Ultratinguj me fuqi të lartë për trajtimin e grimcave: Shënime mbi zbatimet

Për të shfaqur plotësisht karakteristikat e tyre, grimcat duhet të deagregohen dhe të dispergohen në mënyrë të njëtrajtshme, në mënyrë që sipërfaqja e tyre të jetë e disponueshme. Forcat e fuqishme të ultratingujve njihen si mjete të besueshme dispergimi dhe bluarjeje që i zvogëlojnë grimcat deri në përmasa nënmikronike dhe nanometrike. Për më tepër, sonikimi mundëson modifikimin dhe funksionalizimin e grimcave, p.sh. duke i veshur nanogrimcat me një shtresë metalike.

Më poshtë gjeni një përzgjedhje grimcash dhe lëngjesh me rekomandimet përkatëse për mënyrën e trajtimit të materialit për të bluar, disperguar, deagreguar ose modifikuar grimcat duke përdorur një homogjenizues ultrasonik.

Si t’i përgatitni pluhurat dhe grimcat tuaja me sonikim të fuqishëm.

Sipas rendit alfabetik:

Aerosil

Zbatimi ultrasonik:
Dispersionet e grimcave të silicës Aerosil OX50 në ujë Millipore (pH 6) u përgatitën duke disperguar 5,0 g pluhur në 500 mL ujë me një procesor ultrasonik me intensitet të lartë UP200S (200W; 24kHz). Dispersionet e silicës u përgatitën në tretësirë me ujë të distiluar (pH = 6) nën rrezatim ultrasonik me UP200S për 15 min., pasuar nga përzierje energjike për 1 h. Për rregullimin e pH-së u përdor HCl. Përmbajtja e lëndës së ngurtë në dispersione ishte 0,1% (w/v).
Pajisja e rekomanduar:
UP200S
Referenca/ Punimi kërkimor:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): Kombinimi i polimereve natyrore dhe termosensitive në flokulimin e dispersioneve të imëta të silicës. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Nanofluidet Al₂O₃-ujë

Zbatimi ultrasonik:
Nanofluidet Al₂O₃-ujë mund të përgatiten me hapat e mëposhtëm: Së pari, peshoni masën e nanogrimcave Al₂O₃ me një peshore elektronike digjitale. Pastaj shtoni gradualisht nanogrimcat Al₂O₃ në ujin e distiluar të peshuar dhe përzieni përzierjen Al₂O₃-ujë. Sonikojeni përzierjen vazhdimisht për 1h me një pajisje ultrasonike të tipit sondë UP400S (400W, 24kHz) për të prodhuar një dispersion të njëtrajtshëm të nanogrimcave në ujë të distiluar.
Nanofluidet mund të përgatiten me fraksione të ndryshme (0,1%, 0,5% dhe 1%). Nuk nevojitet surfaktant apo ndryshim i pH-së.
Pajisja e rekomanduar:
UP400S
Referenca/ Punimi kërkimor:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Studim eksperimental i rrjedhjes së nanofluideve në një mikromodel si mjedis poroz. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77–84.

Dispergimi ultrasonik i oksidit të aluminit (Al2O3) sjell një zvogëlim të konsiderueshëm të përmasave të grimcave dhe dispergim të njëtrajtshëm.

Grimca silice të veshura me boehmit

Zbatimi ultrasonik:
Grimcat e silicës vishen me një shtresë boehmiti: Për të përftuar një sipërfaqe plotësisht të pastër, pa lëndë organike, grimcat nxehen në 450°C. Pas bluarjes së grimcave për të shpërbërë aglomeratet, përgatitet një suspension ujor me 6 vol% (≈70 ml) dhe stabilizohet në një pH prej 9 duke shtuar tri pika tretësire amoniumi. Suspensioni më pas deagregohet me sonikim duke përdorur një UP200S me amplitudë 100% (200 W) për 5 min. Pas ngrohjes së tretësirës mbi 85°C, u shtuan 12,5 g sek-butoksid alumini. Temperatura mbahet në 85–90°C për 90 min., dhe suspensioni përzihet me një përzierës magnetik gjatë gjithë procedurës. Më pas, suspensioni mbahet nën përzierje të vazhdueshme derisa të ftohet nën 40°C. Pastaj, vlera e pH-së u rregullua në 3 duke shtuar acid klorhidrik. Menjëherë pas kësaj, suspensioni sonikohet në një banjë akulli. Pluhuri lahet me hollim dhe centrifugim pasues. Pas largimit të supernatantit, grimcat thahen në një furrë tharjeje në 120°C. Në fund, grimcat i nënshtrohen një trajtimi termik në 300°C për 3 orë.
Pajisja e rekomanduar:
UP200S
Referenca/ Punimi kërkimor:
Wyss, H. M. (2003): Mikrostruktura dhe sjellja mekanike e xheleve të përqendruara të grimcave. Disertacion, Instituti Federal Zviceran i Teknologjisë 2003. f.71.

Sinteza e nanokompozitit kadmium(II)-tioacetamid

Zbatimi ultrasonik:
Nanokompozitet kadmium(II)–tioacetamid u sintetizuan në prani dhe në mungesë të alkoolit polivinilik përmes një rruge sonokimike. Për sintezën sonokimike (sonosintezën), 0,532 g acetat kadmiumi(II) dihidrat (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g tioacetamid (TAA, CH3CSNH2) dhe 0,664 g jodur kaliumi (KI) u tretën në 20mL ujë të dejonizuar të distiluar dy herë. Kjo tretësirë u trajtua me ultratinguj duke përdorur një ultrasonikator me sondë me fuqi të lartë UP400S (24 kHz, 400W) në temperaturën e dhomës për 1 h. Gjatë trajtimit të përzierjes së reaksionit me ultratinguj, temperatura u rrit në 70–80degC, siç u mat me një termoçift hekur–konstantin. Pas një ore u formua një precipitat me ngjyrë të verdhë të ndezur. Ai u izolua me centrifugim (4 000 rpm, 15 min), u la me ujë të distiluar dy herë dhe më pas me etanol absolut për të larguar papastërtitë e mbetura dhe në fund u tha në ajër (rendimenti: 0,915 g, 68%). Pika e zbërthimit: 200°C. Për të përgatitur nanokompozitin polimerik, 1,992 g alkool polivinilik u tretën në 20 mL ujë të dejonizuar të distiluar dy herë dhe më pas iu shtuan tretësirës së mësipërme. Kjo përzierje u rrezatua me ultratinguj duke përdorur UP400S për 1 h, gjatë së cilës u formua një produkt me ngjyrë portokalli të ndezur.
Rezultatet e SEM treguan se, në prani të PVA, madhësitë e grimcave u zvogëluan nga rreth 38 nm në 25 nm. Më pas sintetizuam nanogrimca heksagonale CdS me morfologji sferike përmes zbërthimit termik të nanokompozitit polimerik kadmium(II)–tioacetamid/PVA si pararendës. Madhësia e nanogrimcave CdS u mat si me XRD ashtu edhe me SEM dhe rezultatet përputheshin shumë mirë me njëra-tjetrën.
Ranjbar dhe bashkautorët (2013) konstatuan gjithashtu se nanokompoziti polimerik i Cd(II) është një pararendës i përshtatshëm për përgatitjen e nanogrimcave të sulfurit të kadmiumit me morfologji interesante. Të gjitha rezultatet treguan se sinteza me ultratinguj mund të përdoret me sukses si një metodë e thjeshtë, efikase, me kosto të ulët, miqësore ndaj mjedisit dhe shumë premtuese për sintezën e materialeve në shkallë nanometrike, pa pasur nevojë për kushte të veçanta, si temperaturë e lartë, kohë të gjata reaksioni dhe presion i lartë.
Pajisja e rekomanduar:
UP400S
Referencë/ Punim kërkimor:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Sinteza dhe karakterizimi i nanokompoziteve kadmium–tioacetamid. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO₃

