Nanodiamonds phân tán trong huyền phù nước với Sonication

Phân tán nanodiamond có hiệu quả và nhanh chóng được sản xuất bằng cách sử dụng bộ phân tán siêu âm. Siêu âm deaggregation và phân tán của nanodiamonds có thể được thực hiện đáng tin cậy trong một hệ thống treo nước. Kỹ thuật phân tán siêu âm sử dụng muối để sửa đổi pH và do đó là một kỹ thuật dễ dàng, rẻ tiền và không gây ô nhiễm, có thể dễ dàng sử dụng ở quy mô công nghiệp.

Nanodiamonds có thể được phân tán hiệu quả và đáng tin cậy bằng cách sử dụng ultrasonicators Hielscher.

Làm thế nào để phay siêu âm và phân tán của Nanodiamonds làm việc?

Siêu âm phân tán sử dụng các nanodiamonds chính nó như là phương tiện phay. Cavitation âm thanh được tạo ra bởi sóng siêu âm công suất cao tạo ra dòng chất lỏng tốc độ cao. Các dòng chất lỏng này tăng tốc các hạt (ví dụ: kim cương) trong bùn để các hạt va chạm với tốc độ lên đến 280km / s và vỡ thành các hạt có kích thước nano nhỏ. Điều này làm cho ultrasonicmilling và phân tán một kỹ thuật facile, rẻ tiền, và không có chất gây ô nhiễm, mà đáng tin cậy deagglomerates nanodiamond vào các hạt kích thước nano ổn định trong dung dịch keo nước trong một phạm vi pH rộng. Muối (natri clorua) được sử dụng để ổn định các nanodiamonds trong bùn nước.

Siêu âm Nanodiamond Milling Excels Bead Mills

Ultrasonicators loại thăm dò là nhà máy có hiệu quả cao và là một kỹ thuật phay được thiết lập để sản xuất quy mô lớn huyền phù nanodiamond ở quy mô công nghiệp. Kể từ khi các nhà máy siêu âm sử dụng các nanodiamonds làm phương tiện phay, ô nhiễm thông qua phương tiện phay, ví dụ như từ hạt zirconia, là hoàn toàn tránh được. Thay vào đó, lực cavitational siêu âm tăng tốc các hạt để các nanodiamonds va chạm dữ dội với nhau và phá vỡ để kích thước nano đồng nhất. Điều này ultrasonically gây ra va chạm giữa các hạt là một phương pháp hiệu quả cao và đáng tin cậy để sản xuất các nanodispersions phân phối đồng đều.
Phương pháp phân tán và khử nhiễu siêu âm sử dụng các chất phụ gia hòa tan trong nước, không độc hại và không gây ô nhiễm như natri clorua hoặc sucrose để điều chỉnh pH và ổn định sự phân tán siêu âm. Các cấu trúc tinh thể của natri clorua hoặc sucrose hoạt động bổ sung như môi trường phay do đó hỗ trợ quy trình phay siêu âm. Khi quá trình phay được hoàn thành, các chất phụ gia này có thể dễ dàng được loại bỏ bằng cách rửa đơn giản bằng nước, đó là một lợi thế đáng chú ý so với các hạt gốm quá trình. Phay hạt truyền thống như máy nghiền sử dụng phương tiện phay gốm không hòa tan (ví dụ: bóng, hạt hoặc ngọc trai), có dư lượng mài mòn làm ô nhiễm sự phân tán cuối cùng. Loại bỏ ô nhiễm do môi trường phay gây ra liên quan đến quá trình xử lý sau phức tạp và tốn thời gian cũng như chi phí.

Công nghệ phân tán siêu âm hiệu quả sản xuất huyền phù nanodiamond nước với sự phân bố kích thước hạt hẹp.
(Nghiên cứu và đồ họa: ©Turcheniuk và cộng sự, 2016)

Giao thức mẫu mực cho siêu âm Nanodiamond phân tán

Khử siêu âm hỗ trợ muối của nanodiamonds trong nước:
Một hỗn hợp gồm 10 g natri clorua và 0,250 g bột nanodiamond được nghiền ngắn bằng tay bằng cách sử dụng vữa sứ và chày và đặt vào lọ thủy tinh 20 mL cùng với 5 mL nước DI. Các mẫu chuẩn bị đã được sonicated bằng cách sử dụng một ultrasonicator loại thăm dò cho 100 phút ở 60% công suất đầu ra và 50% chu kỳ nhiệm vụ. Sau khi sonication, mẫu được chia đều giữa hai ống ly tâm Falcon nhựa 50 mL và phân tán trong nước cất lên đến 100 mL tổng thể tích (2 × 50 mL). Mỗi mẫu sau đó được ly tâm bằng máy ly tâm Eppendorf 5810-R ở tốc độ 4000 vòng / phút và 25 ° C trong 10 phút, và chất siêu âm trong suốt đã bị loại bỏ. Các kết tủa ND ướt sau đó được phân tán lại trong nước cất (tổng thể tích 100 mL) và ly tâm lần thứ hai ở 12000 vòng / phút và 25 ° C trong 1 giờ. Một lần nữa chất siêu âm trong suốt đã bị loại bỏ và các kết tủa nanodiamond ướt được phân tán lại, lần này trong 5 mL nước cất để xác định đặc tính. Một xét nghiệm AgNO3 tiêu chuẩn cho thấy hoàn toàn không có Cl⁻ trong ultrasonically deag nanodiamonds khử muối được rửa bằng nước cất gấp đôi như mô tả ở trên. Sau khi bay hơi nước từ các mẫu, sự hình thành các "chip" nanodiamond rắn màu đen đã được quan sát thấy với năng suất ∼ 200 mg hoặc 80% khối lượng nanodiamond ban đầu. (xem hình dưới đây)
(cf. Turcheniuk và cộng sự, 2016)

Mẫu khô od siêu âm phân tán nanodiamonds.
(Nghiên cứu và đồ họa: ©Turcheniuk và cộng sự, 2016)

Ultrasonicators hiệu suất cao cho sự phân tán Nanodiamond

Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối thiết bị phay và phân tán siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng hạng nặng như sản xuất bùn nanodiamond, phương tiện đánh bóng và vật liệu nano tổng hợp. Hielscher ultrasonicators được sử dụng trên toàn thế giới để phân tán vật liệu nano vào huyền phù keo nước, polyme, nhựa, lớp phủ, và các vật liệu hiệu suất cao khác.
Máy phân tán siêu âm Hielscher đáng tin cậy và hiệu quả trong việc xử lý độ nhớt thấp đến cao. Tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào và kích thước hạt cuối cùng được nhắm mục tiêu, cường độ siêu âm có thể được điều chỉnh chính xác để có kết quả quá trình tối ưu.
Để xử lý bột nhão nhớt, vật liệu nano và nồng độ rắn cao, bộ phân tán siêu âm phải có khả năng tạo ra biên độ cao liên tục. Hielscher Ultrasonics’ Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao trong hoạt động liên tục dưới tải đầy đủ. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy trong hoạt động 24/7. Tùy chọn để vận hành một bộ phân tán siêu âm ở biên độ cao và điều chỉnh biên độ chính xác là cần thiết để thích ứng các điều kiện quá trình siêu âm cho công thức tối ưu của bùn nano chứa đầy cao, hỗn hợp polymer gia cố nano và nanocomposites.
Bên cạnh biên độ siêu âm, áp suất là một thông số quá trình rất quan trọng khác. Dưới áp lực tăng cao, cường độ cavitation siêu âm và lực cắt của nó được tăng cường. Các lò phản ứng siêu âm của Hielscher có thể được áp lực do đó có được kết quả sonication tăng cường.
Giám sát quy trình và ghi dữ liệu rất quan trọng để tiêu chuẩn hóa quy trình liên tục và chất lượng sản phẩm. Dây cảm biến áp suất và nhiệt độ có thể cắm vào máy phát siêu âm để theo dõi và kiểm soát quá trình phân tán siêu âm. Tất cả các thông số xử lý quan trọng như năng lượng siêu âm (net + total), nhiệt độ, áp suất và thời gian được tự động giao thức và lưu trữ trên thẻ SD tích hợp. Bằng cách truy cập dữ liệu quá trình được ghi lại tự động, bạn có thể sửa đổi các lần chạy sonication trước đó và đánh giá kết quả quá trình.
Một tính năng thân thiện với người dùng khác là điều khiển từ xa trình duyệt của hệ thống siêu âm kỹ thuật số của chúng tôi. Thông qua điều khiển trình duyệt từ xa, bạn có thể bắt đầu, dừng, điều chỉnh và giám sát bộ xử lý siêu âm của mình từ xa từ bất cứ đâu.
Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để tìm hiểu thêm về các chất đồng nhất siêu âm hiệu suất cao của chúng tôi để phay và phân tán nano!
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: