Teknologjia e ultrazërit Hielscher

Sinteza tejzanor e Nanodiamonds

  • Për shkak të forcës së saj të fuqishme cavitational, ultratinguj pushtet është një teknik premtues për të prodhuar diamante micron dhe nano-sized nga grafit.
  • Diamantet mikro dhe nano-kristaline mund të sintetizohen duke sonicating një pezullim të grafit në lëngun organik në presionin atmosferik dhe temperaturën e dhomës.
  • Tejzanor është gjithashtu një mjet i dobishëm për post-përpunimin e diamante të sintetizuara nano, si shpërndan ultrasonication, deagglomerates dhe functionalizes grimcat nano shumë efektive.

Ultrasonics për Nanodiamond Mjekimi

Nanodiamonds (të quajtur edhe diamante detonimi (DND) ose diamante ultradispersed (UDD)) janë një formë e veçantë e nanomaterialeve të karbonit të dalluara nga karakteristikat unike - të tilla si grilë strukturë, e madhe e saj sipërfaqe, si dhe unike optik dhe magnetik pronat - dhe aplikimet e jashtëzakonshme. Vetitë e grimcave ultradispersed bëjnë këto materiale komponime të reja për krijimin e materialeve të reja me funksione të jashtëzakonshme. Madhësia e grimcave të diamantit në blozë është rreth 5nm.

Sinteza tejzanor e Nanodiamonds

Nën forca intensive, të tilla si sonication ose detonation, grafit mund të transformohet në diamant.

Ultrasonically Synthesized Nanodiamonds

Sinteza e diamanteve është një fushë e rëndësishme kërkimore në lidhje me interesat shkencore dhe komerciale. Procesi i përdorur zakonisht për sintezën e grimcave diamanti mikro-kristaline dhe nano-kristaline është teknikë e lartë e presionit të lartë të temperaturës (HPHT). Me këtë metodë, presioni i kërkuar i procesit prej dhjetëra mijëra atmosferash dhe temperaturat prej më shumë se 2000K gjenerohen për të prodhuar pjesën kryesore të furnizimit në mbarë botën me diamant industrial. Për transformimin e grafit në diamant, në përgjithësi kërkohen presione të larta dhe temperatura të larta, dhe katalizatorët përdoren për të rritur prodhimin e diamantit.
Këto kërkesa të nevojshme për transformim mund të gjenerohen në mënyrë shumë efikase duke përdorur Ultratinguj me fuqi të lartë (= frekuencë e ulët, ultratinguj me intensitet të lartë):

cavitation tejzanor

Ultratinguj në lëngje shkakton efektet shumë ekstreme në vend. Kur sonicating lëngjet me intensitete të larta, valët e zërit që propagandojnë në media të lëngshme të rezultojë në alternimin e cikleve të presionit të lartë (compression) dhe presionit të ulët (rarefaction), me norma në varësi të frekuencës. Gjatë ciklit të presionit të ulët, valët me ultratinguj me intensitet të lartë krijojnë flluska të vogla vakumi ose zbrazëti në lëng. Kur flluska të arrijë një volum në të cilin ata nuk mund të absorbojnë më shumë energji, ato kolaptohen me dhunë gjatë një cikli të presionit të lartë. Ky fenomen quhet cavitation. Gjatë implosionit arrihen temperatura shumë të larta (afërsisht 5.000K) dhe presione (afërsisht 2.000atm) në nivel lokal. Implosioni i flluskës së cavitation gjithashtu rezulton në avionë të lëngshëm deri në shpejtësinë 280m / s. (Suslick 1998) Është e qartë se mikro- dhe nano-kristalor diamante mund të sintetizohen në fushën e tejzanor cavitation.

Kërkesë informacioni





Procedura tejzanor për sintezën e nanodiamonds

Në fakt, studimi i Khachatryan et al. (2008) tregon se microcrystals diamant gjithashtu mund të sintetizohet nga ultrasonication e një pezullimi të grafit në lëngun organik në presionin atmosferik dhe temperaturën e dhomës. Si lëngun e kavitacionit, një formulë e oligomereve aromatike është zgjedhur për shkak të presionit të ulët të avullit të ngopur dhe temperaturës së tij të vlimit të lartë. Në këtë lëng, pluhur të veçantë të pastër grafit – me grimca në varg midis 100-200 μm - është pezulluar. Në eksperimentet e Kachatryan et al., Raporti i peshës solide-fluide ishte 1: 6, densiteti i lëngut të kavitacionit ishte 1.1g cm-3 në 25 ° C. Intensiteti maksimal tejzanor në sonoreaktorin ka qenë 75-80W cm-2 që korrespondon me një amplitudë presioni të shëndoshë prej 15-16 bar.
Është arritur afërsisht një konvertim 10% grafit-diamant. Diamantët ishin gati mono-shpërndara me një madhësi shumë të mprehtë, të projektuar mirë në rangun e 6 ose 9μm ± 0.5μm, me kub, kristalor morfologjia dhe pastërti të lartë.

Diamante të sintetizuara ultrasonically (imazhe SEM): Ultratinguj me fuqi të lartë siguron energjinë e nevojshme për të nxitur nanodiamonds' synthsis

Imazhet SEM të diamanteve të sintetizuara ultrasonically: fotot (a) dhe (b) tregojnë seri mostër 1, (c) dhe (d) seri mostër 2. [Khachatryan et al. 2008]

The shpenzimet e mikro- dhe nanodiamonds të prodhuara nga kjo metodë vlerësohet të jetë konkurrues me procesin e lartë të presionit të lartë të temperaturës (HPHT). Kjo e bën ultrazërit një alternativë inovative për sintezën e mikro- dhe nano-diamanteve (Khachatryan et al. 2008), sidomos pasi procesi i prodhimit të nanodiamonds mund të optimizohet nga hetimet e mëtejshme. Shumë parametra të tillë amplitudë, presion, temperaturën, lëngun e kavitacionit dhe përqendrimin duhet të ekzaminohen me saktësi për të zbuluar vendin e ëmbël të sintezës ultratinguj nanodiamond.
Nga rezultatet e arritura në sintetizimin e nanodiamonds, gjeneruar më tej ultrasonically cavitation ofron potencialin për sintezën e përbërësve të tjerë të rëndësishëm, siç janë nitridi i boronit, nitridi i karbonit etj. (Khachatryan et al. 2008)
Më tej, duket të jetë e mundur të krijohen nanoviret e diamanteve dhe nanorodet nga nanotubet e karbonit me shumë mure (MWCNT) nën rrezatim tejzanor. Nanowires Diamond janë analoge një dimensionale të diamantit pjesa më e madhe. Për shkak të modulit të tij të lartë elastik, raporti forcë-peshë dhe lehtësia relative me të cilën mund të funksionalizohen sipërfaqet e saj, diamanti është gjetur si materiali optimal për dizenjime nanomechanike. (Sun et al. 2004)

Tejzanor Shpërndarja e Nanodiamonds

Siç është përshkruar tashmë, shpërndarja dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave në mjedis janë të domosdoshme për shfrytëzimin e suksesshëm të karakteristikave unike të nanodiamonds.
dispersion dhe Deagglomeration nga ultrasonication janë rezultat i tejzanor cavitation. Kur ekspozimi i lëngjeve në ultratinguj, valët e zërit që përhapen në rezultatin e lëngjeve në ciklet alternuara të presionit të lartë dhe presionit të ulët. Kjo vlen stres mekanik mbi forcat tërheqëse midis grimcave individuale. Cavitation tejzanor në lëngje shkakton avionët lëngshme me shpejtësi të lartë deri në 1000km / hr (rreth 600mph). Nxjerrja e këtyre avionëve lëngon në presion të lartë mes grimcave dhe i ndan ato nga njëri-tjetri. Grimcat më të vogla janë përshpejtuar me avionët e lëngshëm dhe përplasen me shpejtësi të lartë. Kjo e bën ultrazërit një mjet efektiv për shpërndarjen, por edhe për bluarje i mikron madhësi dhe nën grimca mikron madhësisë.
Për shembull, nanodiamonds (madhësia mesatare prej rreth 4nm) dhe plastik mund të shpërndahen në ciklohekzanë për të marrë një përbërje të veçantë. Në studimin e tyre, Chipara et al. (2010) kanë përgatitur kompozime të polistirenit dhe nanodiamonds, që përmbajnë nanodiamonds në një distancë midis 0 dhe 25% të peshës. Për të marrë një të barabartë dispersion, ata sonicated zgjidhje për 60 min me Hielscher's UIP1000hd (1kW).

Funksionalizimi ultrasonically i ndihmës i Nanodiamonds

Për funksionalizimin e sipërfaqes së plotë të çdo grimcave me madhësi nano, sipërfaqja e grimcave duhet të jetë e disponueshme për reaksion kimik. Kjo do të thotë që nevojitet një shpërndarje e drejtë dhe e mirë, pasi grimcat e shpërndara mirë janë të rrethuara nga një shtresë kufiri molekulash të tërhequr në sipërfaqen e grimcave. Për të marrë grupe të reja funksionale në sipërfaqen e nanodiamonds, kjo shtresë kufiri duhet të thyhet ose hiqet. Ky proces i thyerjes dhe heqjes së shtresës kufitare mund të kryhet nga ultrasonics.
Ultratinguj të futur në lëngje gjeneron efekte të ndryshme ekstreme të tilla si cavitation, në nivel lokal temperaturë shumë të lartë deri në 2000K dhe avionët e lëngshëm deri në 1000km / orë. (Suslick 1998) Me anë të këtyre faktorëve të stresit, forcat tërheqëse (p.sh. forcat Van der Waal) mund të kapërcehen dhe molekulat funksionale të mbarten në sipërfaqen e grimcave për t'u funksionalizuar, p.sh. sipërfaqja e nanodiamonds.

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

Skema 1: Grafika e deagglomerimit në vend dhe funksionalizimi i sipërfaqes së nanodiamonds (Liang 2011)

Eksperimentet me trajtimin e dezintegrimit të zërit të ndihmuar nga bead-i (BASD) kanë treguar rezultate premtuese për funcionalizimin sipërfaqësor të nanodiamonds gjithashtu. Në këtë mënyrë, rruaza (p.sh. rruaza qeramike me madhësi të vogla të tilla si rruaza ZrO2) janë përdorur për të zbatuar pajisjet tejzanor cavitational forcat mbi grimcat nanodiamond. Deagglomeration ndodh për shkak të përplasjes interparticular midis grimcave nanodiamond dhe ZrO2 rruaza.
Për shkak të disponueshmërisë më të mirë të sipërfaqes së grimcave, për reaksionet kimike të tilla si reduktimi boran, arilimi ose silanizimi, rekomandohet një pre-trajtim tejzanor ose BASD (dezintegrimi i zërit me ndihmën e bead-ndihmës) për qëllimin e shpërndarjes. Nga tejzanor shpërndarë dhe Deagglomeration reagimi kimik mund të vazhdojë shumë më tepër.

Kur ultratinguj me fuqi të ultë dhe me frekuencë të ulët futen në një medium të lëngët, gjenerohet cavitation.

Caviatimi tejzanor rezulton në ndryshime ekstreme të temperaturës dhe presionit dhe avionëve të lëngshëm me shpejtësi të lartë. Në këtë mënyrë, ultratingulli i energjisë është një metodë e suksesshme e përpunimit për përzierjen dhe bluarjen e aplikacioneve.

Na kontaktoni / kërkoni më shumë informacion

Bisedoni me ne në lidhje me kërkesat tuaja të përpunimit. Ne do të rekomandojë më të përshtatshme instalimit dhe përpunimit parametrat për projektin tuaj.





Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


Letërsi / Referencat

  • Chipara, AC et al .: Vetitë termike të grimcave nanodiamond shpërndarë në plastik. HESTEC 2010.
  • El-Say, KM: Nanodiamonds si një sistem i shpërndarjes së drogës: Aplikimi dhe perspektiva. Në J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; f. 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et al .: Transformimi i grafit-diamit i shkaktuar nga cavitation tejzanor. Në: Diamond & Materialet përkatëse 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A .: Struktura dhe reaktiviteti i diamantit nanoscale. Në: J Mater Chem 18, 2008; f. 1485-1492.
  • Liang, Y .: Deagglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung von Metodat nanodiamant termochemischer und mechanochemischer Methoden. Disertacioni Julius-Maximilian-Universität Würzburg 2011.
  • Osawa, E .: Monodispers grimcat e vetme nanodiamond. Në: Pure Appl Chem 80/7, 2008; f. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. dhe të tjerët: Avantazhi i përbërjeve të polimerit me thërrmijat detonuese Nanodiamond për aplikimet mjekësore. Në: Në Biomimetikë; f. 298-320.
  • Sun, L .; Gong, J .; Zhu, D .; Zhu, Z .; Ai, S .: Diamond Nanorods nga Nanotubet e karbonit. Në: Materiale të Avancuara 16/2004. fq. 1849-1853.
  • Suslick, KS: Kirk-Othmer Enciklopedia e Teknologjisë Kimike. Ed. J. Wiley & Bijtë: Nju Jork; 26, 1998; f. 517-541.

Nanodiamonds – Përdorimi dhe Aplikimet

Kokrilat nanodiamond janë të paqëndrueshme për shkak të potencialit të tyre zeta. Në këtë mënyrë, ata kanë tendencë të formojnë agregate. Një aplikim i përbashkët i nanodiamonds është përdorimi në gërryese, mjetet e prerjes dhe lustrimit dhe mbytet e nxehtësisë. Një tjetër përdorim i mundshëm është aplikimi i nanodiamonds si bartës i barnave për komponentët aktivë farmaceutike (p.sh. Pramatarova). nga ultrasonication, së pari nanodiamonds mund të sintetizohen nga grafit dhe së dyti, nanodiamondet që rëndojnë duke u prirur në aglomerim mund të jenë në mënyrë të barabartë të shpërndara në media të lëngëta (p.sh. për të formuluar një agjent lustrues).