Zbatimi i ultratingujve:
Veshja me ultratinguj e CaCO₃ të precipituar në shkallë nanometrike (NPCC) me acid stearik u krye për të përmirësuar shpërndarjen e tij në polimer dhe për të zvogëluar aglomerimin. 2g CaCO₃ të precipituar në shkallë nanometrike (NPCC), të paveshur, u trajtuan me ultratinguj duke përdorur një UP400S në 30ml etanol. 9 wt% acid stearik u tret në etanol. Etanoli me acid stearik më pas u përzie me suspensionin e trajtuar me ultratinguj.
Pajisja e rekomanduar:
UP400S me sonotrodë me diametër 22mm (H22D) dhe qelizë rrjedhjeje me këmishë ftohëse
Referencë/ Punim kërkimor:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Efektet e ultratingujve në veshjen e CaCO3 të precipituar në shkallë nanometrike me acid stearik. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

Nanokristalet e celulozës

Zbatimi i ultratingujve:
Nanokristale celuloze (CNC) të përgatitura nga celuloza e eukaliptit CNC: Nanokristalet e celulozës të përgatitura nga celuloza e eukaliptit u modifikuan përmes reaksionit me klorurin e metil adipoilit, CNCm, ose me një përzierje acidi acetik dhe acidi sulfurik, CNCa. Për këtë qëllim, CNC, CNCm dhe CNCa të thara me ngrirje u rishpërndanë në tretës të pastër (EA, THF ose DMF) në 0,1 wt%, duke i përzier me përzierës magnetik gjatë natës në 24 ± 1 degC, pasuar nga trajtimi me ultratinguj për 20 min. duke përdorur ultrasonikatorin me sondë UP100H. Trajtimi me ultratinguj u krye me intensitet 130 W/cm² në 24 ± 1 degC. Pas kësaj, dispersionit të CNC iu shtua CAB, në mënyrë që përqendrimi përfundimtar i polimerit të ishte 0,9 wt%.
Pajisja e rekomanduar:
UP100H
Referencë/ Punim kërkimor:
Blachechen, L. S.; de Mesquita, J. P.; de Paula, E. L.; Pereira, F. V.; Petri, D. F. S. (2013): Ndërveprimi ndërmjet qëndrueshmërisë koloidale të nanokristaleve të celulozës dhe aftësisë së tyre për t’u dispersuar në një matricë acetat-butirati të celulozës. Cellulose 20/3, 2013. 1329–1342.

Silan i dopuar me nitrat ceriumi

Zbatimi i ultratingujve:
Panele çeliku me karbon të petëzuara në të ftohtë (6,5cm 6,5cm 0,3cm; të pastruara kimikisht dhe të lustruara mekanikisht) u përdorën si substrate metalike. Përpara aplikimit të veshjes, panelet u pastruan me ultratinguj në aceton dhe më pas u pastruan me një tretësirë alkaline (tretësirë NaOH 0,3molL 1) në 60°C për 10 min. Për t’u përdorur si shtresë bazë, përpara paratrajtimit të substratit, një formulim tipik që përmbante 50 pjesë γ-glicidoksipropiltrimetoksisilan (γ-GPS) u hollua me rreth 950 pjesë metanol, në pH 4,5 (të rregulluar me acid acetik), dhe u la të ndodhte hidroliza e silanit. Procedura e përgatitjes së silanit të dopuar me pigmente nitrati ceriumi ishte e njëjtë, me përjashtimin që tretësirës së metanolit iu shtua 1, 2, 3 wt% nitrat ceriumi përpara shtimit të (γ-GPS); më pas kjo tretësirë u përzie me një përzierës me helikë në 1600 rpm për 30 min. në temperaturën e dhomës. Pastaj, dispersionet që përmbanin nitrat ceriumi u trajtuan me ultratinguj për 30 min në 40°C me një banjë të jashtme ftohëse. Procesi i trajtimit me ultratinguj u krye me aparatin me ultratinguj UIP1000hd (1000W, 20 kHz) me një fuqi hyrëse të ultratingujve prej rreth 1 W/mL. Paratrajtimi i substratit u krye duke shpëlarë çdo panel për 100 sek. me tretësirën përkatëse të silanit. Pas trajtimit, panelet u lanë të thaheshin në temperaturën e dhomës për 24 h, pastaj panelet e paratrajtuara u veshën me një rrëshirë epokside dykomponentëshe që ngurtësohet me aminë. (Epon 828, shell Co.) për të krijuar një shtresë të lagësht me trashësi 90μm. Panelet e veshura me rrëshirë epokside u lanë të ngurtësoheshin për 1h në 115°C; pas ngurtësimit të veshjeve epokside, trashësia e shtresës së thatë ishte rreth 60μm.
Pajisja e rekomanduar:
UIP1000hd
Referencë/ Punim shkencor:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Efektet elektrokimike të paratrajtimeve me silan që përmbajnë nitrat ceriumi mbi vetitë e shkëputjes katodike të veshjes së çelikut të veshur me rrëshirë epokside. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

Argjilë: Dispersim/ Fraksionim

Zbatimi i ultratingujve:
Fraksionimi sipas madhësisë së grimcave: Për të izoluar grimcat < 1 μm nga grimcat 1–2 μm, grimcat me madhësi argjilore (< 2 μm) u ndanë në një fushë ultrasonike dhe më pas duke aplikuar shpejtësi të ndryshme sedimentimi.
Grimcat me madhësi argjilore (< 2 μm) u ndanë me trajtim me ultratinguj me një energji hyrëse prej 300 J mL^-1 (1 min.) duke përdorur dezintegruesin me ultratinguj të tipit sondë UP200S (200W, 24kHz) të pajisur me sonotrodën S7 me diametër 7 mm. Pas rrezatimit me ultratinguj, mostra u centrifugua në 110 x g (1000 rpm) për 3 min. Faza e sedimentuar (mbetja e fraksionimit) u përdor më pas në fraksionimin sipas dendësisë për të izoluar fraksionet me dendësi të ulët, ndërsa faza pluskuese e përftuar (fraksioni < 2 μm) u transferua në një epruvetë tjetër centrifugimi dhe u centrifugua në 440 x g (2000 rpm) për 10 min. për të ndarë fraksionin < 1 μm (supernatantin) nga fraksioni 1–2 μm (sedimenti). Supernatanti që përmbante fraksionin < 1 μm u transferua në një epruvetë tjetër centrifugimi dhe, pas shtimit të 1 mL MgSO₄ u centrifugua në 1410 x g (4000 rpm) për 10 min për të dekantuar pjesën e mbetur të ujit.
Për të shmangur mbinxehjen e mostrës, procedura u përsërit 15 herë.
Pajisja e rekomanduar:
UP200S me S7 ose UP200St me S26d7
Referencë/ Punim shkencor:
Jakubowska, J. (2007): Efekti i llojit të ujit të ujitjes mbi fraksionet e lëndës organike të tokës (SOM) dhe ndërveprimet e tyre me përbërjet hidrofobe. Disertacion, Universiteti Martin-Luther Halle-Wittenberg 2007.

