Sanoat ilovalari uchun ishonchli nanopartikullar dispersiyasi

Yuqori quvvatli ultratovush zarrachalar aglomeratlarini samarali va ishonchli tarzda parchalashi va hatto birlamchi zarralarni parchalashi mumkin. Yuqori samarali dispersiya ishlashi tufayli prob tipidagi ultrasonikatorlar bir hil nanozarracha suspenziyalarini yaratish uchun afzal usul sifatida ishlatiladi.

Ultrasonikatsiya orqali ishonchli nanozarrachalar dispersiyasi

Ko'pgina sanoat korxonalari yuklangan nanozarrachalar bo'lgan suspenziyalarni tayyorlashni talab qiladi. Nanozarrachalar zarracha hajmi 100 nm dan kichik bo'lgan qattiq moddalardir. Kichik zarracha o'lchami tufayli nanozarrachalar o'ziga xos kuch, qattiqlik, optik xususiyatlar, egiluvchanlik, UVga chidamlilik, o'tkazuvchanlik, elektr va elektromagnit (EM) xususiyatlari, korroziyaga qarshi, tirnash xususiyati va boshqa ajoyib xususiyatlarni ifodalaydi.
Yuqori intensivlikdagi, past chastotali ultratovush intensiv akustik kavitatsiyani hosil qiladi, bu kesish kuchlari, juda yuqori bosim va harorat farqlari va turbulentlik kabi ekstremal sharoitlar bilan tavsiflanadi. Ushbu kavitatsion kuchlar zarrachalarni tezlashtiradi, bu zarrachalar orasidagi to'qnashuvlarga va natijada zarrachalarning parchalanishiga olib keladi. Natijada, tor zarracha o'lchami egri chizig'i va bir xil taqsimotga ega nanostrukturali materiallar olinadi.
Ultrasonik disperslash uskunalari har qanday nanomateriallarni suvda va organik erituvchilarda, past va juda yuqori yopishqoqlik bilan davolash uchun javob beradi.

Uglerod nanotubalarining ultratovush dispersiyasi

Ultrasonic dispersers are widely used for the purpose of dispersing carbon nanotubes (CNTs). Sonication is a reliable method to detangle and disperse single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as well as multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). For instance, in order to produce a highly conductive thermoplastic polymer, high-purity (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; external diameter 9.5 nm; purity 95 +%) have been ultrasonically dispersed with the Hielscher UP200S for 30min. at room temperature. The ultrasonically dispersed Nanocyl® 3100 MWCNTs at a concentration of 1% w/w in the epoxy resin showed superior conductivity of approx. 1.5 × 10-2 S /m.

Nikel nanozarrachalarining ultratovush dispersiyasi

Nikel nanozarralari ultratovush yordamida hidrazinni kamaytirish sintezi orqali muvaffaqiyatli ishlab chiqarilishi mumkin. Gidrazinni pasaytirish sintezi yo'li nikel xloridni gidrazin bilan kimyoviy kamaytirish yo'li bilan sferik shaklga ega sof metall nikel nanozarrachalarini tayyorlash imkonini beradi. Odam tadqiqot guruhi bu ultratovushni ko'rsatdi – yordamida Hielscher UP200HT (200 Vt, 26 kHz) – qo'llaniladigan haroratdan mustaqil ravishda o'rtacha birlamchi kristallit hajmini (7-8 nm) ushlab turishga muvaffaq bo'ldi, shu bilan birga intensiv va qisqaroq sonikatsiya davrlaridan foydalanish ikkilamchi, yig'ilgan zarrachalarning solvodinamik diametrlarini yo'qligida 710 nm dan 190 nm gacha kamaytirishi mumkin edi. har qanday sirt faol moddasi. Eng yuqori kislotalilik va katalitik faollik yumshoq (30 Vt chiqish quvvati) va uzluksiz ultratovush bilan ishlov berish orqali tayyorlangan nanozarralar uchun o'lchandi. Nanozarrachalarning katalitik harakati Suzuki-Miyaura o'zaro bog'lanish reaktsiyasida an'anaviy va ultratovushli usullarda tayyorlangan beshta namunada sinovdan o'tkazildi. Ultratovushli tayyorlangan katalizatorlar odatda yaxshiroq ishladilar va eng yuqori katalitik faollik past quvvatli (30 Vt) uzluksiz sonikatsiya ostida tayyorlangan nanozarrachalar ustida o'lchandi.
Ultratovush bilan davolash nanozarrachalarning agregatsiya tendentsiyasiga hal qiluvchi ta'sir ko'rsatdi: vayron qilingan kavitatsiya bo'shliqlarining defragmentatsiya ta'siri kuchli massa o'tkazuvchanligi bilan vayron qilingan kavitatsiya bo'shliqlarining jozibali elektrostatikligini kuchli massa o'tkazuvchanligi bilan engib o'tishi mumkin edi. Zarrachalar orasidagi Waals kuchlari.
(qarang. Adam va boshq. 2020)

Vollastonit nanozarrachalarining ultratovushli sintezi

Vollastonit - CaSiO3 kimyoviy formulasiga ega bo'lgan kaltsiy inosilikat mineralidir Vollastonit qurilish sanoatida tsement, shisha, g'isht va kafel ishlab chiqarish uchun komponent sifatida, po'lat quyishda oqim sifatida, shuningdek ishlab chiqarishda qo'shimcha sifatida keng qo'llaniladi. qoplamalar va bo'yoqlar. Masalan, vollastonit mustahkamlash, qotib qolish, past yog'ni singdirish va boshqa yaxshilanishlarni ta'minlaydi. Vollastonitning mukammal mustahkamlovchi xususiyatlarini olish uchun nano-miqyosdagi deaglomeratsiya va bir xil dispersiya muhim ahamiyatga ega.
Dordane va Doroodmand (2021) o'z tadqiqotlarida ultratovush dispersiyasi vollastonit nanozarrachalarining hajmi va morfologiyasiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan juda muhim omil ekanligini ko'rsatdi. Vollastonit nano-dispersiyasiga sonikatsiyaning hissasini baholash uchun tadqiqot guruhi yuqori quvvatli ultratovushli va qo'llanmasdan vollastonit nanopartikullarini sintez qildi. O'zlarining sonikatsion sinovlari uchun tadqiqotchilar foydalanganlar ultratovushli protsessor UP200H (Hielscher Ultrasonics) 24 kHz chastotasi bilan 45,0 min. Ultrasonik nano-dispersiya natijalari quyida yuqori aniqlikdagi SEMda ko'rsatilgan. SEM tasviri ultratovush bilan ishlov berishdan oldin vollastonit namunasi aglomeratsiyalangan va to'planganligini aniq ko'rsatadi; UP200H ultrasonikator bilan sonikatsiyadan so'ng vollastonit zarralarining o'rtacha hajmi taxminan. 10nm. Tadqiqot shuni ko'rsatadiki, ultratovush dispersiyasi vollastonit nanozarrachalarini sintez qilishning ishonchli va samarali usuli hisoblanadi. Nanopartikullarning o'rtacha hajmini ultratovushli ishlov berish parametrlarini sozlash orqali boshqarish mumkin.
(Qarang: Dordane va Doroodmand, 2021)

Vollastonit nanozarrachalarining (A) ultratovushdan oldin va keyin (B) SEM tasvirlari. ultratovushli protsessor UP200H 45,0 min.
O'rganish va rasm: ©Dordane va Doroodmand, 2021.

Ultrasonik nanofiller dispersiyasi

Sonikatsiya suyuqliklar va shlamlarda, masalan, polimerlar, epoksi qatronlar, sertleştiriciler, termoplastiklar va boshqalarda nanofillerlarni tarqatish va deaglomeratsiya qilishning ko'p qirrali usuli hisoblanadi. Shuning uchun sonifikatsiya R-da yuqori samarali dispersiya usuli sifatida keng qo'llaniladi.&D va sanoat ishlab chiqarish.
Zanghellini va boshqalar. (2021) epoksi qatronidagi nanofillerlar uchun ultratovushli dispersiya texnikasini o'rganib chiqdi. U sonikatsiya kichik va yuqori konsentratsiyali nanofillerlarni polimer matritsaga tarqatishga qodirligini ko'rsatishi mumkin edi.
Har xil formulalarni solishtirganda, og'irligi 0,5% oksidlangan CNT barcha soniklangan namunalarning eng yaxshi natijalarini ko'rsatdi, bu aglomeratlarning ko'pchiligining uchta rulonli tegirmonda ishlab chiqarilgan namunalar bilan taqqoslanadigan diapazondagi o'lchamlari taqsimotini, sertleştirici bilan yaxshi bog'lanishini, qattiqlashtiruvchi moddaning hosil bo'lishini ko'rsatdi. dispersiya ichidagi perkolatsiya tarmog'i, bu cho'kindilarga qarshi barqarorlikka va shuning uchun to'g'ri uzoq muddatli barqarorlikka ishora qiladi. To'ldiruvchining yuqori miqdori shunga o'xshash yaxshi natijalarni ko'rsatdi, ammo aniqroq ichki tarmoqlar va biroz kattaroq aglomeratlarning shakllanishi. Hatto uglerod nanotolalari (CNF) ham sonikatsiya orqali muvaffaqiyatli tarqatilishi mumkin edi. Qo'shimcha erituvchilarsiz nanoto'ldiruvchilarning AQShda to'g'ridan-to'g'ri dispersiyasiga erishildi va shuning uchun sanoatda foydalanish potentsiali bo'lgan oddiy va to'g'ridan-to'g'ri dispersiya uchun qo'llaniladigan usul sifatida ko'rish mumkin. (qarang. Zanghellini va boshqalar, 2021)
 

Qattiqlashtiruvchida tarqalgan turli xil nanoto'ldiruvchilarni taqqoslash (ultratovush - AQSh): (a) og'irligi 0,5% uglerod nanofiber (CNF); (b) og'irligi 0,5% CNToksi; (c) og'irligi 0,5% uglerod nanotubasi (CNT); (d) og'irligi 0,5% yarim dispers CNT.
(O'rganish va rasm: © Zanghellini va boshqalar, 2021)

Nanozarrachalarning ultratovush dispersiyasi – Ilmiy jihatdan ustunligi isbotlangan

Tadqiqotlar ko'plab murakkab tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, ultratovush dispersiyasi nanozarrachalarni suyuqlikdagi yuqori konsentratsiyada ham deaglomeratsiya qilish va tarqatishning eng yaxshi usullaridan biridir. Masalan, Vikash (2020) Hielscher ultratovushli disperser UP400S yordamida yopishqoq suyuqliklarda nano-kremniyning yuqori yuklarining tarqalishini tekshirdi. O'z tadqiqotida u shunday xulosaga keladi “nanozarrachalarning barqaror va bir xil dispersiyasiga yopishqoq suyuqliklarda yuqori qattiq yuklanishda ultrasonikatsiya qurilmasi yordamida erishish mumkin.” [Vikash, 2020]

Nanozarrachalar dispersiyasi uchun yuqori samarali ultratovushli protsessorlar

Hielscher Ultrasonics laboratoriya va uchuvchidan tortib to to'liq sanoat tizimlarigacha ishonchli yuqori samarali ultratovush uskunalari uchun ishonchli yetkazib beruvchidir. Hielscher ultratovush’ qurilmalar murakkab apparat, aqlli dasturiy ta'minot va ajoyib foydalanuvchilarga qulaylik bilan ajralib turadi – Germaniyada ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. Hielscherning dispersiya, deaglomeratsiya, nanozarracha sintezi va funksionallashuvi uchun mustahkam ultratovushli mashinalari 24/7/365 to'liq yuk ostida ishlashi mumkin. Jarayoningizga va ishlab chiqarish ob'ektingizga qarab, bizning ultratovush apparatlarimiz ommaviy yoki uzluksiz in-line rejimida ishlashi mumkin. Sonotrodlar (ultratovushli zondlar), kuchaytiruvchi shoxlar, oqim xujayralari va reaktorlar kabi turli aksessuarlar osongina mavjud.
Ko'proq texnik ma'lumotlar, ilmiy tadqiqotlar, protokollar va ultratovushli nano-dispersiya tizimlarimiz uchun kotirovkalarni olish uchun hozir biz bilan bog'laning! Bizning yaxshi o'qitilgan, uzoq tajribaga ega xodimlarimiz nano-ilovangizni siz bilan muhokama qilishdan xursand bo'lishadi!

Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan: