Nanodiamante të disperguara në suspension ujor me sonikim

Dispersionet e nanodiamanteve mund të përgatiten shpejt dhe me efikasitet duke përdorur sonikatorët Hielscher. Në suspension ujor, deagregimi ultrasonik siguron shpërbërje të besueshme të agregateve dhe formimin e koloideve të qëndrueshme. Kur kombinohet me shtimin e thjeshtë të kripës për rregullimin e pH-së, metoda ofron një qasje të lehtë, me kosto të ulët dhe pa ndotës. Falë mundësisë së rritjes së shkallës së procesit dhe zbatimit të thjeshtë, dispergimi ultrasonik është shumë i përshtatshëm si për kërkimin laboratorik, ashtu edhe për përpunimin e nanodiamanteve në shkallë industriale.

Deagregim efikas i nanodiamanteve pa ndotje

Nanodiamantet po përdoren gjithnjë e më shumë në biomjekësi, teknologjitë kuantike, tribologji dhe kompozitet e avancuara, por prirja e tyre e natyrshme për të formuar agregate të forta shpesh kufizon performancën. Prandaj, përftimi i koloideve të qëndrueshme me grimca të veçuara është parakusht për karakterizim të saktë dhe përdorim të besueshëm. Metodat konvencionale të deagregimit shpesh mbështeten në teknika agresive bluarjeje që futin dioksid zirkoni ose papastërti të tjera, duke e ndërlikuar pastrimin dhe duke kufizuar përdorimin biomjekësor. Dispergimi ultrasonik ofron një alternativë të shpejtë, pa ndotës dhe që mund të zbatohet në shkallë më të madhe. Duke zbatuar kavitacionin akustik në mjedise ujore, sonikatorët me sondë i shpërbëjnë me efikasitet agregatet në nanodiamante me përmasa njëshifrore. Kur kombinohet me modulimin e thjeshtë të pH-së me ndihmën e kripës, kjo metodë prodhon koloide të qëndrueshme në një interval të gjerë pH-je pa futur nënprodukte toksike, çka e bën shumë tërheqëse si për kërkimin laboratorik, ashtu edhe për prodhimin në shkallë industriale.

Nanodiamantet mund të dispergohen me efikasitet dhe në mënyrë të besueshme duke përdorur ultrasonikatorët Hielscher.

Si funksionojnë bluarja dhe dispergimi ultrasonik i nanodiamanteve?

Dispergimi ultrasonik përdor vetë nanodiamantet si mjete bluarëse. Kavitacioni akustik i gjeneruar nga valët ultrasonike me fuqi të lartë krijon rrjedha lëngu me shpejtësi të lartë. Këto rrjedha lëngu i përshpejtojnë grimcat (p.sh., diamantet) në suspension, në mënyrë që grimcat të përplasen me shpejtësi deri në 280km/s dhe të copëtohen në grimca shumë të imëta me përmasa nanometrike. Kjo e bën bluarjen dhe dispergimin ultrasonik një teknikë të lehtë, me kosto të ulët dhe pa ndotës, e cila e deaglomeron në mënyrë të besueshme nanodiamantin në grimca me përmasa nanometrike që mbeten të qëndrueshme në tretësirë koloidale ujore në një interval të gjerë pH-je. Kripa (kloruri i natriumit) përdoret për të stabilizuar nanodiamantet në një suspension ujor.

 

 
Mësoni më shumë rreth deagregimit ultrasonik të nanodiamanteve për përgatitjen e mostrave para analizës!
 

Bluarja ultrasonike e nanodiamanteve i tejkalon mullinjtë me rruaza

Sonikatorët me sondë janë mullinj shumë efikasë dhe përbëjnë një teknikë të konsoliduar bluarjeje për prodhimin në shkallë të gjerë industriale të suspensioneve të nanodiamanteve. Meqë mullinjtë ultrasonikë përdorin vetë nanodiamantet si mjete bluarëse, ndotja nga mjetet bluarëse, p.sh. nga rruazat e oksidit të zirkonit, shmanget plotësisht. Në vend të kësaj, forcat e kavitacionit ultrasonik i përshpejtojnë grimcat, kështu që nanodiamantet përplasen fuqishëm me njëri-tjetrin dhe copëtohen deri në një madhësi nanometrike uniforme. Kjo përplasje ndërmjet grimcave, e shkaktuar nga ultratingujt, është një metodë shumë efikase dhe e besueshme për prodhimin e nanodispersioneve të shpërndara në mënyrë uniforme.
Metoda e dispersionit dhe deagregimit ultrasonik përdor aditivë të tretshëm në ujë, jotoksikë dhe që nuk shkaktojnë ndotje, si kloruri i natriumit ose saharoza, për rregullimin e pH-së dhe stabilizimin e dispersionit ultrasonik. Këto struktura kristalore të klorurit të natriumit ose të saharozës veprojnë gjithashtu si mjete bluarëse, duke ndihmuar kështu procedurën e bluarjes ultrasonike. Kur procesi i bluarjes përfundon, këta aditivë mund të hiqen lehtësisht me një shpëlarje të thjeshtë me ujë, gjë që përbën një avantazh të dukshëm krahasuar me një proces që përdor rruaza qeramike. Bluarja tradicionale me rruaza, si ajo me mullinj me fërkim, përdor mjete bluarëse qeramike të patretshme (p.sh. sfera, rruaza ose perla), mbetjet e të cilave nga konsumimi ndotin dispersionin përfundimtar. Heqja e ndotjes së shkaktuar nga mjetet bluarëse kërkon përpunim të mëtejshëm kompleks dhe është njëkohësisht e kushtueshme dhe kërkon shumë kohë.

Teknologjia e dispersionit ultrasonik prodhon me efikasitet suspensione ujore të nanodiamanteve me shpërndarje të ngushtë të madhësisë së grimcave.
(Studimi dhe grafiku: ©Turcheniuk et al., 2016)

Protokoll shembull për dispersionin ultrasonik të nanodiamanteve

Deagregimi ultrasonik i nanodiamanteve në ujë me ndihmën e kripës:
Një përzierje prej 10 g klorur natriumi dhe 0,250 g pluhur nanodiamantesh u blua shkurtimisht me dorë duke përdorur një havan dhe shtypës prej porcelani dhe u vendos në një flakon qelqi prej 20 mL së bashku me 5 mL ujë të dejonizuar (DI). Mostra e përgatitur u trajtua me ultratinguj duke përdorur një sonikator me sondë për 100 min, me fuqi dalëse 60% dhe cikël pune 50%. Pas trajtimit me ultratinguj, mostra u nda në mënyrë të barabartë në dy tuba plastikë centrifugimi Falcon prej 50 mL dhe u dispersua në ujë të distiluar deri në një vëllim të përgjithshëm prej 100 mL (2 × 50 mL). Më pas, secila mostër u centrifugua duke përdorur një centrifugë Eppendorf 5810-R me 4000 rpm dhe në 25°C për 10 min, dhe supernatanti i kthjellët u hodh. Precipitatet e lagështa të ND-së më pas u ridispersuan në ujë të distiluar (vëllim i përgjithshëm 100 mL) dhe u centrifuguan për herë të dytë me 12 000 rpm dhe në 25 °C për 1 h. Supernatanti i kthjellët u hodh sërish dhe precipitatet e lagështa të nanodiamanteve u ridispersuan, këtë herë në 5 mL ujë të distiluar, për karakterizim. Një provë standarde me AgNO3 tregoi mungesë të plotë të Cl⁻ në nanodiamantet e deagreguara me ultratinguj me ndihmën e kripës, të lara dy herë me ujë të distiluar siç përshkruhet më sipër. Pas avullimit të ujit nga mostrat, u vu re formimi i «copëzave» të zeza të ngurta të nanodiamanteve, me një rendiment prej ∼200 mg ose 80% të masës fillestare të nanodiamanteve. (shihni figurën më poshtë)
(krah. Turcheniuk et al., 2016)

Mostër e tharë e nanodiamanteve të disперguara me ultratinguj.
(Studimi dhe grafiku: ©Turcheniuk et al., 2016)

Sonikatorë me performancë të lartë për dispersionet e nanodiamanteve

Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan pajisje ultrasonike me performancë të lartë për bluarje dhe dispergim, për aplikime që kërkojnë punë intensive, si prodhimi i suspensioneve të dendura të nanodiamanteve, materialeve lustruese dhe nanokompoziteve. Pajisjet ultrasonike Hielscher përdoren në mbarë botën për dispergimin e nanomaterialeve në suspensione koloidale ujore, polimere, rrëshira, veshje dhe materiale të tjera me performancë të lartë.
Disperguesit ultrasonikë Hielscher janë të besueshëm dhe efikasë në përpunimin e materialeve me viskozitet të ulët deri të lartë. Në varësi të materialeve hyrëse dhe madhësisë përfundimtare të synuar të grimcave, intensiteti ultrasonik mund të rregullohet me saktësi për rezultate optimale të procesit.
Për të përpunuar pasta viskoze, nanomateriale dhe përqendrime të larta të lëndëve të ngurta, disperguesi ultrasonik duhet të jetë në gjendje të prodhojë vazhdimisht amplituda të larta. Procesorët ultrasonikë industrialë të Hielscher Ultrasonics mund të sigurojnë amplituda shumë të larta gjatë funksionimit të vazhdueshëm me ngarkesë të plotë. Funksionimi me amplituda deri në 200µm mund të realizohet lehtësisht në regjim 24/7. Mundësia për ta përdorur një dispergues ultrasonik me amplituda të larta dhe për ta rregulluar amplitudën me saktësi është e nevojshme për të përshtatur kushtet e procesit ultrasonik për formulimin optimal të nanosuspensioneve të dendura me përmbajtje të lartë të lëndëve të ngurta, përzierjeve polimerike të përforcuara me nanomateriale dhe nanokompoziteve.
Përveç amplitudës ultrasonike, presioni është një tjetër parametër shumë i rëndësishëm i procesit. Në presione të rritura, intensifikohen kavitacioni ultrasonik dhe forcat e tij të prerjes. Reaktorët ultrasonikë Hielscher mund të vihen nën presion, duke përftuar kështu rezultate më intensive të sonikimit.
Monitorimi i procesit dhe regjistrimi i të dhënave janë të rëndësishëm për standardizimin e vazhdueshëm të procesit dhe cilësinë e produktit. Sensorët e presionit dhe temperaturës me lidhje me prizë lidhen me kabllo me gjeneratorin ultrasonik për monitorimin dhe kontrollin e procesit të dispergimit ultrasonik. Të gjithë parametrat e rëndësishëm të përpunimit, si energjia ultrasonike (neto + totale), temperatura, presioni dhe koha, regjistrohen automatikisht dhe ruhen në një kartë SD të integruar. Duke hyrë në të dhënat e procesit të regjistruara automatikisht, mund të rishikoni ciklet e mëparshme të sonikimit dhe të vlerësoni rezultatet e procesit.
Një tjetër veçori që lehtëson përdorimin është kontrolli në distancë përmes shfletuesit i sistemeve tona ultrasonike digjitale. Përmes kontrollit në distancë me shfletues, mund ta nisni, ndaloni, rregulloni dhe monitoroni procesorin tuaj ultrasonik nga kudo.
Na kontaktoni tani për të mësuar më shumë rreth homogjenizuesve tanë ultrasonikë me performancë të lartë për bluarje dhe nanodispergime!
Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të pajisjeve tona ultrasonike: