Нанодіамонди, дисперговані у водній суспензії з ультразвуковою обробкою

Нанодіамондні дисперсії ефективні і швидко виробляються за допомогою ультразвукових дисперсів. Ультразвукова деагрегація і дисперсія нанодіамондів можуть бути надійно виконані у водній суспензії. Ультразвукова дисперсійна методика використовує сіль для модифікації рН і, таким чином, є химерною, недорогою та беззабруднюючою технікою, яку можна легко використовувати в промислових масштабах.

Нанодіамонди можуть бути ефективними і надійно розсіяними за допомогою ультразвукових апаратів Hielscher.

Як працює ультразвукове фрезерування та дисперсія нанодіамондів?

Ультразвукова дисперсія використовує самі нанодіамонди як фрезерні середовища. Акустична кавітація, створювана потужними ультразвуковими хвилями, створює високошвидкісну рідинну потокову передачу. Ці потоки рідини прискорюють частинки (наприклад, алмази) в суспензії так, що частинки стикаються зі швидкістю до 280 км/с і розбиваються на хвилинні нанорозмірні частинки. Це робить ультразвукове моделювання та дисперсію непристойною, недорогою та беззабруднюючою технікою, яка надійно деагломерує нанодіамонд на нанорозмірні частинки, стабільні у водному колоїдному розчині в широкому діапазоні рН. Сіль (хлорид натрію) використовується для стабілізації нанодіамондів у водній суспензії.

Ультразвуковий нанодіамонд фрезерування перевершує бісерні млини

Ультразвукові апарати зондового типу є високоефективними млинами і є усталеною технологією фрезерування для великомасштабного виробництва нанодіамондних суспензій у промислових масштабах. Оскільки ультразвукові млини використовують нанодіамонди як фрезерні середовища, забруднення через фрезерні середовища, наприклад, з цирконієвих намистин, повністю уникає. Натомість ультразвукові кавітаційні сили прискорюють частинки так, що нанодіамонди сильно стикаються один з одним і руйнуються до рівномірного нанорозміру. Це ультразвуково індуковане зіткнення міжчастинок є високоефективним і надійним методом виробництва рівномірно розподілених нанодисперсій.
Метод ультразвукової дисперсії та деагрегації використовує водорозчинні, нетоксичні та незабруднюючі добавки, такі як хлорид натрію або сахароза, для регулювання рН та стабілізації ультразвукової дисперсії. Ці кристалічні структури хлориду натрію або сахарози діють додатково як фрезерні середовища, тим самим підтримуючи ультразвукову процедуру фрезерування. Коли процес фрезерування буде завершений, ці добавки можна легко видалити простим полосканням водою, щоє чудовою перевагою перед технологічним керамічним бісером. Традиційне фрезерування бісеру, таке як аттритори, використовує нерозчинні керамічні фрезерні середовища (наприклад, кульки, намистини або перли), залишки яких забруднюють кінцеву дисперсію. Видалення забруднень, викликаних фрезерними середовищами, передбачає складну післяобробку і займає багато часу, а також дорого.

Ультразвукова дисперсійна технологія ефективно виробляє водні нанодіамондні суспензії з вузьким розподілом розмірів частинок.
(Навчально-графічні: ©Турченюк та ін., 2016)

Зразковий протокол для ультразвукової нанодіамондної дисперсії

Ультразвукова деагрегація нанодіамондів у воді з підтримкою солі:
Суміш з 10 г хлориду натрію і 0,250 г порошку нанодіамонду ненадовго подрібнювали вручну за допомогою порцелянової ступки і товкача і поміщали в скляний флакон об'ємом 20 мл разом з 5 мл води DI. Підготовлений зразок був ультразвуковий за допомогою ультразвукового процесора зондового типу протягом 100 хв при 60% вихідної потужності і 50% робочого циклу. Після ультразвукової обробки зразок був порівну розділений між двома пластиковими центрифужними трубками Falcon по 50 мл і диспергований у дистильованій воді загальним об'ємом до 100 мл (2 × 50 мл). Потім кожен зразок центрифугували за допомогою центрифуги Еппендорфа 5810-R при 4000 об/хв і 25°C протягом 10 хв, і чіткий супернатант був відкинутий. Потім вологі осади ND повторно диспергували в дистильованій воді (загальний об'єм 100 мл) і центрифугували вдруге при 12000 об/хв і 25 °C протягом 1 год. В черговий раз прозорий супернатант був відкинутий, а мокрі нанодіамондні осади повторно розігнані, на цей раз в 5 мл дистильованої води для характеристики. Стандартний аналіз AgNO3 показав повну відсутність Cl^- в солелюбних ультразвуково деагрегованих нанодіамондах, вимитих дистильованою водою в два рази більше, ніж описано вище. Після випаровування води зі зразків спостерігалося утворення чорних твердих нанодіамондних «чіпсів» з виходом ∼200 мг або 80% від початкової нанодіамондної маси. (див. малюнок нижче)
(пор. Турченюк та ін., 2016)

Висушений зразок од ультразвуково дисперсні нанодіамонди.
(Навчально-графічні: ©Турченюк та ін., 2016)

Високопродуктивні ультразвукові агенти для нанодіамондних дисперсій

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та поширює високопродуктивне ультразвукове фрезерне та дисперсійне обладнання для важких застосувань, таких як виробництво нанодіамондних суспензій, полірувальних середовищ та нанокомпозитів. Hielscher ультраакукатори використовуються у всьому світі для диспергування наноматеріалів у водні колоїдні суспензії, полімери, смоли, покриття та інші високопродуктивні матеріали.
Hielscher ультразвукові дисперси надійні та ефективні в обробці від низької до високої в'язкості. Залежно від вхідних матеріалів і цільового розміру кінцевих частинок, інтенсивність ультразвуку може бути точно скоригована для досягнення оптимальних результатів процесу.
Для того, щоб обробляти в'язкі пасти, наноматеріали та високі тверді концентрації, ультразвуковий диспергатор повинен бути здатний виробляти постійно високі амплітуди. Hielscher Ультразвук’ Промислові ультразвукові процесори можуть забезпечувати дуже високі амплітуди при безперервній роботі при повному навантаженні. Амплітуди до 200 мкм можна легко запустити в режимі 24/7. Можливість керувати ультразвуковим диспергатором при високих амплітудах і точно регулювати амплітуду необхідна для адаптації умов ультразвукового процесу для оптимального формулювання високонаповнених нано-суспензій, нано-армованих полімерних сумішей і нанокомпозитів.
Крім ультразвукової амплітуди, тиск є ще одним дуже важливим параметром процесу. При підвищеному тиску інтенсивність ультразвукової кавітації та її зсувні сили посилюються. Ультразвукові реактори Hielscher можуть бути під тиском, тим самим отримуючи посилені результати ультразвукової обробки.
Моніторинг процесів і запис даних важливі для безперервної стандартизації процесів і якості продукції. Підключені датчики тиску та температури підключаються до ультразвукового генератора для моніторингу та контролю процесу ультразвукової дисперсії. Всі важливі параметри обробки, такі як ультразвукова енергія (net + total), температура, тиск і час, автоматично протоколюються і зберігаються на вбудованій SD-карті. Отримавши доступ до автоматично записаних даних процесу, ви можете переглянути попередні запуски ультразвукової обробки та оцінити результати процесу.
Ще однією зручною функцією є віддалене управління браузером наших цифрових ультразвукових систем. За допомогою пульта дистанційного керування браузером ви можете за запустити, зупинити, налаштувати та контролювати свій ультразвуковий процесор віддалено з будь-якого місця.
Зв'яжіться з нами зараз, щоб дізнатись більше про наші високопродуктивні ультразвукові гомогенізатори для фрезерування та нанодисперсії!
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв: