Ultratovush bilan ishlov berish orqali suvli suspenziyada dispersiyalangan nanoolmoslar

Hielscher ultratovush qurilmalari yordamida nanoolmos dispersiyalarini tez va samarali tayyorlash mumkin. Suvli suspenziyada ultratovush yordamida agregatlarni parchalash agregatlarning ishonchli parchalanishini va barqaror kolloidlar hosil boʻlishini taʼminlaydi. pH ni sozlash uchun oddiy tuz qoʻshish bilan birgalikda qoʻllanganda, bu usul oson, arzon va ifloslantiruvchi moddalarsiz yondashuvni taʼminlaydi. Koʻlamini kengaytirish mumkinligi va joriy etishning soddaligi tufayli ultratovush yordamida dispersiyalash nafaqat laboratoriya tadqiqotlari, balki nanoolmoslarga sanoat miqyosida ishlov berish uchun ham juda mos keladi.

Nanoolmos agregatlarini samarali va ifloslanishsiz parchalash

Nanoolmoslar biotibbiyot, kvant texnologiyalari, tribologiya va ilgʻor kompozitlarda tobora koʻproq qoʻllanmoqda, biroq ularning qattiq agregatlar hosil qilishga tabiiy moyilligi koʻpincha samaradorlikni cheklaydi. Shu sababli alohida zarrachalardan iborat barqaror kolloidlarni olish xususiyatlarni aniq tavsiflash va ishonchli qoʻllashning zarur shartidir. Agregatlarni parchalashning anʼanaviy usullari koʻpincha sirkoniy dioksidi yoki boshqa aralashmalarni kiritadigan kuchli maydalash usullariga tayanadi, bu esa tozalashni murakkablashtiradi va biotibbiyotda qoʻllashni cheklaydi. Ultratovush yordamida dispersiyalash tez, koʻlamini kengaytirish mumkin boʻlgan va ifloslantiruvchi moddalarsiz muqobil usulni taklif etadi. Suvli muhitda akustik kavitatsiyani qoʻllaydigan zondli ultratovush qurilmalari agregatlarni oʻlchami bir xonali son bilan ifodalanadigan nanoolmoslarga samarali parchalaydi. Tuz yordamida pH ni oddiy tarzda oʻzgartirish bilan birgalikda qoʻllanganda, bu usul zaharli qoʻshimcha mahsulotlar kiritmasdan keng pH oraligʻida barqaror kolloidlar hosil qiladi, shu bois u ham laboratoriya tadqiqotlari, ham sanoat miqyosidagi ishlab chiqarish uchun juda jozibador hisoblanadi.

Hielscher ultratovush qurilmalari yordamida nanoolmoslarni samarali va ishonchli dispersiyalash mumkin.

Nanoolmoslarni ultratovush yordamida maydalash va dispersiyalash qanday amalga oshadi?

Ultratovush yordamida dispersiyalashda nanoolmoslarning oʻzi maydalash vositasi sifatida ishlatiladi. Yuqori quvvatli ultratovush toʻlqinlari hosil qiladigan akustik kavitatsiya yuqori tezlikdagi suyuqlik oqimlarini yuzaga keltiradi. Bu suyuqlik oqimlari suspenziyadagi zarrachalarni (masalan, olmoslarni) tezlashtiradi, natijada zarrachalar 280km/s gacha tezlikda toʻqnashib, juda mayda nanooʻlchamli zarrachalarga parchalanadi. Bu ultratovush yordamida maydalash va dispersiyalashni oson, arzon va ifloslantiruvchi moddalarsiz usulga aylantiradi; ushbu usul nanoolmos aglomeratlarini keng pH oraligʻida suvli kolloid eritmada barqaror boʻlgan nanooʻlchamli zarrachalarga ishonchli parchalaydi. Nanoolmoslarni suvli suspenziyada barqarorlashtirish uchun tuz (natriy xlorid) ishlatiladi.

 

 
Tahlildan oldin namunalarni tayyorlash uchun nanoolmos agregatlarini ultratovush yordamida parchalash haqida koʻproq bilib oling!
 

Nanoolmoslarni ultratovush yordamida maydalash munchoqli tegirmonlardan ustun

Zondli ultratovush qurilmalari yuqori samarali tegirmonlar boʻlib, sanoat miqyosida katta hajmda nanoolmos suspenziyalarini ishlab chiqarish uchun sinalgan maydalash usulidir. Ultratovush tegirmonlari nanoolmoslarning oʻzini maydalash vositasi sifatida ishlatgani sababli, maydalash vositalari, masalan, sirkoniy dioksidi munchoqlari tufayli ifloslanish butunlay oldini olinadi. Buning oʻrniga ultratovush kavitatsiyasi kuchlari zarrachalarni tezlashtiradi, natijada nanoolmoslar bir-biri bilan kuchli toʻqnashib, bir xil nanooʻlchamgacha parchalanadi. Ultratovush taʼsirida yuzaga keladigan bu zarrachalararo toʻqnashuv bir tekis taqsimlangan nanodispersiyalarni ishlab chiqarishning juda samarali va ishonchli usulidir.
Ultratovush yordamida dispersiyalash va agregatlarni parchalash usulida pH ni boshqarish va ultratovush yordamida hosil qilingan dispersiyani barqarorlashtirish uchun natriy xlorid yoki saxaroza kabi suvda eruvchan, zaharsiz va ifloslantirmaydigan qoʻshimchalar ishlatiladi. Natriy xlorid yoki saxarozaning bu kristall tuzilmalari qoʻshimcha ravishda maydalash vositasi vazifasini ham bajarib, ultratovush yordamida maydalash jarayoniga koʻmaklashadi. Maydalash jarayoni tugagach, bu qoʻshimchalarni suv bilan oddiy chayish orqali osongina olib tashlash mumkin, bu esa keramik munchoqlar ishlatiladigan jarayonga nisbatan sezilarli afzallikdir. Attritorlar kabi anʼanaviy munchoqli tegirmonlarda erimaydigan keramik maydalash vositalari (masalan, sharchalar, munchoqlar yoki donachalar) ishlatiladi; ularning yeyilishidan hosil boʻlgan qoldiqlar yakuniy dispersiyani ifloslantiradi. Maydalash vositalari keltirib chiqaradigan ifloslanishni yoʻqotish murakkab keyingi ishlov berishni talab qiladi, koʻp vaqt oladi va qimmatga tushadi.

Ultratovush yordamida dispersiyalash texnologiyasi zarracha oʻlchamlari taqsimoti tor boʻlgan suvli nanoolmos suspenziyalarini samarali hosil qiladi.
(Tadqiqot va grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Nanoolmoslarni ultratovush yordamida dispersiyalash uchun namunaviy protokol

Suvda nanoolmos agregatlarini tuz koʻmagida ultratovush yordamida parchalash:
10 g natriy xlorid va 0,250 g nanoolmos kukuni aralashmasi chinni hovoncha va dastak yordamida qisqa vaqt qoʻlda maydalandi va 5 mL deionizatsiyalangan suv bilan birga 20 mL shisha flakonga joylandi. Tayyorlangan namunaga zondli ultratovush qurilmasi yordamida 60% chiqish quvvati va 50% ish siklida 100 min davomida ultratovush bilan ishlov berildi. Ultratovush bilan ishlov berilgach, namuna ikkita 50 mL plastik Falcon sentrifuga probirkasiga teng taqsimlandi va distillangan suvda umumiy hajmi 100 mL (2 × 50 mL) boʻlguncha dispersiyalandi. Soʻng har bir namuna Eppendorf centrifuge 5810-R yordamida 4000 rpm va 25°C da 10 min davomida sentrifugalandi va tiniq choʻkma usti suyuqligi olib tashlandi. Keyin nam ND choʻkmalari distillangan suvda qayta dispersiyalandi (umumiy hajmi 100 mL) va ikkinchi marta 12 000 rpm va 25 °C da 1 h davomida sentrifugalandi. Tiniq choʻkma usti suyuqligi yana olib tashlandi va nam nanoolmos choʻkmalari xususiyatlarini tavsiflash uchun bu safar 5 mL distillangan suvda qayta dispersiyalandi. Standart AgNO3 tahlili Cl⁻ ionlari yuqorida tavsiflanganidek distillangan suv bilan ikki marta yuvilgan, tuz koʻmagida ultratovush yordamida agregatlari parchalangan nanoolmoslarda butunlay yoʻqligini koʻrsatdi. Namunalardagi suv bugʻlatilgach, boshlangʻich nanoolmos massasining ∼200 mg yoki 80% miqdoridagi unum bilan qora, qattiq nanoolmos «boʻlakchalari» hosil boʻlgani kuzatildi. (quyidagi rasmga qarang)
(qarang: Turcheniuk et al., 2016)

Ultratovush yordamida dispersiyalangan nanoolmoslarning quritilgan namunasi.
(Tadqiqot va grafik: ©Turcheniuk et al., 2016)

Nanoolmos dispersiyalari uchun yuqori samarali ultratovush qurilmalari

Hielscher Ultrasonics nanoolmos suspenziyalari, jilolash vositalari va nanokompozitlarni ishlab chiqarish kabi ogʻir ish sharoitidagi qoʻllanishlar uchun yuqori samarali ultratovushli maydalash va dispersiyalash uskunalarini loyihalaydi, ishlab chiqaradi va yetkazib beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari butun dunyoda nanomateriallarni suvli kolloid suspenziyalar, polimerlar, smolalar, qoplamalar va boshqa yuqori samarali materiallarda dispersiyalash uchun ishlatiladi.
Hielscher ultratovushli dispersiyalash qurilmalari qovushqoqligi pastdan yuqorigacha boʻlgan materiallarga ishlov berishda ishonchli va samaralidir. Boshlangʻich materiallar va maqsad qilingan yakuniy zarracha oʻlchamiga qarab, eng maqbul jarayon natijalariga erishish uchun ultratovush intensivligini aniq sozlash mumkin.
Qovushqoq pastalar, nanomateriallar va qattiq moddalar konsentratsiyasi yuqori boʻlgan aralashmalarga ishlov berish uchun ultratovushli dispersiyalash qurilmasi uzluksiz ravishda yuqori amplitudalarni hosil qila olishi kerak. Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovush protsessorlari toʻliq yuklama ostida uzluksiz ishlaganda juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi. 24/7 ish rejimida 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda bemalol ishlash mumkin. Ultratovushli dispersiyalash qurilmasini yuqori amplitudalarda ishlatish va amplitudani aniq sozlash imkoniyati qattiq modda ulushi yuqori boʻlgan nanosuspenziyalar, nanozarrachalar bilan mustahkamlangan polimer aralashmalari va nanokompozitlarning eng maqbul tarkibini olish uchun ultratovush jarayoni sharoitlarini moslashtirishda zarurdir.
Ultratovush amplitudasidan tashqari, bosim ham jarayonning juda muhim parametridir. Yuqori bosimda ultratovush kavitatsiyasining intensivligi va uning siljish kuchlari ortadi. Hielscher ultratovush reaktorlarida bosimni oshirish mumkin, buning natijasida ultratovush bilan ishlov berish natijalari kuchayadi.
Jarayonni kuzatish va maʼlumotlarni qayd etish jarayonni doimiy standartlashtirish hamda mahsulot sifati uchun muhimdir. Ultratovush yordamida dispersiyalash jarayonini kuzatish va boshqarish uchun ulanuvchi bosim va harorat datchiklari sim orqali ultratovush generatoriga ulanadi. Ultratovush energiyasi (sof + jami), harorat, bosim va vaqt kabi barcha muhim ishlov berish parametrlari avtomatik qayd etilib, oʻrnatilgan SD-kartaga saqlanadi. Avtomatik qayd etilgan jarayon maʼlumotlariga kirish orqali avvalgi ultratovush bilan ishlov berish seanslarini qayta koʻrib chiqishingiz va jarayon natijalarini baholashingiz mumkin.
Yana bir foydalanishga qulay xususiyat – raqamli ultratovush tizimlarimizni brauzer orqali masofadan boshqarishdir. Brauzer orqali masofadan boshqarish yordamida ultratovush protsessoringizni istalgan joydan masofadan ishga tushirishingiz, toʻxtatishingiz, sozlashingiz va kuzatishingiz mumkin.
Maydalash va nanodispersiyalar uchun yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlarimiz haqida koʻproq bilish uchun hoziroq biz bilan bogʻlaning!
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida maʼlumot beradi: