Hielscher faka'ata tekinolosia

Ultrasonic Synthesis 'o e Nanodiamonds

  • Koe'uhi ko hono lahi pea ko e cavitational 'o e malohi, ko ha malohi ko ha founga palomesi ke fakatupu micron he mo tutu'u-ngaah taiamoni mei graphite.
  • Taiamoni keipolo Micro - mo tutu'u-crystalline lava ke synthesized sonicating ha fakamavahe'i e 'uli 'o e graphite 'i ha vai koa fufulu 'i he teke malohi 'o e atmospheric mo e mafana 'o e loki.
  • Ultrasonic 'oku foki ha me'angaue 'aonga ki he ngaue ki he hili 'o e taiamoni tutu'u synthesized, to'o atu 'a e ultrasonication, deagglomerates mo functionalizes 'a e ngaahi momo'i me'a hono tutu'u 'o lelei 'aupito.

Ultrasonics ki he faito'o 'o e Nanodiamond

Nanodiamonds (taiamoni foki 'e uiui'i detonation (DND) pe taiamoni ultradispersed (UDD)) 'oku 'ikai ko ha founga makehe 'o e kaponi nanomaterials fakafaikehekehe'i ai 'a kinautolu 'e he ngaahi 'ulungaanga makehe – hange ko hono lattice fa'unga, hono lahi fukahi vai, makehe foki 'Oku mo e fe'auhi ngaahi koloa – pea mo e ngaahi polokalama makehe. Na'e fai 'e he ngaahi koloa 'a e ngaahi momo'i me'a ultradispersed 'a e ngaahi naunau kalasiume mohu founga ki hono fakatupu 'o e talanoa 'o e ngaahi naunau mo e ngaahi ngaue makehe. Ko e lahi 'o e ngaahi momo'i me'a 'o e fo'i taiamoni 'i he kohu 'uli 5nm.

Ultrasonic Synthesis 'o e Nanodiamonds

'I he malumalu 'o ha ngaahi malohi lahi, 'o hange ko e sonication pe detonation, 'e lava ke ke liliu 'a e graphite ki he taiamoni.

Nanodiamonds ultrasonically Synthesized

Ko ha mala'e fakatotolo mahu'inga fekau'aki mo e ngaahi manako fakasaienisi mo fakakomesiale 'a e synthesis 'o e ngaahi taiamoni. Ko e founga high-pressure-ma'olunga e mafana 'o e 'ea (HPHT) 'a e founga hono ngaue 'aki angamaheni ki he synthesis 'a e ngaahi momo'i me'a 'o e taiamoni Endure crystalline mo tutu'u crystalline. 'I he founga ko 'eni, 'oku fakatupu 'e he e teke malohi 'a e founga 'o e fie ma'u 'a e toko lau mano 'o e lau afe 'o e atmospheres mo e mafana 'o e 'ea 'o laka hake 'i he 2000K ke ma'u ha konga lahi 'o e me'akai fakaemamani lahi mo e taiamoni lalahi. Ki he liliu 'o e graphite ki he taiamoni, 'oku fie ma'u 'a e ngaahi ha'aha'a ma'olunga fakalukufua mo e ma'olunga 'o e mafana, pea 'oku faka'aonga'i 'a e catalysts ke fakatupulaki 'a e 'omi 'o e fo'i taiamoni.
Ngaahi fie ma'u 'oku fie ma'u ki he liliu 'e lava ke fakatupu ai lelei 'aupito 'i hono faka'aonga'i 'o e Ko e malohi ma'olunga ha (= tu'o lahi 'a e ma'ulalo, ha malohi ma'olunga):

Ultrasonic cavitation

'Oku fakatupu 'e he ha 'i he viviku fakalotofonua e fu'u totu'a 'a e ngaahi nunu'a. 'I he taimi sonicating 'a e huhu'a 'i he malohi lahi, e ngaahi peau ongo fanafanau 'a ki he mitia huhu'a iku kakau high-pressure (lahi) mo e siakale 'o e low-pressure (rarefaction), mo e totongi 'o fakatatau mo e tu'o lahi. Lolotonga 'a e siakale 'o e low-pressure, ngaahi peau ultrasonic ma'olunga-malohi fa'u bubbles vekiume si'isi'i pe e masiva 'i he vai. 'I he taimi 'oku ma'u ha tohi 'i he 'a ia 'oku nau lava 'o 'ikai ke toe mahino kiate kitautolu 'etau ivi 'a e leta kakau, nau movete fita'a lolotonga ha siakale 'o e high-pressure. 'Oku ui 'a e ngaahi fotunga ko 'eni cavitation. Lolotonga 'a e implosion ma'olunga 'aupito 'a e 'ea (5 approx., 000K) pea 'oku ala fakalotofonua pe 'a e ngaahi ha'aha'a (approx. 2, 000atm). Na'e ola foki 'a e implosion 'o e cavitation ko e bubble 'i ha vakapuna seti huhu'a 'o a'u mai ki he matangi malohi 'o e mita 'e 280/s. (Suslick 1998) 'Oku mahino e keipolo micro - mo e tutu'u crystalline 'e lava ke synthesized 'a e ngaahi taiamoni 'i he mala'e 'o e ultrasonic cavitation.

Kole 'a e fakamatala




Fakatokanga'i ange 'etau Tu'utu'uni totonu fakatautaha.


Ko e founga ultrasonic ki he Synthesis 'o e Nanodiamonds

De facto, 'a hono ako 'o e Khachatryan et 'Alama (2008) 'oku fakahaa'i 'e he microcrystals ki he taiamoni 'oku te'eki lava foki synthesized ia 'e he ultrasonication 'o ha fakamavahe'i e 'uli 'o e graphite 'i ha vai koa fufulu 'i he teke malohi 'o e atmospheric mo e mafana 'o e loki. Ko e cavitation lolo, ko ha fakapulipuli 'a e aromatic 'o e oligomers kuo choosen koe'uhi ko hono teke ma'ulalo vapour hake mo hono kulo ma'olunga 'o e 'ea. 'I he inu ni, ko e efuefu graphite haohaoa makehe – mo e ngaahi momo'i me'a 'i he vaha'ataimi 'i he vaha'a 'o e 100-200 µm – kuo toloi fakataimi. 'I he ngaahi 'ahi'ahi 'o e Kachatryan et 'Alama, e fika malohi-lolo mamafa na'e 1:6, na'e senitimita 'e 1.1 l 'a e density lelei pe 'a e cavitation-3 'i he 25°. C. Kuo hoko 'a e e malohi ultrasonic lahi taha 'i he sonoreactor senitimita 'e 75-80W-2 'Oku fekau'aki mo ha amplitude me'a fakaongo le'olahi 'o e teke malohi 'a e pa 'o e 15-16.
Kuo a'usia 'e fakafuofua ki ha peseti 'e 10% ului graphite-ki he-fo'i taiamoni. Na'e meimei e taiamoni mono-fakamovetevete mo ha size masila 'aupito, fakataumu'a lelei 'i he vaha'a 'o e 6 pe 9μm 'a e ± 0.5μm, mo cubic, crystalline morphology mo e ma'olunga 'o e haohaoa.

Synthesized ultrasonically taiamoni (SEM 'ata): 'Oku 'omi 'e he malohi ma'olunga ha e ivi 'oku fie ma'u ke poupou'i 'a e nanodiamonds' synthsis

'A e ngaahi 'imisi SEM 'o e taiamoni ultrasonically synthesized: fakahaa'i e ngaahi sipinga 'o ha 1, (f) pea mo (h) ko e ngaahi sipinga 'o ha 2 'a e ngaahi fakatata (a) mo e (e). [Ko e Khachatryan et e 'Alama 2008]

He ngaahi fakamole 'o e keipolo micro - mo nanodiamonds fakatupu 'e he founga ko 'eni 'oku fakafuofua ia ki ha fe'au'auhi 'i he founga 'o e high-pressure-ma'olunga e mafana 'o e 'ea (HPHT). 'Oku ha ha toe founga mohu founga ma'a e synthesis 'o e keipolo micro - mo tutu'u-taiamoni (Khachatryan et 'Alama 2008), tautautefito ki he taimi 'e lava ke ke optimized e founga hono ngaohi 'o e nanodiamonds 'e he fakatotolo 'oku lahi ange. Ngaahi fakangatangata lahi kuo pau ke tonu hono vakavakai'i 'a pehee amplitude, teke, mafana 'o e 'ea, cavitation 'a e lolo, pea mo tokanga ke nau 'ilo'i 'a e feitu'u ki he melie 'o e synthesis 'o e ultrasonic nanodiamond.
'I he ngaahi ola 'o e a'usia 'i he synthesizing 'a e nanodiamonds, 'a ia 'oku toe ultrasonically fakatupu 'e he cavitation 'Oku 'omi 'e he me'a 'oku malava ki he synthesis 'o e ngaahi me'a mahu'inga, hange ko e cubic boron nitride, nitride kaponi etc. (Khachatryan et e 'Alama 2008)
'Ikai ngata ai, 'oku hange 'oku lava ke fa'u 'a e fo'i taiamoni nanowires mo e nanorods mei he kaponi kave pea nanotubes (MWCNTs) 'i lalo 'i ultrasonic irradiation. Nanowires taiamoni 'oku analogues one-dimensional 'o e hu koloa lalahi taiamoni. Koe'uhi ko hono modulus fano ma'olunga, malohi ke-mafatukituki fika, mo e faingofua 'e lava ke functionalized 'aki 'a ia 'oku 'i he funga hono, fo'i taiamoni kuo 'iloa ia ke hoko ko e tokolahi lelei 'o e naunau ki he ngaahi fa'ufa'u 'o e nanomechanical. (Ko e la'aa et e 'Alama 2004)

Ultrasonic Dispersing 'o e Nanodiamonds

Kuo 'osi fakamatala'i, e deagglomeration mo e ha kihi'i konga si'i 'o e size e tufaki'anga naunau 'i he founga 'oku mahu'inga ki he ola lelei 'o e ngaohikovia 'o e ngaahi 'ulungaanga makehe 'o e ngaahi nanodiamonds.
nofo movetevete mo e Deagglomeration 'e ultrasonication 'a e ngaahi ola 'o e ultrasonic cavitation. 'I he taimi 'oku fakaha 'a e huhu'a ke ha e ngaahi peau ongo fanafanau ki e me'a huhu'a iku kakau 'a e high-pressure mo e low-pressure 'a e siakale. 'Oku 'uhinga 'eni fakamisini 'o e loto mafasia 'i he ngaahi malohi attracting 'i he vaha'a 'o e ngaahi momo'i me'a fakafo'ituitui. 'Oku fakatupu 'e he cavitation ultrasonic 'i viviku 'a e 'u vakapuna seti huhu'a vave ma'olunga 'o a'u ki ha kilomita 'e 1000/hr (approx. nai mph 600). Lomi'i 'a e me'a huhu'a 'i he teke malohi ma'olunga 'i he vaha'a 'o e ngaahi momo'i me'a pehee vakapuna seti mo fakamavahe'i kinautolu mei he ni'ihi kehe. 'Oku fakavave'i 'aki 'a e 'u vakapuna seti huhu'a 'a e ngaahi momo'i me'a iiki mo hauhau 'i he vave 'oku ma'olunga. Ko 'eni 'oku ne 'ai ke ha ha 'uhinga lelei ki he dispersing kae pehe foki ki he Milling 'o e micron-lalahi mo e iiki lahi 'o e micron ngaahi momo'i me'a.
Hange ko 'eni, nanodiamonds ('avalisi 'o e size 'o fekau'aki mo e 4nm) mo e polystyrene lava ke fakamovetevete 'i he cyclohexane ke ma'u 'a e fokotu'utu'u makehe. 'I he'enau ako, Chipara et 'Alama (2010) kuo teuteu composites 'o e polystyrene mo e nanodiamonds, 'oku 'i ai ha nanodiamonds 'i ha vaha'ataimi 'i he vaha'a 'o e 0 mo e mamafa 'a e 25%. Ke ma'u ha a'u nofo movetevete, na'a nau sonicated e founga ki he miniti 'e 60 mo e Hielscher UIP1000hd (1kW).

Tokoni ultrasonically Functionalization 'o e Nanodiamonds

Ki he functionalization 'o e fukahi kakato 'o takitaha ngaahi momo'i me'a tutu'u he ngaah, a'u hake ki 'olunga 'a e kihi'i konga si'i kuo pau ke ma'u ai 'a e me'a na'e fai 'e kemikale. 'Oku 'uhinga 'eni 'oku fie ma'u ha movetevete na'a mo mo lelei hange ko ia 'oku 'akilotoa 'a e ngaahi momo'i me'a lelei kuo fakamovetevete ha fakangatangata pe e ki'i molecules tohoaki'i ki 'olunga kihi'i konga si'i. Ke ma'u 'a e ngaahi kulupu fo'ou 'o e functional ki 'olunga 'a e nanodiamonds, 'oku 'i ai ni pe fakangatangata ke maumau'i pe to'o atu. 'E lava ke ke fakahoko 'a e ngaahi founga ko 'eni 'o e malolo mo e to'o 'a e fakangatangata pe e ki'i 'e ultrasonics.
'Oku fakatupu 'e ha fakafe'iloaki ki me'a huhu'a kehekehe 'a e ngaahi nunu'a mamafa hange ko e cavitation, 'oku 'ave 'a e mafana 'o e 'ea ma'olunga fakalotofonua pe a'u ki he 2000 K mo ha vakapuna seti huhu'a 'o a'u ki ha kilomita 'e 1000/houa 'e (Suslick 1998) 'e ko 'eni ngaahi mo'oni'i me'a 'o e loto mafasia 'oku lava ke ikuna'i 'a e ngaahi malohi attracting (e.g. Van-der-Waals malohi) mo e molecules 'oku lele lelei ki 'olunga 'a e kihi'i konga si'i ki he functionalize, hange ko e nanodiamonds' a'u hake ki 'olunga.

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

Fokotu'utu'u 1: Fakatata 'o e 'i situ-deagglomeration mo e fukahi functionalization 'o e nanodiamonds (Liang 2011)

Kuo fakahaa'i 'e he ngaahi 'ahi'ahi 'aki 'a e faito'o 'o e Bead-Assisted Sonic movetevete (BASD) ha ngaahi ola palomesi ki he fukahi funcionalization 'o e nanodiamonds foki. Kuo faka'aonga'i ai, kula (e.g. Endure he ngaah 'umea kula hange ko e fanga ki'i kula e ZrO2) ke fakamalohi'i e ultrasonic cavitational Ko e ngaahi malohi ki he e ngaahi momo'i me'a 'o e nanodiamond. 'Oku hoko 'a e deagglomeration koe'uhi ko e fakatu'utamaki interparticular 'i he vaha'a 'o e ngaahi momo'i me'a 'o e nanodiamond mo e ZrO2 fanga ki'i kula.
Koe'uhi ko e lelei ange 'e lava ke ma'u 'a e ngaahi momo'i me'a 'olunga, ki he ngaahi to'onga kemikale hange ko e ko hono fakasi'isi'i 'i he Boran, arylation pe silanization, ha ultrasonic pe BASD faito'o kimu'a (tokoni 'i he fakahoko ha movetevete sonic) ki he dispersing 'a e taumu'a 'oku lahi fokotu'u atu. Fai 'e ultrasonic Dispersing mo e Deagglomeration tali 'a e kemikale 'e lava ke hoko atu lahi ange 'aupito.

'I he taimi 'oku 'i ai 'a high-power, ma'ulalo-tu'o lahi ha fakafe'iloaki ki ha fakafehokotaki'anga huhu'a, 'oku fakatupu 'e he cavitation.

Ola 'o e ultrasonic caviatation 'i he differentials fu'u totu'a 'i he mafana 'o e 'ea mo e teke malohi mo ha vakapuna seti huhu'a vave. Ai, ko ha malohi ko ha founga ngaue ki he ola lelei hono tuifio mo e milling 'a e ngaahi polokalama fakakomipiuta.

Fetu'utaki mai / kole ke ma'u ha fakamatala lahi ange

Talanoa mai kiate kimautolu fekau'aki mo ho'o ngaahi fie ma'u 'o e ngaue'anga. Te mau fokotu'u 'a e ngaahi fakangatangata fe'unga taha hono fokotu'u mo e ngaue ki ho'o ngaue.





Kataki 'o fakatokanga'i ange 'etau Tu'utu'uni totonu fakatautaha.


Ngaahi fakamo'oni fakafolofola/ngaahi tohi

  • Chipara, A. C. et 'Alama: fakamovetevete 'a e 'ea 'o e ngaahi koloa 'a e ngaahi momo'i me'a 'o e nanodiamond 'i he polystyrene. HESTEC 2010.
  • Pehe 'e 'Ela, M. K.: Nanodiamonds ko e ha 'a e fa'ele 'a e faito'o konatapu: faka'aonga'i mo teuteu. 'I he J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; p. 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et 'Alama: Fakaafe'i 'a e Graphite-ki he-taiamoni 'oku te'eki liliu 'i he ultrasonic cavitation. 'I he: fo'i taiamoni & Ngaahi naunau 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A.: E fa'unga mo e reactivity 'o e nanoscale taiamoni. 'I: J Mater Chem 18, 2008; p. 1485-1492.
  • Liang, Y.: Deagglomerierung und Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamant mittels thermochemischer und mechanochemischer Methoden. Faifai Julius-Maximilian-Universität Wurzburg 2011.
  • Osawa, E.: Monodisperse tautaha 'o e nanodiamond particulates. 'I: Haohaoa 80 Appl Chem/7, 2008; p. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. et 'Alama: E faingamalie 'o e Polymer Composites mo Detonation 'a e ngaahi momo'i me'a e Nanodiamond ki he ngaahi polokalama fakafaito'o. 'I: 'i he Biomimetics; p. 298-320.
  • La'aa, L.; Kongo, J.; Zhu, D.; Zhu, Z.; Ne, S.: Fo'i taiamoni Nanorods mei he kaponi Nanotubes. 'I he: Fakalakalaka e ngaahi naunau 16/2004. p. 1849-1853.
  • Suslick, K.S.: Kirk-Othmer Encyclopedia 'o e tekinolosia kemikale. 4th ed. J. Wiley & Foha: Niu 'Ioke; 26, 1998; p. 517-541.

Nanodiamonds – Faka'aonga'i mo e ngaahi polokalama fakakomipiuta

'Oku lotolotoua koe'uhi ko honau zeta-malava 'a e keleni 'o e nanodiamond. 'Oku nau fakahehema lahi ai, ki he foomu hono. Ko e ha hono faka'aonga'i angamaheni 'o e nanodiamonds ko hono faka'aonga'i 'i he abrasives, tu'usi mo fakalelei'i 'a e ngaahi me'angaue mo e vela 'o e 'ea Singi. Faka'aonga'i 'e ala 'e taha ko hono faka'aonga'i 'o e nanodiamonds ko ha faito'o makehe ki he ngaahi me'a malohi fakafaito'o (cf. Pramatarova). 'E ultrasonication, 'a ia 'e lava ke ke synthesized firstly e nanodiamonds mei he graphite pea ko hono ua, 'e lava ke tatau 'a e nanodiamonds lahi fekau'aki mo e agglomeration fakamovetevete ki he mitia seniola (e.g. ke fa'u ha fakafofonga polishing).