Sonikasyon ile Sulu Süspansiyonda Dağılmış Nanoelmaslar

Nanoelmas dispersiyonları, ultrasonik dispersiyonlar kullanılarak verimli ve hızlı bir şekilde üretilir. Nanoelmasların ultrasonik deagregasyonu ve dispersiyonu, sulu bir süspansiyonda güvenilir bir şekilde gerçekleştirilebilir. Ultrasonik dispersiyon tekniği, pH modifikasyonu için tuz kullanır ve bu nedenle endüstriyel ölçekte kolayca kullanılabilen kolay, ucuz ve kirletici içermeyen bir tekniktir.

Nanodiamonds, Hielscher ultrasonicators kullanılarak verimli ve güvenilir bir şekilde dağıtılabilir.

Ultrasonik Frezeleme ve Nanoelmasların Dispersiyonu Nasıl Çalışır?

Ultrasonik dispersiyon, nanoelmasların kendisini frezeleme ortamı olarak kullanır. Yüksek güçlü ultrason dalgaları tarafından üretilen akustik kavitasyon, yüksek hızlı sıvı akışı oluşturur. Bu sıvı akışları, bulamaçtaki parçacıkları (örneğin elmaslar) hızlandırır, böylece parçacıklar 280 km / s'ye kadar çarpışır ve dakika nano boyutlu parçacıklara ayrılır. Bu, ultrasonik frezeleme ve dispersiyonu, nanoelmasın geniş bir pH aralığında sulu kolloidal çözelti içinde stabil nano boyutlu parçacıklara güvenilir bir şekilde deagglomera ettiği kolay, ucuz ve kirletici içermeyen bir teknik haline getirir. Tuz (sodyum klorür), nanoelmasları sulu bir bulamaçta stabilize etmek için kullanılır.

Ultrasonik Nanoelmas Frezeleme Boncuk Değirmenleri Excels

Prob tipi ultrasonicators son derece etkili değirmenlerdir ve endüstriyel ölçekte nanoelmas süspansiyonların büyük ölçekli üretimi için kurulmuş bir frezeleme tekniğidir. Ultrasonik değirmenler nanoelmasları öğütme ortamı olarak kullandığından, örneğin zirkonya boncuklarından kaynaklanan öğütme ortamı yoluyla kontaminasyon tamamen önlenir. Bunun yerine, ultrasonik kavitasyon kuvvetleri parçacıkları hızlandırır, böylece nanoelmaslar birbirleriyle şiddetli bir şekilde çarpışır ve tek tip nano boyuta ayrılır. Bu ultrasonik olarak indüklenen parçacıklar arası çarpışma, düzgün dağılmış nanodispersiyonların üretimi için oldukça verimli ve güvenilir bir yöntemdir.
Ultrasonik dispersiyon ve deaggregasyon yöntemi, ultrasonik dispersiyonun pH regülasyonu ve stabilizasyonu için sodyum klorür veya sükroz gibi suda çözünür, toksik olmayan ve kirletici olmayan katkı maddeleri kullanır. Sodyum klorür veya sükrozun bu kristal yapıları ayrıca öğütme ortamı olarak işlev görür ve böylece ultrasonik frezeleme prosedürünü destekler. Frezeleme işlemi tamamlandığında, bu katkı maddeleri su ile basit bir durulama ile kolayca çıkarılabilir, bu da seramik boncuklar işlemine göre dikkate değer bir avantajdır. Atritörler gibi geleneksel boncuk frezeleme, aşınmış kalıntıları nihai dispersiyonu kirleten çözünmeyen seramik frezeleme ortamı (örn. bilyeler, boncuklar veya inciler) kullanır. Öğütme ortamının neden olduğu kontaminasyonun giderilmesi, karmaşık son işlemleri içerir ve hem zaman alıcıdır hem de maliyetlidir.

Ultrasonik dispersiyon teknolojisi, dar parçacık boyutu dağılımına sahip sulu nanoelmas süspansiyonları etkili bir şekilde üretir.
(Çalışma ve grafik: ©Turcheniuk ve ark., 2016)