Argjilë: Eksfolimi i argjilës inorganike

Zbatimi i ultratingujve:
Argjila inorganike u eksfoliua për të përgatitur nanokompozite me bazë pululani për dispersionin e veshjes. Për këtë qëllim, një sasi fikse pululani (4 wt% në bazë të masës së lagësht) u tret në ujë në 25degC për 1 h me përzierje të lehtë (500 rpm). Në të njëjtën kohë, pluhuri i argjilës, në një sasi që varionte nga 0,2 deri në 3,0 wt%, u dispersua në ujë me përzierje të fuqishme (1000 rpm) për 15 minuta. Dispersioni i përftuar u trajtua me ultratinguj me anë të një pajisjeje ultrasonike UP400S (fuqia_max = 400 W; frekuenca = 24 kHz) të pajisur me një sonotrodë titani H14, diametri i majës 14 mm, amplituda_max = 125 μm; intensiteti sipërfaqësor = 105 Wcm^-2) në kushtet e mëposhtme: 0,5 cikle dhe amplitudë 50%. Kohëzgjatja e trajtimit me ultratinguj ndryshonte sipas planit eksperimental. Tretësira organike e pululanit dhe dispersioni inorganik u përzien më pas së bashku me përzierje të lehtë (500 rpm) për 90 minuta të tjera. Pas përzierjes, përqendrimet e dy përbërësve i korrespondonin një raporti inorganik/organik (I/O) që varionte nga 0,05 deri në 0,75. Shpërndarja e madhësisë së grimcave në dispersionin ujor të argjilave Na⁺-MMT para dhe pas trajtimit me ultratinguj u vlerësua duke përdorur një analizues nanogrimcash IKO-Sizer CC-1.
Për një sasi fikse argjile, u konstatua se koha më efektive e sonikimit ishte 15 minuta, ndërsa trajtimi më i gjatë me ultratinguj rrit vlerën P’O₂ (për shkak të riagregimit), e cila zvogëlohet përsëri në kohëzgjatjen më të madhe të sonikimit (45 min), me sa duket për shkak të fragmentimit si të pllakëzave, ashtu edhe të taktoideve.
Sipas konfigurimit eksperimental të përdorur në disertacionin e Introzzi-t, për trajtimin 15-minutësh u llogarit një energji e dhënë për njësi vëllimi prej 725 Ws mL^-1 ndërsa zgjatja e kohës së trajtimit me ultratinguj në 45 minuta rezultoi në një konsum energjie për njësi vëllimi prej 2060 Ws mL^-1. Kjo do të mundësonte kursimin e një sasie mjaft të madhe energjie gjatë të gjithë procesit, gjë që përfundimisht do të pasqyrohej në kostot përfundimtare për sasinë e materialit të përpunuar.
Pajisja e rekomanduar:
UP400S me sonotrodën H14
Referencë/ Punim kërkimor:
Introzzi, L. (2012): Zhvillimi i veshjeve biopolimerike me performancë të lartë për aplikime në ambalazhimin e ushqimeve. Disertacion, Universiteti i Milanos 2012.

Bojë përçuese

Aplikimi i ultratingujve:
Boja përçuese u përgatit duke dispersuar grimcat Cu+C dhe Cu+CNT me agjentë dispersues në një përzierje tretësish (Publikimi IV). Dispersuesit ishin tre agjentë dispersues me masë molekulare të lartë, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 dhe DISPERBYK-2012, nga BYK Chemie GmbH, të destinuar për dispersione ujore të pigmentit të blozës së karbonit. Uji i dejonizuar (DIW) u përdor si tretësi kryesor. Eteri monometilik i etilenglikolit (EGME) (Sigma-Aldrich), eteri monobutilik i etilenglikolit (EGBE) (Merck) dhe n-propanoli (Honeywell Riedel-de Haen) u përdorën si bashkëtretës.
Suspensioni i përzier u sonikua për 10 minuta në një banjë akulli duke përdorur një procesor ultrasonik UP400S . Më pas, suspensioni u la të sedimentonte për një orë dhe më tej u dekantua. Para veshjes me centrifugim ose printimit, suspensioni u sonikua në një banjë ultrasonike për 10 min.
Pajisja e rekomanduar:
UP400S
Referencë/ Punim kërkimor:
Forsman, J. (2013): Prodhimi i nanogrimcave të Co, Ni dhe Cu me reduktim me hidrogjen. Disertacion, VTT Finlandë 2013.

Trajtimi me ultratinguj është shumë efikas për zvogëlimin e madhësisë së grimcave dhe dispersimin e pigmenteve në bojën për printim me spërkatje.

Ftalocianina e bakrit

Aplikimi i ultratingujve:
Zbërthimi i metaloftalocianinave
Ftalocianina e bakrit (CuPc) sonikohet me ujë dhe tretës organikë në temperaturën e mjedisit dhe presion atmosferik, në prani të një oksiduesi si katalizator, duke përdorur sonikatorin 500W UIP500hd me dhomë me rrjedhje të vazhdueshme. Intensiteti i sonikimit: 37–59 W/cm², përzierja e mostrës: 5 mL mostër (100 mg/L), 50 ujë D/D me kloroform dhe piridinë në 60% të amplitudës ultrasonike. Temperatura e reaksionit: 20°C në presion atmosferik.
Shkallë shkatërrimi deri në 95% brenda 50 min. sonikimi.
Pajisja e rekomanduar:
UIP500hd

Dibutirilkitina (DBCH)

Aplikimi i ultratingujve:
Makromolekulat e gjata polimerike mund të shpërbëhen me anë të ultrasonikimit. Zvogëlimi i masës molare me ndihmën e ultratingujve mundëson shmangien e reaksioneve anësore të padëshiruara ose të ndarjes së nënprodukteve. Besohet se degradimi ultrasonik, ndryshe nga zbërthimi kimik ose termik, është një proces jo i rastësishëm, ku këputja ndodh afërsisht në qendër të molekulës. Për këtë arsye, makromolekulat më të mëdha degradohen më shpejt.
Eksperimentet u kryen duke përdorur gjeneratorin e ultratingujve UP200S të pajisur me sonotrodën S2. Parametrat ultrasonikë u caktuan në një fuqi hyrëse prej 150 W. U përdorën tretësira të dibutirilkitinës në dimetilacetamid, me përqendrim të dibutirilkitinës prej 0,3 g/100 cm3 dhe vëllim prej 25 cm3. Sonotroda (sonda ultrasonike / briri ultrasonik) u zhyt në tretësirën e polimerit 30 mm nën nivelin e sipërfaqes. Tretësira u vendos në një banjë uji me termostat, të mbajtur në 25°C. Çdo tretësirë iu nënshtrua rrezatimit ultrasonik për një interval kohor të paracaktuar. Pas kësaj kohe, tretësira u hollua 3 herë dhe iu nënshtrua analizës me kromatografi me përjashtim sipas madhësisë.
Rezultatet e paraqitura tregojnë se dibutirilkitina nuk pëson shkatërrim nga ultratingujt me fuqi të lartë, por ndodh një degradim i polimerit, i cili kuptohet si një reaksion sonokimik i kontrolluar. Prandaj, ultratingujt mund të përdoren për zvogëlimin e masës molare mesatare të dibutirilkitinës dhe e njëjta gjë vlen për raportin e masës molare mesatare sipas peshës me masën molare mesatare sipas numrit. Ndryshimet e vërejtura intensifikohen me rritjen e fuqisë së ultratingujve dhe të kohëzgjatjes së sonikimit. Masa molare fillestare pati gjithashtu një ndikim të konsiderueshëm në shkallën e degradimit të DBCH në kushtet e studiuara të sonikimit: sa më e lartë të jetë masa molare fillestare, aq më e madhe është shkalla e degradimit.
Rekomandimi për pajisjen:
UP200S
Referencë/ Punim shkencor:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Degradimi ultrasonik i dibutirilkitinës. Polish Chitin Society, Monograph XI, 2006. 123-128.

Pluhur ferroceni

Zbatimi ultrasonik:
Një rrugë sonokimike për përgatitjen e SWNCNTs: Pluhuri i silicës (diametri 2–5 mm) shtohet në një tretësirë me 0,01 mol% ferrocen në p-ksilen, pasuar nga sonikimi me një UP200S të pajisur me sondë me majë titani (sonotroda S14). Ultrasonikimi u krye për 20 min. në temperaturën e dhomës dhe në presion atmosferik. Me anë të sintezës së ndihmuar nga ultratingujt, në sipërfaqen e pluhurit të silicës u prodhuan SWCNTs me pastërti të lartë.
Rekomandimi për pajisjen:
UP200S me sondën ultrasonike S14
Referencë/ Punim shkencor:
Srinivasan C.(2005): Një metodë me TINGULL për sintezën e nanotubave të karbonit me një mur në kushte ambienti. Current Science 88/ 1, 2005. 12-13.

Hi fluturues / Metakaolinit

Zbatimi ultrasonik:
Prova e shpëlarjes: 100mL tretësirë shpëlarëse iu shtuan 50g të mostrës së ngurtë. Intensiteti i sonikimit: maks. 85 W/cm² me UP200S në një banjë uji në 20°C.
Gjeopolimerizimi: Suspensioni u përzie me homogjenizuesin ultrasonik UP200S për gjeopolimerizim. Intensiteti i sonikimit ishte maks. 85 W/cm². Për ftohje, sonikimi u krye në një banjë me ujë dhe akull.
Përdorimi i ultratingujve me fuqi të lartë për gjeopolimerizim sjell rritjen e rezistencës në shtypje të gjeopolimerëve të formuar dhe rritjen e rezistencës me zgjatjen e sonikimit deri në një kohë të caktuar. Tretja e metakaolinitit dhe e hirit fluturues në tretësira alkaline u përmirësua nga ultrasonikimi, pasi më shumë Al dhe Si u çliruan në fazën e xhelit për polikondensim.
Rekomandimi për pajisjen:
UP200S
Referencë/ Punim shkencor:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): Gjeopolimerizimi i përmirësuar nga ultratingujt. Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571-580

Grafen

Zbatimi ultrasonik:
Fletët e pastra të grafenit mund të prodhohen në sasi të mëdha, siç tregohet nga puna e Stengl et al. (2011) gjatë prodhimit të një nanokompoziti me TiO₂ jostekiometrik dhe grafen nëpërmjet hidrolizës termike të një suspensioni me nanofletë grafeni dhe kompleks perokso të dioksidit të titanit. Nanofletët e pastra të grafenit u prodhuan nga grafiti natyror me ultrasonikim me fuqi të lartë, duke përdorur procesorin ultrasonik 1000W UIP1000hd në një dhomë reaktori ultrasonik me presion të lartë në 5 barg. Fletët e grafenit të përftuara karakterizohen nga një sipërfaqe specifike e lartë dhe veti elektronike unike. Studiuesit pretendojnë se cilësia e grafenit të përgatitur me ultratinguj është shumë më e lartë se ajo e grafenit të përftuar me metodën e Hummer-it, ku grafiti eksfoliohet dhe oksidohet. Meqë kushtet fizike në reaktorin ultrasonik mund të kontrollohen me saktësi dhe duke supozuar se përqendrimi i grafenit si dopant do të ndryshojë në intervalin 1 – 0,001%, prodhimi i grafenit në një sistem të vazhdueshëm në shkallë tregtare është i mundur.
Pajisja e rekomanduar:
UIP1000hd
Referencë/ Punim kërkimor:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): Nanokompoziti TiO2-grafen si fotokatalizator me performancë të lartë. Në: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. f. 25209–25218.
Klikoni këtu për të lexuar më shumë rreth prodhimit dhe përgatitjes së grafenit me ultratinguj!

Oksidi i grafenit

Zbatimi i ultratingujve:
Shtresat e oksidit të grafenit (GO) u përgatitën sipas procedurës së mëposhtme: 25mg pluhur oksidi grafeni u shtuan në 200 ml ujë të dejonizuar. Nga përzierja u përftua një suspension kafe johomogjen. Suspensionet e përftuara u trajtuan me ultratinguj (30 min, 1,3 × 105J) dhe, pas tharjes (në 373 K), u përftua oksidi i grafenit i trajtuar me ultratinguj. Spektroskopia FTIR tregoi se trajtimi me ultratinguj nuk i ndryshoi grupet funksionale të oksidit të grafenit.
Pajisja e rekomanduar:
UP400S
Referencë/ Punim kërkimor:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): Ndikimi i trajtimit termik dhe ultrasonik në formimin e nanofletëve të oksidit të grafenit. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. f. 1097–1102.
Klikoni këtu për të lexuar më shumë rreth eksfolimit dhe përgatitjes së grafenit me ultratinguj!

Nanogrimca polimerike me zgjatime fijore nga degradimi i poli(alkoolit vinilik)

Zbatimi i ultratingujve:
Një procedurë e thjeshtë me një hap, e bazuar në degradimin sonokimik të polimereve të tretshme në ujë në tretësirë ujore në prani të një monomeri hidrofob, çon në grimca polimerike funksionale me zgjatime fijore në një serum pa mbetje. Të gjitha polimerizimet u kryen në një reaktor qelqi 250 mL me mure të dyfishta, të pajisur me pengesa të rrjedhës, një sensor temperature, një shufër përzierëse magnetike dhe një pajisje Hielscher US200S për përpunim ultrasonik (200 W, 24 kHz), të pajisur me një sonotrodë titani S14 (diametri = 14 mm, gjatësia = 100 mm).
Një tretësirë poli(alkooli vinilik) (PVOH) u përgatit duke tretur një sasi të matur me saktësi të PVOH në ujë, gjatë natës në 50°C, me përzierje të fuqishme. Para polimerizimit, tretësira e PVOH u vendos brenda reaktorit dhe temperatura u rregullua në temperaturën e dëshiruar të reaksionit. Tretësira e PVOH dhe monomeri u pastruan veçmas për 1 orë duke kaluar argon nëpër to. Sasia e nevojshme e monomerit iu shtua pikë pas pike tretësirës së PVOH me përzierje të fuqishme. Më pas, kalimi i argonit nëpër lëng u ndërpre dhe filloi trajtimi me ultratinguj me UP200S në një amplitudë prej 80%. Këtu duhet theksuar se përdorimi i argonit shërben për dy qëllime: (1) largimin e oksigjenit dhe (2) ai është i nevojshëm për krijimin e kavitacionit ultrasonik. Prandaj, një rrjedhë e vazhdueshme argoni, në parim, do të ishte e dobishme për polimerizimin, por ndodhi shkumëzim i tepërt; procedura që ndoqëm këtu e shmangu këtë problem dhe ishte e mjaftueshme për një polimerizim efikas. Mostrat u morën periodikisht për të monitoruar shndërrimin me gravimetri, shpërndarjet e masës molekulare dhe/ose shpërndarjet e madhësisë së grimcave.
Pajisja e rekomanduar:
US200S
Referencë/ Punim kërkimor:
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): Një rrugë e thjeshtë sonokimike me një hap drejt nanogrimcave polimerike funksionale me zgjatime fijore. Soft Matter, 6, 2010. 2392–2395.

HiPco-SWCNTs

Zbatimi i ultratingujve:
Dispergimi i HiPco-SWCNTs me UP400S: Në një flakon prej 5 mL, 0,5 mg HiPcoTM SWCNTs të oksiduara (0,04 mmol karbon) u pezulluan në 2 mL ujë të dejonizuar me anë të një procesori me ultratinguj UP400S për të përftuar një suspension me ngjyrë të zezë (0,25 mg/mL SWCNTs). Këtij suspensioni iu shtuan 1,4 μL tretësirë PDDA (20 wt./%, masë molekulare = 100 000–200 000) dhe përzierja u përzie me vorbull për 2 minuta. Pas një trajtimi shtesë me ultratinguj në një banjë uji për 5 minuta, suspensioni i nanotubave u centrifugua në 5000g për 10 minuta. Supernatanti u mor për matje AFM dhe më pas u funksionalizua me siRNA.
Pajisja e rekomanduar:
UP400S
Referenca/ Punimi shkencor:
Jung, A. (2007): Materiale funksionale të bazuara në nanotuba karboni. Disertacion, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

Bi qeramika e hidroksiapatitit

Zbatimi i ultratingujve:
Për sintezën e nano-HAP, në një gotë të vogël laboratorike u vendosën 40 mL tretësirë 0,32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O. Më pas, pH-ja e tretësirës u rregullua në 9,0 me afërsisht 2,5 mL hidroksid amoni. Tretësira më pas u trajtua me ultratinguj me procesorin UP50H (50 W, 30 kHz), të pajisur me sonotrodën MS7 (diametri i sondës 7mm), të vendosur në amplitudën maksimale prej 100% për 1 orë. Në fund të orës së parë, 60 mL tretësirë 0,19M [KH₂PO₄] iu shtuan më pas ngadalë, pikë pas pike, tretësirës së parë, ndërkohë që ajo i nënshtrohej një ore të dytë rrezatimi me ultratinguj. Gjatë procesit të përzierjes, vlera e pH-së u kontrollua dhe u mbajt në 9, ndërsa raporti Ca/P u mbajt në 1,67. Tretësira më pas u filtrua duke përdorur centrifugimin (~2000 g), pas të cilit precipitati i bardhë i përftuar u nda në një numër mostrash për trajtim termik. U përgatitën dy grupe mostrash, i pari me dymbëdhjetë mostra për trajtim termik në furrë tubulare dhe i dyti me pesë mostra për trajtim me mikrovalë
Pajisja e rekomanduar:
UP50H
Referenca/ Punimi shkencor:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): Ndikimi termik dhe i ultratingujve në formimin e bioqeramikës së hidroksiapatitit në shkallë nanometrike. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083–2095.

Hidroksiapatit kalciumi me madhësi grimcash të zvogëluar dhe i disperguar me ultratinguj

Nanogrimca inorganike të WS₂ të ngjashme me fulerenin

Zbatimi i ultratingujve:
Trajtimi me ultratinguj gjatë elektrodepozitimit të nanogrimcave inorganike të WS₂ të ngjashme me fulerenin (IF) në një matricë nikeli çon në përftimin e një veshjeje më uniforme dhe kompakte. Për më tepër, përdorimi i ultratingujve ka një ndikim të konsiderueshëm në përqindjen në masë të grimcave të përfshira në depozitën metalike. Kështu, përmbajtja në wt.% e grimcave IF-WS₂ në matricën e nikelit rritet nga 4,5 wt.% (në shtresat e formuara vetëm me përzierje mekanike) në rreth 7 wt.% (në shtresat e përgatitura me trajtim me ultratinguj në 30 W cm^-2 të intensitetit të ultratingujve).
Veshjet nanokompozite Ni/IF-WS₂ u depozituan elektrolitikisht nga një banjë standarde nikeli e tipit Watts, së cilës iu shtuan nanogrimca IF-WS₂ (fulerene inorganike-WS₂) të cilësisë industriale.
Për eksperimentin, IF-WS₂ iu shtua elektroliteve të nikelit të tipit Watts dhe suspensionet u përzien intensivisht me një përzierës magnetik (300 rpm) për të paktën 24 h në temperaturën e dhomës përpara eksperimenteve të bashkëdepozitimit. Menjëherë përpara procesit të elektrodepozitimit, suspensionet iu nënshtruan një paratrajtimi me ultratinguj për 10 min. për të shmangur aglomerimin. Për rrezatimin me ultratinguj, një pajisje me sondë UP200S e pajisur me sonotrodën S14 (diametri i majës 14 mm) u vendos në amplitudën 55%.
Për eksperimentet e bashkëdepozitimit u përdorën qeliza cilindrike prej qelqi me vëllime 200 mL. Veshjet u depozituan mbi katoda të sheshta prej çeliku tregtar me përmbajtje të ulët karboni (klasa St37), me sipërfaqe 3cm². Anoda ishte një fletë nikeli të pastër (3cm²) e vendosur anash enës, përballë katodës. Distanca ndërmjet anodës dhe katodës ishte 4cm. Nënshtresave iu hoqën yndyrat, u shpëlanë me ujë të distiluar të ftohtë, u aktivizuan në një tretësirë HCl 15% (1 min.) dhe u shpëlanë përsëri me ujë të distiluar. Bashkëdepozitimi elektrolitik u krye me një dendësi konstante të rrymës prej 5,0 A dm^-2 për 1 h duke përdorur një burim ushqimi me rrymë të vazhduar (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350). Për të ruajtur një përqendrim uniform të grimcave në të gjithë vëllimin e tretësirës, gjatë procesit të elektrodepozitimit u përdorën dy metoda përzierjeje: përzierja mekanike me një përzierës magnetik (ω = 300 rpm) të vendosur në fund të qelizës dhe trajtimi me ultratinguj me pajisjen ultrasonike të tipit sondë UP200S. Sonda ultrasonike (sonotroda) u zhyt drejtpërdrejt në tretësirë nga lart dhe u pozicionua me saktësi ndërmjet elektrodës së punës dhe kundërelektrodës, në mënyrë që të mos kishte ekranim. Intensiteti i ultratingujve të drejtuar në sistemin elektrokimik u ndryshua duke kontrolluar amplitudën e ultratingujve. Në këtë studim, amplituda e dridhjeve u rregullua në 25, 55 dhe 75% në regjim të vazhdueshëm, që korrespondonin me një intensitet ultrasonik prej 20, 30 dhe 40 W cm^-2 përkatësisht, të matur me një procesor të lidhur me një matës të fuqisë ultrasonike (Hielscher Ultrasonics). Temperatura e elektrolitit u mbajt në 55◦C duke përdorur një termostat. Temperatura u mat para dhe pas çdo eksperimenti. Rritja e temperaturës për shkak të energjisë ultrasonike nuk i tejkaloi 2–4◦C. Pas elektrolizës, mostrat u pastruan me ultratinguj në etanol për 1 min. për të larguar nga sipërfaqja grimcat e adsorbuara dobët.
Rekomandimi për pajisjen:
UP200S me brirë ultrasonik / sonotrodë S14
Referenca/ Punimi kërkimor:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): Bashkëdepozitimi i nanogrimcave inorganike WS2 të ngjashme me fulerenet në një matricë nikeli të elektrodepozituar nën ndikimin e përzierjes ultrasonike. Electrochimica Acta 114, 2013. 859–867.

Sinteza e lateksit

Zbatimi i ultratingujve:
Përgatitja e lateksit P(St-BA)
Grimcat e lateksit P(St-BA) poli(stiren-r-akrilat butili) P(St-BA) u sintetizuan me polimerizim në emulsion në praninë e lëndës sipërfaqësisht aktive DBSA. Fillimisht, 1 g DBSA u tret në 100 mL ujë në një balonë me tri gryka dhe vlera e pH-së së tretësirës u rregullua në 2,0. Monomerët e përzier prej 2,80 g St dhe 8,40 g BA me iniciatorin AIBN (0,168 g) u derdhën në tretësirën e DBSA-së. Emulsioni vaj/në ujë (O/W) u përgatit me përzierje magnetike për 1 h, e ndjekur nga trajtimi me ultratinguj me një UIP1000hd të pajisur me brirë ultrasonik (sondë/ sonotrodë) për 30 min të tjera në banjën me akull. Së fundi, polimerizimi u krye në 90degC në një banjë vaji për 2 h nën atmosferë azoti.
Rekomandimi për pajisjen:
UIP1000hd
Referenca/ Punimi kërkimor:
Prodhimi i filmave përçues fleksibël të përftuar nga poli(3,4-etilendioksitiofen)epoli(acid stirensulfonik) (PEDOT:PSS) mbi nënshtresën prej tekstilesh të paendura. Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
Klikoni këtu për të lexuar më shumë rreth sintezës së lateksit me ultratinguj!

Largimi i plumbit (shpëlarja ekstraktuese me ultratinguj)

Zbatimi i ultratingujve:
Shpëlarja ekstraktuese me ultratinguj e plumbit nga toka e ndotur:
Eksperimentet e shpëlarjes ekstraktuese me ultratinguj u kryen me një pajisje ultrasonike UP400S me një sondë ultrasonike prej titani (diametër 14mm), e cila punon me një frekuencë prej 20kHz. Sonda ultrasonike (sonotroda) u kalibrua në mënyrë kalorimetrike me intensitetin ultrasonik të vendosur në 51 ± 0,4 W cm^-2 për të gjitha eksperimentet e shpëlarjes ekstraktuese me ultratinguj. Eksperimentet e shpëlarjes ekstraktuese me ultratinguj u mbajtën në temperaturë të kontrolluar duke përdorur një qelizë qelqi me fund të sheshtë dhe me këmishë në 25 ± 1°C. Tri sisteme u përdorën si tretësira për shpëlarjen ekstraktuese të tokës (0,1L) nën trajtim me ultratinguj: 6 mL tretësirë acidi acetik me përqendrim 0,3 mol L^-2 (pH 3,24), tretësirë acidi nitrik 3% (v/v) (pH 0,17) dhe një tampon acidi acetik/acetati (pH 4,79), i përgatitur duke përzier 60mL acid acetik me përqendrim 0,3 mol L^-1 me 19 mL tretësirë me përqendrim 0,5 mol L^-1 NaOH. Pas procesit të shpëlarjes me ultratinguj, mostrat u filtruan me letër filtri për të ndarë tretësirën e shpëlarjes nga toka, më pas u krye elektrodepozitimi i plumbit nga tretësira e shpëlarjes dhe tretja kimike e tokës pas aplikimit të ultratingujve.
Është vërtetuar se ultratingujt janë një mjet i vlefshëm për përmirësimin e shpëlarjes së plumbit nga toka e ndotur. Ultratingujt janë gjithashtu një metodë efektive për largimin pothuajse të plotë të plumbit të shpëlashëm nga toka, duke e bërë tokën shumë më pak të rrezikshme.
Rekomandimi për pajisjen:
UP400S me sonotrodën H14
Referencë/ Punim shkencor:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Shpëlarja me ultratinguj dhe trajtimi elektrokimik të kombinuar për largimin e plumbit nga toka. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195-199.

Përgatitja e suspensioneve të nanogrimcave

Aplikimi i ultratingujve:
Për përgatitjen e suspensioneve të nanogrimcave u përdorën pluhura nTiO2 pa veshje (5nm sipas mikroskopisë elektronike të transmetimit (TEM)) dhe nZnO pa veshje (20nm sipas TEM), si dhe nTiO2 të veshura me polimer (3–4nm sipas TEM) dhe nZnO të veshura me polimer (3–9nm sipas TEM). Forma kristalore e nanogrimcave ishte anatazë për nTiO2 dhe amorfe për nZnO.
U peshuan 0,1 g pluhur nanogrimcash në një gotë kimike 250mL që përmbante disa pika ujë të dejonizuar (DI). Nanogrimcat më pas u përzien me një spatulë prej çeliku të pandryshkshëm dhe gota kimike u mbush deri në 200 mL me ujë DI, u përzie dhe më pas u trajtua me ultratinguj për 60 sek. në amplitudë 90% me pajisjen e Hielscher UP200S për përpunim ultrasonik, duke përftuar një suspension bazë prej 0,5 g/L. Të gjitha suspensionet bazë u ruajtën për një maksimum prej dy ditësh në 4°C.
Rekomandimi për pajisjen:
UP200S ose UP200St
Referencë/ Punim shkencor:
Petosa, A. R. (2013): Transporti, depozitimi dhe agregimi i nanogrimcave të oksideve metalike në mjedise poroze granulare të ngopura: roli i kimisë së ujit, sipërfaqes së kolektorit dhe veshjes së grimcave. Disertacion, McGill University Montreal, Quebec, Canada 2013. 111-153.
Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth dispergimit të nanogrimcave me ultratinguj!

Precipitimi i nanogrimcave të magnetitit

Aplikimi i ultratingujve:
Nanogrimcat e magnetitit (Fe₃O₄) prodhohen nëpërmjet bashkëprecipitimit të një tretësire ujore të klorurit të hekurit(III) heksahidrat dhe sulfatit të hekurit(II) heptahidrat me raport molar Fe3+/Fe2+ = 2:1. Tretësira e hekurit precipitohet përkatësisht me hidroksid amoni të përqendruar dhe hidroksid natriumi. Reaksioni i precipitimit kryhet nën rrezatim ultrasonik, duke i kaluar reaktantët përmes zonës së kavitacionit në dhomën e reaktorit ultrasonik me rrjedhje të vazhdueshme. Për të shmangur çdo gradient të pH-së, agjenti precipitues duhet të pompohet me tepricë. Shpërndarja e madhësisë së grimcave të magnetitit është matur duke përdorur spektroskopinë e korrelacionit të fotoneve. Përzierja e shkaktuar nga ultratingujt e zvogëlon madhësinë mesatare të grimcave nga 12–14 nm në rreth 5–6 nm.
Rekomandimi për pajisjen:
UIP1000hd me reaktor me qelizë rrjedhjeje
Referencë/ Punim shkencor:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): Precipitimi i vazhdueshëm në reaktorin ultrasonik me rrjedhje të vazhdueshme, duke marrë si shembull oksidin e hekurit-(II,III). ICVT, TU-Clausthal. Poster i paraqitur në Takimin Vjetor të GVC 2004.
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): Parametrat e funksionimit të një reaktori të vazhdueshëm të precipitimit sonokimik. Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. April 2006.
Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth precipitimit me ultratinguj!

Pluhura nikeli

Aplikimi i ultratingujve:
Përgatitja e një suspensioni pluhurash Ni me një polielektrolit në pH bazik (për të parandaluar tretjen dhe për të nxitur zhvillimin e specieve të pasuruara me NiO në sipërfaqe), polielektrolit me bazë akrilike dhe hidroksid tetrametilamoni (TMAH).
Rekomandimi për pajisjen:
UP200S
Referencë/ Punim shkencor:
Mora, M.; Lennikov, V.; Amaveda, H.; Angurel, L. A.; de la Fuente, G. F.; Bona, M. T.; Mayoral, C.; Andres, J. M.; Sanchez-Herencia, J. (2009): Prodhimi i veshjeve superpërçuese mbi pllaka qeramike strukturore. Applied Superconductivity 19/ 3, 2009. 3041-3044.

PbS – Sinteza e nanogrimcave të sulfurit të plumbit

Aplikimi i ultratingujve:
Në temperaturën e dhomës, 0,151 g acetat plumbi (Pb(CH3COO)2.3H2O) dhe 0,03 g TAA (CH3CSNH2) iu shtuan 5mL të lëngut jonik, [EMIM] [EtSO4], dhe 15mL ujë të distiluar dy herë në një gotë kimike 50mL, që iu nënshtrua rrezatimit ultrasonik me një UP200S për 7 min. Maja e sondës ultrasonike/ sonotrodës S1 u zhyt drejtpërdrejt në tretësirën e reaksionit. Suspensioni i formuar me ngjyrë kafe të errët u centrifugua për të ndarë precipitatin dhe u la dy herë përkatësisht me ujë të distiluar dy herë dhe me etanol për të larguar reagentët që nuk kishin reaguar. Për të hetuar efektin e ultratingujve në vetitë e produkteve, u përgatit edhe një mostër krahasuese, duke i mbajtur parametrat e reaksionit të pandryshuar, përveç faktit që produkti përgatitet me përzierje të vazhdueshme për 24 h pa ndihmën e rrezatimit ultrasonik.
Sinteza e asistuar nga ultratingujt në lëng jonik ujor në temperaturën e dhomës u propozua për përgatitjen e nanogrimcave PbS. Kjo metodë e gjelbër, e padëmshme për mjedisin, që zhvillohet në temperaturën e dhomës, është e shpejtë dhe nuk përdor shabllone, gjë që shkurton ndjeshëm kohën e sintezës dhe shmang procedurat e ndërlikuara të sintezës. Nanogrumbujt e përftuar në këtë mënyrë shfaqin një zhvendosje jashtëzakonisht të madhe drejt blusë prej 3,86 eV, e cila mund t’i atribuohet madhësisë shumë të vogël të grimcave dhe efektit të kufizimit kuantik.
Rekomandimi i pajisjes:
UP200S
Referenca/ Punimi kërkimor:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Përgatitja dhe karakterizimi i thjeshtë i nanogrimcave PbS në temperaturën e dhomës në lëngun jonik ujor [EMIM][EtSO4] duke përdorur rrezatim ultrasonik. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

Nanotuba të pastruar

Zbatimi ultrasonik:
Nanotubat e pastruar më pas u pezulluan në 1,2-dikloroetan (DCE) nëpërmjet sonikimit me një pajisje ultrasonike me fuqi të lartë UP400S, 400W, 24 kHz) në regjim pulsues (cikle) për të përftuar një suspension me ngjyrë të zezë. Tufat e nanotubave të aglomeruar më pas u larguan në një hap centrifugimi për 5 minuta në 5000 rpm.
Rekomandimi i pajisjes:
UP400S
Referenca/ Punimi kërkimor:
Witte, P. (2008): Fulerenet amfifile për zbatime biomjekësore dhe optoelektronike. Disertacion, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

Kompozit SAN/CNTs

Zbatimi ultrasonik:
Për të disperguar CNTs në matricën SAN, u përdor një Hielscher UIS250V me sonotrodë për sonikim me sondë. Fillimisht, CNTs u disperguan në 50mL ujë të distiluar nëpërmjet sonikimit për rreth 30 min. Për të stabilizuar tretësirën, u shtua SDS në raportin ~1% të tretësirës. Më pas, dispersioni ujor i përftuar i CNTs u bashkua me suspensionin e polimerit dhe u përzie për 30 min. me përzierësin mekanik Heidolph RZR 2051, dhe pastaj u sonikua sërish për 30 min. Për analizë, dispersionet SAN që përmbanin përqendrime të ndryshme të CNTs u derdhën në kallëpe Teflon dhe u thanë në temperaturën e ambientit për 3–4 ditë.
Rekomandimi i pajisjes:
UIS250v
Referenca/ Punimi kërkimor:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): Nanokompozite stiren–akrilat/nanotuba karboni: vetitë mekanike, termike dhe elektrike. Në: Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 61/ 3, 2012. 172–177.

Nanopluhur karbidi silici (SiC)

Zbatimi ultrasonik:
Nanopluhuri i karbidit të silicit (SiC) u deaglomerua dhe u shpërnda në tretësirën e bojës në tetrahidrofuran duke përdorur një procesor ultrasonik Hielscher UP200S me fuqi të lartë, që punonte me një dendësi fuqie akustike prej 80 W/cm². Deagregimi i SiC u krye fillimisht në tretës të pastër me pak detergjent, pastaj u shtuan porcione të bojës. I gjithë procesi zgjati përkatësisht 30 minuta dhe 60 minuta për mostrat e përgatitura për veshje me zhytje dhe shtypje serigrafike. Gjatë trajtimit me ultratinguj u sigurua ftohja e përshtatshme e përzierjes për të shmangur vlimin e tretësit. Pas trajtimit me ultratinguj, tetrahidrofurani u avullua në një avullues rrotullues dhe përzierjes iu shtua ngurtësuesi për të arritur një viskozitet të përshtatshëm për shtypje. Përqendrimi i SiC në kompozitin e përftuar ishte 3% wt në mostrat e përgatitura për veshje me zhytje. Për shtypjen serigrafike u përgatitën dy grupe mostrash, me përmbajtje SiC prej 1 – 3% wt për provat paraprake të konsumimit dhe fërkimit dhe 1,6 – 2,4% wt për rregullimin e imët të kompoziteve në bazë të rezultateve të provave të konsumimit dhe fërkimit.
Pajisja e rekomanduar:
UP200S
Referenca/ Punimi shkencor:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): Tendosës elastik i fillit me një model jo të vazhdueshëm nanokompozit kundër konsumimit. Fibres & Textiles in Eastern Europe 17/ 1, 2009. 91–96.

SWNT – Nanotuba karboni me një mur

Zbatimi i ultratingujve:
Sinteza sonokimike: 10 mg SWNT dhe 30ml tretësirë 2%MCB 10 mg SWNT dhe 30ml tretësirë 2%MCB, UP400S Intensiteti i trajtimit me ultratinguj: 300 W/cm2, kohëzgjatja e trajtimit me ultratinguj: 5h
Pajisja e rekomanduar:
UP400S
Referenca/ Punimi shkencor:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): Një mënyrë e thjeshtë për të realizuar reaksionin kimik të nanotubave të karbonit me një mur me materiale organike duke përdorur trajtimin me ultratinguj. Nano Letters 1/ 7, 2001. 361–363.

SWCNT të tioluar

Zbatimi i ultratingujve:
25 mg SWCNT të tioluar (2,1 mmol karbon) u pezulluan në 50 mL ujë të dejonizuar duke përdorur një procesor me ultratinguj 400W (UP400S). Më pas, suspensioni iu shtua tretësirës së sapopërgatitur të Au(NP) dhe përzierja u trazua për 1h. Au(NP)-SWCNT u nxorën me mikrofiltrim (nitrat celuloze) dhe u lanë mirë me ujë të dejonizuar. Filtrati kishte ngjyrë të kuqe, pasi Au(NP) e vogla (diametri mesatar ≈ 13 nm) mund të kalonin në mënyrë efektive përmes membranës së filtrit (madhësia e poreve 0,2μm).
Pajisja e rekomanduar:
UP400S
Referenca/ Punimi shkencor:
Jung, A. (2007): Materiale funksionale të bazuara në nanotuba karboni. Disertacion, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / perlit – material kompozit

Zbatimi i ultratingujve:
Materialet kompozite TiO2 /perlit u përgatitën si më poshtë. Fillimisht, 5 mL izopropoksid titani (TIPO), Aldrich 97%, u tretën në 40 mL etanol, Carlo Erba, dhe u trazuan për 30 min. Pastaj u shtuan 5 g perlit dhe dispersioni u trazua për 60 min. Përzierja u homogjenizua më tej duke përdorur sonikatorin me sondë UIP1000hd. U aplikua një energji totale hyrëse prej 1 Wh gjatë një kohe trajtimi me ultratinguj prej 2 min. Në fund, suspensioni i dendur u hollua me etanol për të përftuar 100 mL suspension dhe lëngu i përftuar u emërtua tretësirë pararendëse (PS). PS e përgatitur ishte gati për t’u përpunuar në sistemin e pirolizës me spërkatje në flakë.
Pajisja e rekomanduar:
UIP1000hd
Referenca/ Punimi shkencor:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): Sinteza në një hap e kompoziteve TiO2/perlit me pirolizë me spërkatje në flakë dhe sjellja e tyre fotokatalitike. International Journal of Photoenergy 2013.

Ultratingujt e fuqishëm të transmetuar në lëngje gjenerojnë kavitacion intensiv. Efektet ekstreme të kavitacionit krijojnë suspensione të dendura pluhurash të imët me madhësi grimcash në intervalin nënmikronik dhe nanometrik. Për më tepër, sipërfaqja e grimcave aktivizohet. Goditjet nga mikrorrymat dhe valët goditëse, si dhe përplasjet ndërmjet grimcave, kanë efekte të konsiderueshme në përbërjen kimike dhe morfologjinë fizike të lëndëve të ngurta, të cilat mund të rrisin në mënyrë drastike reaktivitetin kimik si të polimereve organike, ashtu edhe të lëndëve të ngurta inorganike.

“Kushtet ekstreme brenda flluskave që shemben prodhojnë specie kimike shumë reaktive që mund të përdoren për qëllime të ndryshme, për shembull, për nisjen e polimerizimit pa shtuar iniciatorë. Si një shembull tjetër, dekompozimi sonokimik i prekursorëve organometalikë të avullueshëm në tretës me pikë të lartë vlimi prodhon materiale të nanostrukturuara në forma të ndryshme me aktivitete të larta katalitike. Metalet, aliazhet, karbidet dhe sulfidet e nanostrukturuara, koloidet me përmasa nanometrike dhe katalizatorët e nanostrukturuar mbi mbartës mund të përgatiten të gjithë me këtë metodë të përgjithshme.”

[Suslick/ Price 1999: 323]

Literaturë/Referenca

• Suslick, K. S.; Price, G. J. (1999): Zbatimet e ultratingujve në kiminë e materialeve. Annu. Rev. Mater. Sci. 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): CrPS4 i eksfoliuar me fotopërçueshmëri premtuese. Small Vëll.16, Nr.1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentimi i kristaleve molekulare. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Ndikimi termik dhe ultrasonik në formimin e bi qeramikës së hidroksiapatitit me përmasa nanometrike. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.