂ din matricea de nichel crește de la 4,5 wt.% (în filmele crescute doar sub agitare mecanică) la aproximativ 7 wt.% (în filmele preparate sub sonicare la 30 W cm^-2 de intensitate ultrasonică).
Acoperirile nanocompozite Ni/IF-WS₂ au fost depuse electrolitic dintr-o baie Watts standard de nichel, în care s-au adăugat nanoparticule IF-WS₂ de calitate industrială (fulerene anorganice-WS₂).
Pentru experiment, IF-WS₂ a fost adăugat în electroliții Watts de nichel, iar suspensiile au fost agitate intens cu un agitator magnetic (300 rpm) timp de cel puțin 24 h la temperatura camerei, înainte de experimentele de codepunere. Imediat înainte de procesul de electrodepunere, suspensiile au fost supuse unui pretratament cu ultrasunete de 10 min. pentru a evita aglomerarea. Pentru iradierea ultrasonică, ultrasonicatorul de tip sondă UP200S cu o sonotrodă S14 (diametrul vârfului 14 mm) a fost reglat la 55% amplitudine.
Pentru experimentele de codepunere s-au utilizat celule cilindrice de sticlă cu volume de 200 mL. Acoperirile au fost depuse pe catozi plani din oțel moale comercial (calitatea St37) de 3cm². Anodul a fost o folie de nichel pur (3cm²) poziționată pe peretele lateral al vasului, față în față cu catodul. Distanța dintre anod și catod a fost de 4cm. Substraturile au fost degresate, clătite în apă distilată rece, activate într-o soluție de HCl 15% (1 min.) și clătite din nou în apă distilată. Electrocodepunerea a fost efectuată la o densitate de curent constantă de 5,0 A dm^-2 timp de 1 h, folosind o sursă de alimentare DC (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350). Pentru a menține o concentrație uniformă a particulelor în volumul soluției, în timpul procesului de electrodepunere au fost utilizate două metode de agitare: agitarea mecanică cu un agitator magnetic (ω = 300 rpm) situat la baza celulei și sonicarea cu dispozitivul cu ultrasunete de tip sondă UP200S. Sonda ultrasonică (sonotroda) a fost imersată direct în soluție de sus și poziționată precis între electrodul de lucru și contraelectrod, astfel încât să nu existe ecranare. Intensitatea ultrasunetelor direcționate către sistemul electrochimic a fost variată prin controlul amplitudinii ultrasunetelor. În acest studiu, amplitudinea vibrațiilor a fost ajustată la 25, 55 și 75% în mod continuu, corespunzând unei intensități ultrasonice de 20, 30 și 40 W cm^-2 respectiv, măsurată cu un procesor conectat la un wattmetru ultrasonic (Hielscher Ultrasonics). Temperatura electrolitului a fost menținută la 55◦C cu ajutorul unui termostat. Temperatura a fost măsurată înainte și după fiecare experiment. Creșterea temperaturii cauzată de energia ultrasonică nu a depășit 2–4◦C. După electroliză, probele au fost curățate cu ultrasunete în etanol timp de 1 min. pentru a îndepărta particulele slab adsorbite de pe suprafață.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S cu sonotroda ultrasonică / sonotroda S14
Referință/ Lucrare de cercetare:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E .; Sort, J. (2013): Codeposition of anorganic fullerene-like WS2 nanoparticles într-o matrice de nichel electrodepusă sub influența agitației cu ultrasunete. Electrochimica Acta 114, 2013. 859-867.

Sinteza latexului

Aplicație cu ultrasunete:
Prepararea latexului P(St-BA)
Particulele de latex P(St-BA) poli(stiren-r-acrilat de butil) P(St-BA) au fost sintetizate prin polimerizare în emulsie în prezența surfactantului DBSA. Mai întâi, 1 g de DBSA a fost dizolvat în 100 mL de apă într-un balon cu trei gâturi, iar valoarea pH-ului soluției a fost ajustată la 2,0. Monomerii amestecați, 2,80 g St și 8,40 g BA, împreună cu inițiatorul AIBN (0,168 g), au fost turnați în soluția de DBSA. Emulsia O/W a fost preparată prin agitare magnetică timp de 1 h, urmată de sonicare cu un UIP1000hd echipat cu sonotrodă ultrasonică (sondă/ sonotrodă), încă 30 min în baia de gheață. În final, polimerizarea a fost efectuată la 90degC într-o baie de ulei timp de 2 h, sub atmosferă de azot.
Recomandare de dispozitiv:
UIP1000hd
Referință/ Lucrare de cercetare:
Fabricarea filmelor conductoare flexibile derivate din poli(3,4-etilendioxitiofen)epoli(acid stirensulfonic) (PEDOT:PSS) pe substratul țesăturilor nețesute. Chimia și fizica materialelor 143, 2013. 143-148.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre sono-sinteza latexului!

Îndepărtarea plumbului (sono-levigare)

Aplicație cu ultrasunete:
Levigarea cu ultrasunete a plumbului din solul contaminat:
Experimentele de levigare cu ultrasunete au fost efectuate cu un dispozitiv cu ultrasunete UP400S cu o sondă sonică din titan (diametru 14mm), care funcționează la o frecvență de 20kHz. Sonda ultrasonică (sonotroda) a fost calibrată calorimetric, intensitatea ultrasonică fiind setată la 51 ± 0,4 W cm^-2 pentru toate experimentele de sono-levigare. Experimentele de sono-levigare au fost termostatate la 25 ± 1°C folosind o celulă de sticlă cu manta și fund plat. Ca soluții de levigare a solului (0,1L) sub sonicare au fost utilizate trei sisteme: 6 mL de 0,3 mol L^-2 de soluție de acid acetic (pH 3,24), soluție de acid azotic 3% (v/v) (pH 0,17) și un tampon acid acetic/acetat (pH 4,79), preparat prin amestecarea a 60mL 0f 0,3 mol L^-1 de acid acetic cu 19 mL de 0,5 mol L^-1 NaOH. După procesul de sono-levigare, probele au fost filtrate cu hârtie de filtru pentru a separa soluția de levigat de sol, urmată de electrodepunerea plumbului din soluția de levigat și de digestia solului după aplicarea ultrasunetelor.
S-a dovedit că ultrasunetele sunt un instrument valoros pentru intensificarea levigării plumbului din solul poluat. Ultrasunetele reprezintă, de asemenea, o metodă eficientă pentru îndepărtarea aproape totală a plumbului levigabil din sol, rezultând un sol mult mai puțin periculos.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S cu sonotroda H14
Referință/ Lucrare de cercetare:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Leșierea cu ultrasunete și tratamentul electrochimic combinate pentru solul de îndepărtare a plumbului. Jurnalul de materiale noi pentru sisteme electrochimice 10, 2007. 195-199.

Prepararea suspensiilor de nanoparticule

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru prepararea suspensiilor de nanoparticule au fost utilizate pulberi de nTiO2 neacoperit (5nm prin microscopie electronică de transmisie (TEM)) și nZnO (20nm prin TEM), precum și de nTiO2 acoperit cu polimer (3-4nm prin TEM) și nZnO (3-9nm prin TEM). Forma cristalină a NPs a fost anatas pentru nTiO2 și amorfă pentru nZnO.
S-a cântărit 0,1 g de pulbere de nanoparticule într-un pahar de 250mL care conținea câteva picături de apă deionizată (DI). Nanoparticulele au fost apoi amestecate cu o spatulă din oțel inoxidabil, iar paharul a fost umplut până la 200 mL cu apă DI, agitat și apoi sonicat timp de 60 sec. la 90% amplitudine cu procesorul cu ultrasunete Hielscher UP200S și s-a obținut astfel o suspensie stoc de 0,5 g/L. Toate suspensiile stoc au fost păstrate cel mult două zile la 4°C.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S sau UP200St
Referință/ Lucrare de cercetare:
Petosa, A. R. (2013): Transport, deposition and aggregation of metal oxide nanoparticles in saturated granular porous media: role of water chemistry, collector surface and particle coating. Teză de doctorat McGill University Montreal, Quebec, Canada 2013. 111-153.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre dispersarea nanoparticulelor cu ultrasunete!

Precipitarea nanoparticulelor de magnetită

Aplicație cu ultrasunete:
Nanoparticulele de magnetită (Fe₃O₄) sunt produse prin coprecipitarea unei soluții apoase de clorură de fier(III) hexahidrat și sulfat de fier(II) heptahidrat cu un raport molar Fe3+/Fe2+ = 2:1. Soluția de fier este precipitată cu hidroxid de amoniu concentrat și, respectiv, cu hidroxid de sodiu. Reacția de precipitare are loc sub iradiere ultrasonică, reactanții fiind introduși prin zona de cavitație din camera reactorului cu ultrasunete cu flux continuu. Pentru a evita orice gradient de pH, precipitantul trebuie pompat în exces. Distribuția dimensiunii particulelor de magnetită a fost măsurată prin spectroscopie de corelație fotonică. Amestecarea indusă de ultrasunete reduce dimensiunea medie a particulelor de la 12- 14 nm la aproximativ 5-6 nm.
Recomandare de dispozitiv:
UIP1000hd cu reactor cu celulă de flux
Referință/ Lucrare de cercetare:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid. ICVT, TU-Clausthal. Poster prezentat la GVC Annual Meeting 2004.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): Operating parameters of a continuous sono-chemical precipitation reactor. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.–27. April 2006.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre precipitarea cu ultrasunete!

Pulberi de nichel

Aplicație cu ultrasunete:
Prepararea unei suspensii de pulberi de Ni cu un polielectrolit la pH bazic (pentru a preveni dizolvarea și a favoriza formarea speciilor îmbogățite în NiO la suprafață), polielectrolit pe bază acrilică și hidroxid de tetrametilamoniu (TMAH).
Recomandare de dispozitiv:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Mora, M.; Lennikov, V.; Amaveda, H.; Angurel, L. A .; de la Fuente, G. F.; Bona, M. T.; Primărie, C.; Andres, J. M.; Sanchez-Herencia, J. (2009): Fabricarea acoperirilor supraconductoare pe plăci ceramice structurale. Superconductivitate aplicată 19/ 3, 2009. 3041-3044.

PbS – sinteza nanoparticulelor de sulfură de plumb

Aplicație cu ultrasunete:
La temperatura camerei, 0,151 g de acetat de plumb (Pb(CH3COO)2.3H2O) și 0,03 g de TAA (CH3CSNH2) au fost adăugate la 5mL de lichid ionic, [EMIM] [EtSO4], precum și la 15mL de apă bidistilată, într-un pahar de 50mL supus iradierii ultrasonice cu un UP200S timp de 7 min. Vârful sondei ultrasonice/ sonotrodei S1 a fost imersat direct în soluția de reacție. Suspensia de culoare brun-închis formată a fost centrifugată pentru separarea precipitatului și spălată de două ori cu apă bidistilată și, respectiv, cu etanol, pentru îndepărtarea reactivilor nereacționați. Pentru a investiga efectul ultrasunetelor asupra proprietăților produselor, a fost preparată încă o probă comparativă, menținând constanți parametrii de reacție, cu excepția faptului că produsul este preparat sub agitare continuă timp de 24 h, fără ajutorul iradierii ultrasonice.
Pentru prepararea nanoparticulelor de PbS a fost propusă sinteza asistată de ultrasunete în lichid ionic apos la temperatura camerei. Această metodă verde, la temperatura camerei și ecologică, este rapidă și fără șablon, scurtând remarcabil timpul de sinteză și evitând procedurile de sinteză complicate. Nanoclusterele astfel preparate prezintă o deplasare enormă spre albastru, de 3,86 eV, care poate fi atribuită dimensiunii foarte mici a particulelor și efectului de confinare cuantică.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Prepararea facilă la temperatura camerei și caracterizarea nanoparticulelor de PbS în soluție apoasă de [EMIM][EtSO4] lichid ionic prin iradiere ultrasonică. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

Nanotuburi purificate

Aplicație cu ultrasunete:
Nanotuburile purificate au fost apoi suspendate în 1,2-dichloroethane (DCE) prin sonicare cu un dispozitiv cu ultrasunete de mare putere UP400S, 400W, 24 kHz) în mod pulsat (cicluri), pentru a obține o suspensie de culoare neagră. Mănunchiurile de nanotuburi aglomerate au fost ulterior îndepărtate într-o etapă de centrifugare de 5 minute la 5000 rpm.
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Witte, P. (2008): Amphiphilic Fullerenes For Biomedical And Optoelectronical Applications. Teză de doctorat Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

Compozit SAN/CNTs

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru dispersarea CNTs în matricea SAN s-a utilizat un Hielscher UIS250V cu sonotrodă pentru sonicare de tip sondă. Mai întâi, CNTs au fost dispersate în 50mL de apă distilată prin sonicare timp de aproximativ 30 min. Pentru stabilizarea soluției s-a adăugat SDS în proporție de ~1% din soluție. Apoi, dispersia apoasă de CNTs obținută a fost combinată cu suspensia de polimer și amestecată timp de 30 min. cu agitatorul mecanic Heidolph RZR 2051, apoi sonicată din nou timp de 30 min. Pentru analiză, dispersiile SAN cu diferite concentrații de CNTs au fost turnate în forme de Teflon și uscate la temperatura ambiantă timp de 3–4 zile.
Recomandare de dispozitiv:
UIS250v
Referință/ Lucrare de cercetare:
Bitenieks, J .; Meri, R. M.; Zicans, J .; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Nanocompozite de stiren-acrilat / nanotuburi de carbon: proprietăți mecanice, termice și electrice. În: Lucrările Academiei Estoniene de Științe 61/ 3, 2012. 172–177.

Nanopulbere de carbură de siliciu (SiC)

Aplicație cu ultrasunete:
Nanopulberea de carbură de siliciu (SiC) a fost dezaglomerată și distribuită în soluția de vopsea în tetra- hidrofuran folosind un procesor cu ultrasunete de mare putere Hielscher UP200S care funcționează la o densitate de putere acustică de 80 W/cm². Dezaglomerarea SiC a fost efectuată inițial în solvent pur cu puțin detergent, apoi s-au adăugat treptat porții de vopsea. Întregul proces a durat 30 de minute și, respectiv, 60 de minute în cazul probelor preparate pentru acoperire prin imersie și pentru serigrafie. În timpul sonicării s-a asigurat o răcire adecvată a amestecului pentru a evita fierberea solventului. După sonicare, tetrahidrofuranul a fost evaporat într-un evaporator rotativ, iar întăritorul a fost adăugat în amestec pentru a obține o vâscozitate adecvată pentru imprimare. Concentrația de SiC în compozitul rezultat a fost de 3% wt în probele preparate pentru acoperire prin imersie. Pentru serigrafie au fost preparate două loturi de probe, cu un conținut de SiC de 1 – 3% wt pentru testele preliminare de uzură și frecare și de 1,6 – 2,4% wt pentru reglarea fină a compozitelor pe baza rezultatelor testelor de uzură și frecare.
Recomandare de dispozitiv:
UP200S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): Întinzător de fire elastice cu un model nanocompozit antiuzură noncontinuu. Fibre & Textile în Europa de Est 17/ 1, 2009. 91-96.

SWNT: nanotuburi de carbon cu perete simplu

Aplicație cu ultrasunete:
Sinteză sonochimică: 10 mg SWNT și 30ml soluție 2%MCB 10 mg SWNT și 30ml soluție 2%MCB, UP400S Intensitatea sonicării: 300 W/cm2, durata sonicării: 5h
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): O modalitate simplă de a reacționa chimic nanotuburi de carbon cu un singur perete cu materiale organice folosind ultrasonication. Nano Scrisori 1/7, 2001. 361–363.

SWCNTs tiolate

Aplicație cu ultrasunete:
25 mg de SWCNTs tiolate (2,1 mmol carbon) au fost suspendate în 50 mL de apă deionizată folosind un procesor cu ultrasunete de 400W (UP400S). Ulterior, suspensia a fost adăugată la soluția de Au(NP) proaspăt preparată, iar amestecul a fost agitat timp de 1h. Au(NP)-SWCNTs au fost extrase prin microfiltrare (azotat de celuloză) și spălate temeinic cu apă deionizată. Filtratul a fost de culoare roșie, deoarece Au(NP) de mici dimensiuni (diametru mediu ≈ 13 nm) au putut trece eficient prin membrana filtrantă (dimensiunea porilor 0,2μm).
Recomandare de dispozitiv:
UP400S
Referință/ Lucrare de cercetare:
Jung, A. (2007): Functional Materials based on Carbon Nanotubes. Teză de doctorat Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Compozit TiO₂ / perlit

Aplicație cu ultrasunete:
Materialele compozite TiO2 /perlit au fost preparate. Inițial, 5 mL de izopropoxid de titan (TIPO), Aldrich 97%, au fost dizolvați în 40 mL de etanol, Carlo Erba, și agitați timp de 30 min. Apoi s-au adăugat 5 g de perlit, iar dispersia a fost agitată timp de 60 min. Amestecul a fost omogenizat în continuare cu sonicatorul cu sondă ultrasonică UIP1000hd. Pe durata sonicării de 2 min s-a aplicat un aport total de energie de 1 Wh. În final, suspensia a fost diluată cu etanol pentru a obține 100 mL de suspensie, iar lichidul obținut a fost denumit soluție precursoare (PS). PS preparată era gata pentru a fi procesată prin sistemul de piroliză prin pulverizare în flacără.
Recomandare de dispozitiv:
UIP1000hd
Referință/ Lucrare de cercetare:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): Sinteza într-o singură etapă a compozitelor TiO2 / perlit prin piroliză prin pulverizare cu flacără și comportamentul lor fotocatalitic. Jurnalul Internațional de Fotoenergie 2013.

Ultrasunetele puternice cuplate în lichide generează o cavitație intensă. Efectele extreme ale cavitației creează suspensii de pulberi fine cu dimensiuni ale particulelor în domeniul submicronic și nanometric. În plus, suprafața particulelor este activată. Impactul microjeturilor și al undelor de șoc, precum și coliziunile dintre particule, au efecte substanțiale asupra compoziției chimice și morfologiei fizice a solidelor, care pot spori dramatic reactivitatea chimică atât a polimerilor organici, cât și a solidelor anorganice.

„Condițiile extreme din interiorul bulelor care implodează produc specii foarte reactive, care pot fi utilizate în diverse scopuri, de exemplu pentru inițierea polimerizării fără adăugarea de inițiatori. Ca un alt exemplu, descompunerea sonochimică a precursorilor organometalici volatili în solvenți cu punct de fierbere ridicat produce materiale nanostructurate în diverse forme, cu activități catalitice ridicate. Metalele, aliajele, carburile și sulfurile nanostructurate, coloizii nanometrici și catalizatorii nanostructurați pe suport pot fi toți preparați prin această cale generală.”

[Suslick/ Price 1999: 323]

Literatură/Referințe

• Suslick, K. S .; Price, G. J. (1999): Aplicații ale ultrasunetelor în chimia materialelor. Annu. Pr. Mater. Știința. 29, 1999. 295-326.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Influența termică și ultrasonică în formarea hidroxiapatitei bioceramice la scară nanometrică. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.