Нанодијаманти дисперговани у воденој суспензији са сонификацијом
Нанодијамантске дисперзије су ефикасне и брзо произведене коришћењем ултразвучних дисперзатора. Ултразвучна деагрегација и дисперзија нанодијаманата може се поуздано извести у воденој суспензији. Техника ултразвучне дисперзије користи со за модификацију пХ и стога је лака, јефтина техника без загађивача, која се лако може користити у индустријском обиму.
Како функционише ултразвучно млевење и дисперзија нанодијаманата?
Ултразвучна дисперзија користи саме нанодијаманте као медијум за млевење. Акустична кавитација генерисана ултразвучним таласима велике снаге ствара проток течности велике брзине. Ове течне струје убрзавају честице (нпр. дијаманте) у суспензији тако да се честице сударају брзином до 280 км/с и разбијају се у ситне честице нано величине. Ово чини ултразвучно млевење и дисперзију лаком, јефтином техником без загађивача, која поуздано деагломерира нанодијамант у честице нано величине стабилне у воденом колоидном раствору у широком пХ опсегу. Со (натријум хлорид) се користи за стабилизацију нанодијаманата у воденој суспензији.
- високоефикасна дисперзија нано-величине
- Рапид
- нетоксичан, без растварача
- нема нечистоћа које је тешко уклонити
- уштеда енергије и трошкова
- линеарну скалабилност на било коју величину производње
- еколошки
Ултразвучно глодање нанодијаманта је одлично за млинове за перле
Ултрасоникатори типа сонде су високо ефикасни млинови и успостављена су техника млевења за масовну производњу суспензија нанодијаманата у индустријском обиму. Пошто ултразвучни млинови користе нанодијаманте као медијум за млевење, контаминација кроз медијум за млевење, на пример од зрна цирконијума, је потпуно избегнута. Уместо тога, ултразвучне кавитационе силе убрзавају честице тако да се нанодијаманти насилно сударају једни са другима и распадају до уједначене нано-величине. Овај ултразвучно индуковани судар између честица је високо ефикасан и поуздан метод за производњу равномерно распоређених нанодисперзија.
Метода ултразвучне дисперзије и деагрегације користи адитиве растворљиве у води, нетоксичне и не-контаминирајуће, као што су натријум хлорид или сахароза за регулацију пХ и стабилизацију ултразвучне дисперзије. Ове кристалне структуре натријум хлорида или сахарозе делују додатно као медијум за млевење и тиме подржавају поступак ултразвучног млевења. Када је процес млевења завршен, ови адитиви се могу лако уклонити једноставним испирањем водом, што је изузетна предност у односу на процесне керамичке перле. Традиционално млевење перли као што су атритори користе нерастворљиве керамичке медије за млевење (нпр. куглице, перле или перле), чији абразивни остаци контаминирају коначну дисперзију. Уклањање контаминације изазване медијумом за млевење укључује сложену накнадну обраду и дуготрајно је и скупо.