Ultrasonik Nanoelmas Dispersiyonu için Örnek Protokol

Nanoelmasların Sudaki Tuz Destekli Ultrasonik Deagregasyonu:
10 g sodyum klorür ve 0.250 g nanoelmas tozu karışımı, bir porselen havan ve havaneli kullanılarak elle kısa bir süre öğütüldü ve 5 mL DI su ile birlikte 20 mL'lik bir cam şişeye yerleştirildi. Hazırlanan numune,% 60 çıkış gücü ve% 50 görev döngüsünde 100 dakika boyunca prob tipi bir ultrasonicator kullanılarak sonikleştirildi. Sonikasyondan sonra, numune iki 50 mL plastik Falcon santrifüj tüpü arasında eşit olarak bölündü ve 100 mL toplam hacme (2 × 50 mL) kadar damıtılmış suda dağıtıldı. Her numune daha sonra 4000 rpm ve 25 ° C'de 10 dakika boyunca bir Eppendorf santrifüjü 5810-R kullanılarak santrifüjlendi ve berrak süpernatan atıldı. Islak ND çökeltileri daha sonra damıtılmış suda (100 mL toplam hacim) yeniden dağıtıldı ve 1 saat boyunca 12000 rpm ve 25 ° C'de ikinci kez santrifüjlendi. Bir kez daha berrak süpernatant atıldı ve ıslak nanoelmas çökeltileri, bu kez karakterizasyon için 5 mL damıtılmış su içinde yeniden dağıtıldı. Standart bir AgNO3 testi, Cl'nin tamamen yokluğunu gösterdi⁻ Tuz yardımlı, ultrasonik olarak deaglenmiş nanoelmaslar, yukarıda tarif edildiği gibi iki kez damıtılmış su ile yıkanır. Numunelerden suyun buharlaşmasından sonra, ilk nanoelmas kütlesinin ∼200 mg veya% 80'i kadar bir verimle siyah katı nanoelmas "cips" oluşumu gözlendi. (aşağıdaki resme bakın)
(bkz. Turcheniuk ve diğerleri, 2016)

Ultrasonik olarak dağılmış nanoelmaslardan kurutulmuş numune.
(Çalışma ve grafik: ©Turcheniuk ve ark., 2016)

Nanoelmas Dispersiyonları için Yüksek Performanslı Ultrasonikatörler

Hielscher Ultrasonics, nanoelmas bulamaçları, parlatma ortamı ve nanokompozitlerin üretimi gibi ağır hizmet uygulamaları için yüksek performanslı ultrasonik frezeleme ve dağıtma ekipmanı tasarlar, üretir ve dağıtır. Hielscher ultrasonicators, nano malzemeleri sulu kolloidal süspansiyonlara, polimerlere, reçinelere, kaplamalara ve diğer yüksek performanslı malzemelere dağıtmak için dünya çapında kullanılır.
Hielscher ultrasonik dağıtıcılar, düşük ila yüksek viskozitelerin işlenmesinde güvenilir ve verimlidir. Giriş malzemelerine ve hedeflenen nihai parçacık boyutuna bağlı olarak, ultrasonik yoğunluk optimum proses sonuçları için hassas bir şekilde ayarlanabilir.
Viskoz macunları, nano malzemeleri ve yüksek katı konsantrasyonlarını işlemek için, ultrasonik dağıtıcı sürekli olarak yüksek genlikler üretebilmelidir. Hielscher Ultrasonik’ Endüstriyel ultrasonik işlemciler, tam yük altında sürekli çalışmada çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler 7/24 çalışmada kolayca çalıştırılabilir. Bir ultrasonik dağıtıcıyı yüksek genliklerde çalıştırma ve genliği hassas bir şekilde ayarlama seçeneği, ultrasonik işlem koşullarını yüksek oranda doldurulmuş nano bulamaçların, nano takviyeli polimer karışımlarının ve nanokompozitlerin optimum formülasyonu için uyarlamak için gereklidir.
Ultrasonik genliğin yanı sıra, basınç çok önemli bir başka işlem parametresidir. Yüksek basınçlar altında, ultrasonik kavitasyonun yoğunluğu ve kesme kuvvetleri yoğunlaşır. Hielscher'ın ultrasonik reaktörleri basınçlandırılabilir, böylece yoğunlaştırılmış sonikasyon sonuçları elde edilir.
Proses izleme ve veri kaydı, sürekli proses standardizasyonu ve ürün kalitesi için önemlidir. Takılabilir basınç ve sıcaklık sensörleri, ultrasonik dispersiyon sürecini izlemek ve kontrol etmek için ultrasonik jeneratöre bağlanır. Ultrasonik enerji (net + toplam), sıcaklık, basınç ve zaman gibi tüm önemli işleme parametreleri otomatik olarak protokollenir ve dahili bir SD karta kaydedilir. Otomatik olarak kaydedilen işlem verilerine erişerek, önceki sonikasyon çalışmalarını revize edebilir ve işlem sonuçlarını değerlendirebilirsiniz.
Bir diğer kullanıcı dostu özellik, dijital ultrasonik sistemlerimizin tarayıcıdan uzaktan kontrol edilmesidir. Uzaktan tarayıcı kontrolü ile ultrasonik işlemcinizi her yerden uzaktan başlatabilir, durdurabilir, ayarlayabilir ve izleyebilirsiniz.
Frezeleme ve nano dispersiyonlar için yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için şimdi bizimle iletişime geçin!
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: