Imọ-ẹrọ olutirasandi Hielscher

Ultrasonic synthesis of Nanodiamonds

  • Nitori agbara agbara agbara rẹ, agbara olutirasandi jẹ ilana ti o ni ileri lati gbe awọn okuta iyebiye micron ati awọn okuta iyebiye lati graphite.
  • Awọn okuta iyebiye Micro- ati awọn oni-iyebiye oni-ti-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-ni-niyanju lati sisẹ ni idaniloju ti graphite ni omi-ara omi ni agbara ti o gaju ati otutu otutu yara.
  • Ultrasonic jẹ tun wulo ọpa fun ifiranṣẹ ti awọn titobi nano okuta iyebiye, bi ultrasonication disperses, deagglomerates ati functionalizes nano awọn patikulu gan munadoko.

Ultrasonics fun Nanodiamond itọju

Nanodiamonds (ti a npe ni awọn okuta iyebiye (DND) tabi awọn okuta iyebiye ultradisted (UDD)) jẹ fọọmu pataki ti awọn ẹda carbon dioxide ti a ṣe iyatọ nipasẹ awọn ami ara oto - bii awọn oniwe- latissi itumọ, titobi rẹ dada, ati pe oto opitika ati ti o ṣe awọn ohun-ini - ati awọn ohun elo apẹẹrẹ. Awọn ohun-ini ti awọn patikulu ultradispersed ṣe awọn ohun elo wọnyi fun awọn apẹrẹ ti o ṣẹda fun ẹda awọn ohun elo ti o kọwe pẹlu awọn iṣẹ pataki. Iwọn awọn particulanti Diamond ni soot jẹ nipa 5nm.

Ultrasonic synthesis of Nanodiamonds

Labẹ awọn agbara lile, gẹgẹbi sonication tabi titọnation, graphite le wa ni yipada si okuta.

Ultrasonically Synthesized Nanodiamonds

Awọn iyatọ ti awọn okuta iyebiye jẹ aaye iwadi pataki kan nipa awọn ijinle sayensi ati ti owo. Ilana ti a lopọ fun iyasọtọ ti awọn ohun elo micro-crystalline ati awọn ohun elo diamond ti nano-crystalline jẹ ilana ilana giga-giga-iwọn otutu (HPHT). Nipa ọna yii, titẹ agbara ti a beere fun awọn ẹgbẹẹgbẹrun ti awọn ipo aye ati awọn iwọn otutu ti o ju 2000K ni a gbekalẹ lati pese apa akọkọ ti ipese ọja ti ile-iṣẹ ni agbaye. Fun iyipada ti graphite sinu okuta, ni awọn iwọn gaju giga ati awọn iwọn otutu ti o ga, a ṣe lo awọn catalysts lati mu ikore ti diamita sii.
Awọn ibeere ti a nilo fun iyipada le ni ipilẹṣẹ daradara ni lilo nipasẹ Ga agbara olutirasandi (= kekere igbohunsafẹfẹ, giga kikan olutirasandi):

ultrasonic cavitation

Awọn olutirasita ni olomi nfa awọn ipa-ipa pupọ julọ ti agbegbe. Nigbati o ba n ṣabọ awọn olomi ni awọn kikankikan giga, awọn igbi ohun ti o fagilee sinu media ti omi jẹ ki o tun ni ipa-titẹ (titẹkura) ati awọn titẹ-kekere (rarefaction), pẹlu awọn oṣuwọn da lori irufẹ. Nigba titẹ kekere-titẹ, giga gigun ultrasonic igbi ṣẹda kekere igbale nyoju tabi voids ninu omi. Nigbati awọn eegun ba de iwọn didun kan ti wọn ko le tun fa agbara, wọn yoo ṣubu ni agbara nigba akoko gbigbe-giga. Eyi ni a pe cavitation. Ni igba otutu implosion awọn iwọn otutu ti o ga julọ (approx 5,000K) ati awọn igara (approx. 2,000atm) ti wa ni agbegbe. Awọn implosion ti cavitation o ti nkuta tun awọn esi ni awọn omi jeti ti to to 280m / s siki. (Suslick 1998) O han pe micro- ati nano-okuta awọn okuta iyebiye le ṣiṣẹ ni aaye ultrasonic cavitation.

Ibere ​​Alaye




Akiyesi wa Ìpamọ Afihan.


Ilana ultrasonic fun Isopọ ti Nanodiamonds

Ni otitọ, iwadi ti Khachatryan et al. (2008) fihan pe awọn microcrystals diamond tun le ṣapọ nipasẹ awọn ultrasonication ti idaduro ti graphite ni omi bibajẹ ni titẹ agbara oju aye ati otutu yara. Gege bi omi iṣan, a ṣe agbekalẹ agbekalẹ kan ti oligomers ti oorun didun nitori titẹ agbara ti o kere pupọ ti o dara ati iwọn otutu ti o ga julọ. Ninu omi yii, pataki julọ ti o ni ero koriri – pẹlu awọn patikulu ni ibiti o wa laarin 100-200 μm - ti daduro fun igba diẹ. Ninu awọn igbadun ti Kachatryan et al., Ratio ratio ti o lagbara-iwọn omi jẹ 1: 6, iwuwo omi ti cavitation jẹ 1.1g cm-3 ni 25 ° C. Awọn o pọju ultrasonic kikankikan ninu sonoreactor ti 75-80W cm-2 bamu si titobi titẹ agbara ti 15-16 igi.
O ti ṣẹ ni iwọn iwọn iyipada 10-graph-to-diamond. Awọn okuta iyebiye wà fere mii-pipinka pẹlu didasilẹ gan-an, iwọn apẹrẹ daradara ni ibiti o ti 6 tabi 9μm ± 0.5μm, pẹlu onigun, okuta mofoloji ati ga ti nw.

Ultrasonically synthesized diamonds (SEM images): Ga agbara olutirasandi pese agbara ti a nilo lati mu awọn nanodiamonds' synthsis

Awọn aworan SEM ti awọn okuta iyebiye ti a ṣe alaye lẹgbẹẹsẹ: awọn aworan (a) ati (b) fi awọn ayẹwo 1, (c) han ati (d) awọn ayẹwo 2. [Khachatryan et al. 2008]

Awọn owo ti awọn micro-ati nanodiamonds ti a ṣe nipasẹ ọna yii ti wa ni ifoju-lati wa ifigagbaga pẹlu ilana ti o ga-giga-otutu (HPHT). Eyi n ṣe ki olutirasandi jẹ iyatọ ti aseyori fun awọn iyatọ ti awọn micro-ati awọn nano iyebiye (Khachatryan et al 2008), paapaa bi ilana awọn ilana nanodiamonds le ṣe iṣapeye nipasẹ awọn iwadi siwaju sii. Ọpọlọpọ awọn igbasilẹ iru titobi, titẹ, otutu, cavitation ito, ati fojusi gbọdọ wa ni ṣayẹwo ni otitọ lati ṣawari ibi ti o dun ti ultrasonic nanodiamond synthesis.
Nipa awọn esi ti a ti ṣẹ ni syntasizing nanodiamonds, siwaju ultrasonically generated cavitation n funni ni agbara fun iṣawari ti awọn orisirisi agbo ogun pataki, gẹgẹ bi awọn nitride boron cubic, nitride carbon ati bẹbẹ lọ. (Khachatryan et al 2008)
Pẹlupẹlu, o dabi pe o ṣee ṣe lati ṣẹda awọn nanowires diamond ati awọn itọnisọna lati awọn nanotubes ti awọn ti ọpọlọpọ-walled carbon (MWCNTs) labẹ irradiation ultrasonic. Awọn Diamond nanowires jẹ awọn analogues kanṣoṣo ti awọn ọṣọ olopobobo. Nitori titobi rirọ ti o ga, ipin agbara-to-weight, ati ibatan ti o rọrun pẹlu eyi ti awọn ẹya ara rẹ le ṣe iṣẹ-ṣiṣe, a ti ri diamond lati jẹ awọn ohun elo ti o dara julọ fun awọn aṣa ti aṣeyọri. (Sun et al 2004)

Pipasọ ti Ultrasonic Nanodiamonds

Gẹgẹbi a ti ṣafihan tẹlẹ, awọn deagglomeration ati iwọn pinpin paapaa ni alabọde jẹ awọn ibaraẹnisọrọ fun ilọsiwaju aṣeyọri awọn awọn ami ara ọtọ awọn nanodiamonds.
pipinka ati deagglomeration nipasẹ ultrasonication jẹ abajade ti ultrasonic cavitation. Nigbati o ṣafihan awọn olomi si olutirasandi awọn igbi ti o nwaye ti o ṣe elesin sinu abajade omi bi o ṣe nni awọn titẹ agbara giga ati titẹ-kekere. Eyi kan ni wahala ti iṣan lori awọn ipa fifamọra laarin awọn ẹni-kọọkan. Awọn cavitation ultrasonic ni awọn omi ṣe okunfa omi nla ti o to 1000km / hr (approx 600mph). Iru awọn ọkọ ofurufu tẹ omi ni giga titẹ laarin awọn patikulu ki o si ya wọn kuro ni ara wọn. Awọn patikulu kekere ti wa ni itọju pẹlu awọn oko ofurufu ati ki o tẹle awọn iyara giga. Eyi jẹ ki olutirasandi jẹ ọna ti o munadoko fun pipasilẹ sugbon o tun fun Mimu ti micron-iwọn ati ki o iha micron-iwọn patikulu.
Fun apẹẹrẹ, awọn nanodiamonds (iwọn apapọ ti 4nm) ati polystyrene le ṣee ṣawari ni cyclohexane lati gba ohun elo pataki kan. Ninu iwadi wọn, Chipara et al. (2010) ti pese awọn apẹrẹ ti polystyrene ati nanodiamonds, ti o ni awọn nanodiamonds ni ibiti o wa laarin iwọn 0 ati 25%. Lati gba ohun ani pipinka, nwọn sonicated ni ojutu fun 60 min pẹlu Hielscher's UIP1000hd (1kW).

Iṣẹ-ṣiṣe Iranlọwọ ti Ultrasonically ti Nanodiamonds

Fun awọn iṣẹ-ṣiṣe ti iyẹlẹ ti o pari ti awọn ohun elo ti o ni iwọn nano-pupọ, oju ti awọn patiku gbọdọ wa fun ifarahan kemikali. Eyi tumọ si ani ati pipinka daradara ni bi awọn patikulu daradara ti a ti tuka ti wa ni ayika ti ala-ilẹ ti awọn ami ti o ni ifojusi si oju iwọn patiku. Lati gba awọn ẹgbẹ iṣẹ iṣẹ tuntun si oju iwọn nanodiamonds, yi ala-ilẹ alailowaya gbọdọ fọ tabi kuro. Ilana yii ti adehun ati yiyọ ti ala Layer le ṣee ṣe nipasẹ awọn ultrasonics.
Olutirasandi ti a ṣe sinu omi ni orisirisi awọn ipa ipa bi eleyi cavitation, iwọn otutu ti o ga julọ ni agbegbe ti o to 2000K ati awọn ọkọ ofurufu ti o to 1000km / hr. (Suslick 1998) Nipa wahala yii awọn okunfa ti nfa (fun apẹẹrẹ awọn agbara Van-der-Waals) ni a le bori ati pe awọn ohun elo ti a ti gbe lọ si oju ti awọn patiku lati ṣiṣẹ, fun apẹẹrẹ awọn iwọn nanodiamonds '.

Under powerful ultrasonic irradiation (e.g. with Hielscher's UIP2000hdT) it becomes possible to synthesis, deagglomerate and functionalize nanodiamonds efficiently.

Ero 1: Eya ti in-deagglomeration ati iṣẹ-ṣiṣe ti ita ti nanodiamonds (Liang 2011)

Awọn idanwo pẹlu Ọdun Disiki ti Sonic Disintegration (Bead-Assad) ti ṣe iranlọwọ ti awọn ọmọde ti fihan awọn esi ti o ṣe ileri fun funcionalization ti awọn nanodiamonds bi daradara. Nitorina, awọn ilẹkẹ (fun apẹẹrẹ awọn egungun seramiki micro-iwọn gẹgẹbi awọn ideri ZrO2) ti a lo lati mu ki ultrasonic cavitational ologun si awọn awọn patikulu nanodiamond. Awọn deagglomeration waye nitori ijamba interparticular laarin awọn particles nanodiamond ati ZrO2 awọn ilẹkẹ.
Nitori wiwa to dara julọ ti oju ẹyin patikulu, fun awọn aati kemikali gẹgẹbi idinku Boran, arylation tabi silanization, ultrasonic tabi BASD (idinku awọn ọmọ wẹwẹ disintegration) eyiti a ṣe iṣeduro niyanju tẹlẹ fun itọju ipinnu. Nipa ultrasonic Pipasilẹ ati deagglomeration ilọsiwaju kemikali le tẹsiwaju siwaju sii siwaju sii.

Nigbati agbara giga, agbara-itọka olutirasandi ti wa ni ṣafihan sinu alabọpọ omi, a ti pese cavitation.

Ultrasonic caviatation awọn esi ni iwọn otutu ati titẹ differentials ati awọn omi-nla omi jeti. Nitorina, agbara olutirasandi jẹ ọna itọju aṣeyọri fun awọn ohun elo mimu ati awọn ounjẹ.

Kan si wa / Beere fun Alaye siwaju sii

Ọrọ lati wa nipa rẹ processing awọn ibeere. A yoo so ti o dara julọ oso ati processing sile fun ise agbese rẹ.





Jọwọ ṣe akiyesi wa Ìpamọ Afihan.


Iwe-iwe / Awọn itọkasi

  • Chipara, AC et al .: Awọn ohun-ini imọran ti awọn particulari nanodiamond ti a tuka ni polystyrene. HESTEC 2010.
  • El-Sọ, KM: Nanodiamonds bi ilana ifijiṣẹ oògùn: Ohun elo ati awọn ti o yẹ. Ni J Appl Pharm Sci 01/06, 2011; pp 29-39.
  • Khachatryan, A. Kh. et al .: Yiyi ti iwọn-si-diamond ti mu nipasẹ ultrasonic cavitation. Ni: Diamond & Awọn Ohun elo ti o jọmọ 17, 2008; pp931-936.
  • Krueger, A .: Ilana ati ifesi agbara ti diamond nanoscale. Ni: J Mater Chem 18, 2008; Page 1485-1492.
  • Liang, Y .: Deagglomerierung ati Awọn ẹya ara ẹrọ ti awọn onibara thermochemischer ati mechanochemischer Methoden. Dissertation Julius-Maximilian-Universität Würzburg 2011.
  • Osawa, E .: Monodisperse nikan nanodiamond ṣe pataki. Ni: Epo Tii Pii 80/7, 2008; pp. 1365-1379.
  • Pramatarova, L. et al .: Awọn anfani ti Polymer Composites pẹlu Detonation Awọn ohun elo fun awọn ohun elo Awọn ohun elo Itọju. Ni: Lori Biomimetics; pp 298-320.
  • Oorun, L .; Gong, J .; Zhu, D .; Zhu, Z .; O, S .: Diamond Nanorods from carbonbon Nanotubes. Ni: Awọn ohun elo ti o pọju 16/2004. pp 1849-1853.
  • Suslick, KS: Kirk-Othmer Encyclopedia of Technology Technology. 4th ed. J. Wiley & Awọn ọmọ: New York; 26, 1998; pp 517-541.

Nanodiamonds – Lo ati Awọn ohun elo

Awọn irugbin nanodiamond wa ni riru nitori agbara wọn. Nitorina, wọn maa nyara lati dagba awọn apejọ. Ohun elo ti o wọpọ ti awọn nanodiamonds ni lilo ninu abrasives, awọn gige ati awọn irinṣẹ polishing ati awọn gilasi ooru. Lilo miiran ti o wulo jẹ ohun elo ti awọn nanodiamonds bi awọn ti nmu oògùn fun awọn nkan ti nṣiṣe lọwọ elegbogi (cf. Pramatarova). Nipa ultrasonication, akọkọ awọn nanodiamonds le ṣee ṣe lati sisẹ ati lẹẹkeji, awọn nanodiamonds ti o nira si agglomeration le jẹ deede dispersed sinu media bibajẹ (fun apẹẹrẹ lati ṣe agbekalẹ polishing).