Пример протокола за ултразвучну дисперзију нанодијаманата
Ултразвучна деагрегација нанодијаманата у води уз помоћ соли:
Мешавина од 10 г натријум хлорида и 0,250 г праха нанодијаманта је накратко млевена ручно помоћу порцеланског малтера и тучка и стављена у стаклену бочицу од 20 мЛ заједно са 5 мЛ ДИ воде. Припремљени узорак је обрађен ултразвуком помоћу сонде у трајању од 100 минута при 60% излазне снаге и 50% радног циклуса. После ултразвучне обраде, узорак је подједнако подељен између две пластичне Фалцон центрифугалне епрувете од 50 мЛ и диспергован у дестилованој води до 100 мЛ укупне запремине (2 × 50 мЛ). Сваки узорак је затим центрифугиран коришћењем Еппендорф центрифуге 5810-Р на 4000 рпм и 25°Ц током 10 минута, а бистри супернатант је одбачен. Влажни НД преципитати су затим поново дисперговани у дестилованој води (100 мЛ укупне запремине) и центрифугирани други пут на 12000 рпм и 25 °Ц током 1 х. Поново је бистри супернатант одбачен и влажни преципитати нанодијаманта су поново дисперговани, овог пута у 5 мЛ дестиловане воде ради карактеризације. Стандардни АгНО3 тест је показао потпуно одсуство Цл− у ултразвучно деаггрегираним нанодијамантима потпомогнутим соли, два пута испраним дестилованом водом као што је горе описано. Након испаравања воде из узорака, уочено је формирање црних чврстих нанодијамантских „чипова“ са приносом од ∼200 мг или 80% почетне масе нанодијаманта. (погледајте слику испод)
(уп. Турцхениук ет ал., 2016)
Ултрасоникатори високих перформанси за нанодијамантске дисперзије
Хиелсцхер Ултрасоницс дизајнира, производи и дистрибуира ултразвучну опрему за млевење и распршивање високих перформанси за тешке примене као што је производња нанодијамантских суспензија, медија за полирање и нанокомпозита. Хиелсцхер ултрасоникатори се користе широм света за дисперговање наноматеријала у водене колоидне суспензије, полимере, смоле, премазе и друге материјале високих перформанси.
Хиелсцхер ултразвучни дисперзатори су поуздани и ефикасни у обради ниске до високе вискозности. У зависности од улазних материјала и циљане коначне величине честица, ултразвучни интензитет се може прецизно подесити за оптималне резултате процеса.
За обраду вискозних паста, наноматеријала и високих концентрација чврстих материја, ултразвучни дисперзер мора бити способан да производи континуирано високе амплитуде. Хиелсцхер Ултрасоницс’ индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома високе амплитуде у непрекидном раду под пуним оптерећењем. Амплитуде до 200 µм могу се лако покренути у раду 24/7. Могућност рада ултразвучног дисперзатора при великим амплитудама и прецизног подешавања амплитуде је неопходна да би се прилагодили ултразвучни процесни услови за оптималну формулацију високо пуњених нано-муљина, нано-ојачаних полимерних смеша и нанокомпозита.
Поред ултразвучне амплитуде, притисак је још један веома важан параметар процеса. Под повишеним притисцима појачава се интензитет ултразвучне кавитације и њене смичне силе. Хиелсцхер-ови ултразвучни реактори могу бити под притиском чиме се добијају интензивирани резултати соникације.
Праћење процеса и снимање података су важни за континуирану стандардизацију процеса и квалитет производа. Сензори притиска и температуре који се могу прикључити на ултразвучни генератор за праћење и контролу процеса ултразвучне дисперзије. Сви важни параметри обраде као што су ултразвучна енергија (нето + укупно), температура, притисак и време се аутоматски протоколирају и чувају на уграђеној СД картици. Приступањем аутоматски снимљеним подацима процеса, можете ревидирати претходне резултате соникације и проценити резултате процеса.
Још једна лака карактеристика је даљинско управљање претраживачем наших дигиталних ултразвучних система. Преко даљинске контроле претраживача можете покренути, зауставити, подесити и надгледати свој ултразвучни процесор на даљину са било ког места.
Контактирајте нас сада да сазнате више о нашим ултразвучним хомогенизаторима високих перформанси за млевење и нано-дисперзије!
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
---|---|---|
1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | УП100Х |
10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000хдТ |
15 до 150Л | 3 до 15 л/мин | УИП6000хдТ |
на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
на | већи | кластер оф УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Литература / Референце
- Turcheniuk, K., Trecazzi, C., Deeleepojananan, C., & Mochalin, V. N. (2016): Salt-Assisted Ultrasonic Deaggregation of Nanodiamond. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(38), 2016. 25461–25468.
- 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, Issue 1. January 9, 2020.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Mondragón Cazorla R., Juliá Bolívar J. E.,Barba Juan A., Jarque Fonfría J. C. (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology Vol. 224, 2012.