Hielscher Ultrazvočna tehnologija

Ultrazvočni Sinteza Nanodiamonds

  • Zaradi intenzivnega kavitacijski sile, servo ultrazvok je obetavna tehnika za izdelavo micron- in nano velikosti diamantov iz grafita.
  • Mikro- in nano-kristalni diamanti lahko sintetiziramo sonifikacijo suspenzijo grafita v organski tekočini pri atmosferskem tlaku in sobni temperaturi.
  • Ultrazvočne je tudi koristno sredstvo za naknadno obdelavo sintetiziranih nano diamanti kot ultrazvokom razprši, deagglomerates in functionalizes nano delci zelo učinkovit.

Ultrazvočna za Nanodiamond zdravljenje

Nanodiamonds (imenovana tudi zažigalne diamanti (DND) ali ultradispersed diamanti (UDD)) so posebna oblika ogljika nanomateriali odlikujejo edinstvene značilnosti - kot njegovi mreža Struktura, njena velika površinaKot tudi edinstvena optični in magnetni lastnosti - in izjemne aplikacije. Lastnosti ultradispersed delcev, da ti materiali inovativne zmesi za ustvarjanje novih materialov z izjemnimi funkcijami. Velikost delcev diamantov v saje okoli 5nm.

Ultrazvočni Sinteza Nanodiamonds

Pod intenzivnimi sil, kot sonikacijo ali eksploziji, lahko grafit spremeniti v diamant.

Ultrazvočno sintetiziranega Nanodiamonds

Sinteza diamantov je pomembno raziskovalno področje v zvezi z znanstvenimi in poslovnimi interesi. Običajno se uporablja postopek za sintezo mikrokristalinična in nano-kristalni diamantnih delcev je visokotlačna-visoki temperaturi (HPHT) tehniko. S to metodo, so zahtevani postopek tlak več deset tisoč atmosfer in temperature več kot 2000K ustvarila za izdelavo glavni del svetovne oskrbe industrijskih diamantov. Za transformacijo grafita v diamant na splošno visokih tlakih in visokih temperaturah se zahtevajo, in katalizatorji se uporabljajo za povečanje donosa diamanta.
Te zahteve, potrebne za preoblikovanje, se lahko doseže zelo učinkovito z uporabo High Power Ultrazvok (= Nizka frekvenca, ultrazvoku visoke intenzivnosti):

Ultrasonic kavitacija

Ultrazvok v tekočinah povzroča lokalno zelo skrajne učinke. Ko sonifikacijo tekočine pri visoki intenzivnosti, zvočne valove, ki razmnozujemo v tekočem mediju povzroči izmenično visokim tlakom (kompresijo) in nizkotlačni (redčenje) cikluse, s stopnjami glede na frekvenco. Med ciklom nizkotlačni, visoke intenzivnosti ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne vakuumske mehurčki ali praznin v tekočini. Ko se mehurčki doseči količino, po kateri ne more več absorbirajo energijo, so med ciklom z visokim tlakom kolaps nasilno. Ta pojav se imenuje kavitacija. Med implozije zelo visoke temperature (cca. 5,000K) in pritiskov (pribl. 2,000atm) doseže lokalno. Propadu kavitacijskega mehurčka posledico tudi v tekočem curki do 280m / s hitrost. (Suslick 1998) Očitno je, da mikro in nano-kristalna diamanti lahko sintetiziramo na področju ultrazvočnih kavitacija.

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočna Postopek za sintezo Nanodiamonds

Dejansko je učenje Khachatryan et al. (2008), kaže, da lahko diamant mikrokristali sintetiziramo tudi ultrazvoka suspenzije grafit v organske tekočine pri atmosferskem tlaku in sobni temperaturi. Kot kavitacijskega tekočine, je formula iz aromatskih oligomerov izbrali zaradi nizke nasičenega parnega tlaka in njenega visoke temperature vrelišča. V tej tekočini, posebno čist grafitni prah – z delci v območju med 100-200 um - je bila onemogočena. . V poskusih Kachatryan sod, je razmerje trdne snovi, tekočine teža 1: 6, je gostota kavitacijski tekočine 1.1g cm-3 pri 25 ° C. Največja ultrazvočno intenzivnost v sonoreactor je 75-80W cm-2 ustreza zvočnega tlaka amplitude 15-16 bar.
To je bilo doseženo približno 10% pretvorbo grafitnega-do-diamant. Diamanti so zelo blizu Mono-dispergiran z zelo ostrimi, zasnovo velikosti v območju od 6 ali 9μm ± 0,5 u.m., s kubično, Kristalna morfologija in visoke čistosti.

Ultrazvočno sintetizirane diamanti (SEM slika): Visoka moč ultrazvoka zagotavlja energijo potrebno za induciranje nanodiamonds' sintezi

SEM podobe ultrazvočno sintetiziranih diamantov: slike (a) in (b) prikazujejo vrsto vzorca 1, (c) in (d) serijsko vzorec 2. [Khachatryan sod. 2008]

na stroški mikro in nanodiamonds proizvedene s to metodo je ocenjena na konkurenčno s postopkom visokotlačna-visoki temperaturi (HPHT). To naredi ultrazvok inovativna alternativa za sintezo mikro- in nanodiamonds (Khachatryan et al. 2008), zlasti ker se proizvodni proces nanodiamonds lahko optimiziramo z nadaljnjimi preiskavami. Veliko parametre, amplitudo, tlaka, temperature, kavitacija tekočine in koncentracije, je treba preučiti natančno odkriti sweet spot za ultrazvočno sinteze nanodiamond.
Z doseženimi v sintezni nanodiamonds rezultatov, dodatno ultrazvočno ustvarila kavitacija nudi potencial za sintezo drugih pomembnih spojin, kot kubični borov nitrid, ogljikovega nitrida itd (Khachatryan et al. 2008)
Poleg tega se zdi, da je mogoče ustvariti diamond nanožice in nanopalčke iz većstenska ogljikove nanocevke (MWCNTs) pod ultrazvočnega valovanja. Diamond nanožice so enodimenzionalne analogi razsutega diamant. Zaradi velike modul elastičnosti, razmerje med trdnostjo in težo ter relativno lahkoto, s katero lahko funkcionaliziran njegove površine, je diamant ugotovljeno, da je optimalna material za nanomechanical modelov. (Sun et al. 2004)

Ultrasonic razpršitvijo Nanodiamonds

Kot je bilo že opisano je deaglomeracije in porazdelitev tudi velikost delcev v mediju so bistvene za uspešno izkoriščanje edinstvenih lastnosti nanodiamonds.
disperzija in deaglomeracije z ultrazvokom so posledica ultrazvočne kavitacija. Ko izpostavitvijo tekočine za ultrazvok zvočne valove, ki širijo v tekoči rezultat v izmenično visokim pritiskom in nizko-tlačne cikle. To velja mehanske obremenitve privlačijo sile med posameznimi delci. Ultrasonic kavitacija v tekočinah povzroča visoke hitrosti tekoče curki do 1000 km / h (pribl. 600mph). Ti curki pritiskom tekočine pri visokem tlaku med delci in jih ločeni drug od drugega. Manjši delci so pospešeno s tekočinskim curkom in zadenejo pri visokih hitrostih. To naredi ultrazvok učinkovito sredstvo za razprševanje, temveč tudi za rezkanje od mikronski velikosti in sub delcev mikronski velikosti.
Na primer, lahko (velikost povprečju približno 4nm) nanodiamonds in polistiren se razpršena v cikloheksanu, da dobimo poseben kompozit. V svoji študiji, Chipara et al. (2010) so pripravili kompozite iz polistirena in nanodiamonds, ki vsebuje nanodiamonds v območju med 0 in 25% teže. Da bi dobili še disperzijaSo sonificiramo raztopino 60 min pri Hielscher je UIP1000hd (1kW).

Ultrazvočno Assisted funkcionalizacija Nanodiamonds

Za funkcionalizacijo celotne površine vsakega nanodelce delcev mora biti površina delca na voljo za kemijske reakcije. To pomeni, da je potrebno enakomerno in fino disperzijo, kot so dobro dispergirani delci obdani z mejno plastjo molekul privlačijo površino delcev. Da bi dobili nove funkcionalne skupine na površini nanodiamonds ", je ta mejna plast, ki se razdelijo ali odstraniti. Ta proces počitek in odstranitev mejni plasti se lahko izvede s Ultrazvočna.
Ultrazvok uvedemo v tekoči ustvarja različne ekstremne učinke, kot so kavitacija, Lokalno zelo visoka temperatura do 2000K in tekočih curki do 1000 km / h. (Suslick 1998) S tem dejavnikov stresa na privabljanje sile (npr Van-der-Waalsove sile) mogoče premagati in funkcionalne molekule se izvajajo na površino delca za funkcionaliziranje, npr površina nanodiamonds.

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

Shema 1: Grafični od situ-deaglomeracijo in površinske funkcionalizacije nanodiamonds (Liang 2011)

Poskusi z noge pomožnimi Sonic dezintegracijskem (BASD) zdravljenja so pokazale obetavne rezultate za površinsko funcionalization od nanodiamonds tudi. S tem, kroglice (npr mikro keramične kroglice kot ZrO2 kroglice) so bili uporabljeni za izvršitev ultrazvočnem kavitacijski sile na delce nanodiamond. Deaglomeracije nastane zaradi interparticular trčenju nanodiamond delci in ZrO2 kroglice.
Zaradi boljše dostopnosti površine delcev ", za kemične reakcije, kot so Boran zmanjšanju, ariliranja ali silanizacijo, ultrazvočno ali BASD (noga podprto Sonic razpada) predobdelavo za razprševanje namen je zelo priporočljivo. Z ultrazvočno razprševanje in deaglomeracije kemična reakcija lahko nadaljuje še veliko več v celoti.

Pri visoko močjo, ki je nizkofrekvenčna ultrazvočna uvaja v tekočem mediju, ki se kavitacije nastane.

Ultrazvočne rezultati caviatation v ekstremnih temperaturnih in tlačnih razlikah in hitrih tekočinskim curkom. S tem, servo ultrazvok je uspešno Postopek obdelave za mešanje in mletjem aplikacije.

Kontaktirajte nas / Vprašajte za več informacij

Pogovorite se z nami o vaših zahtev obdelave. Mi bo priporočil najustreznejše namestitev in obdelavo parametrov za vaš projekt.





Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Literatura / Reference

  • Chipara, A. C. et al .: toplotne lastnosti nanodiamond delcev, dispergiranih v polistirena. HESTEC 2010.
  • El Recimo, K. M .: Nanodiamonds kot sistem za dajanje zdravila: uporaba in bodoči. V J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; str. 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et al .: Grafit do diamanta preoblikovanje induciran z ultrazvokom kavitacija. V: Diamond & Podobni materiali 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A .: Struktura in reaktivnost nanometrskih diamanta. V: J Mater Chem 18, 2008; str. 1485-1492.
  • Liang, Y:. Deaglomeracije in površina nanodiamond s termo-kemično in mehansko kemijske metode. Disertacija Julius Maximilian University Würzburg 2011th
  • Osawa, E .: Monodisperzni enoposteljne nanodiamond delci. V: Pure Appl Chem 80/7, 2008; str. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. et al .: Prednost polimernih kompozitov z detonacijsko Nanodiamond delcev za medicinsko uporabo. V: Na Biomimetika; str. 298-320.
  • Ned, L .; Gong, J .; Zhu, D .; Zhu, Z .; On je, S .: Diamond nanopalčke iz ogljikovih nanocevk. V: Napredni materiali 16/2004. str. 1849-1853.
  • Suslick, K.S .: Kirk-Othmerjevem Enciklopedija kemijsko tehnologijo. 4. ed. J. Wiley & Sons: New York; 26, 1998; str. 517-541.

Nanodiamonds – Uporaba in aplikacije

V nanodiamond zrna so nestabilne zaradi svojega zeta-potenciala. S tem se ponavadi zelo, da tvorijo agregate. Skupna uporaba nanodiamonds je uporaba pri abrazivnega rezanje in poliranje orodij in hladilnimi telesi. Druga možna uporaba je uporaba nanodiamonds kot nosilec drog za farmacevtske aktivne komponente (glej Pramatarova). Z ultrazvokomLahko najprej nanodiamonds sintetiziramo iz grafita in drugič, nanodiamonds močno nagiba k aglomeraciji lahko enakomerno razpršene v tekočem mediju (npr oblikovati polirno sredstvo).