Síntesis ultrasónica u nanodiamantes

• Debido a u intensa muuk' cavitación, le ultrasonido potencia u ti'al jump'éel láaka prometedora producir diamantes Buka'aj micrométrico yéetel nanométrico ichil grafito.
• Le diamantes micro yéetel nanocristalinos páajtal sintetzar ku sonicando jump'éel suspensión grafito ti' líquido orgánico presión atmosférica yéetel temperatura ambiente.
• Le ultrasonidos xan le jump'éel nu'ukula' útil utia'al u posprocesamiento le nanodiamantes sintetizados, ts'o'ok u le ultrasonicación dispersa, desaglomera yéetel funcionaliza le nanopartículas jach xoknáalo'obo' bix u.

Ultrasonidos utia'al u Ts'a'akal yéetel nanodiamantes

Le nanodiamantes (xan llamados diamantes ti' detonación (DND) wa diamantes ultradispersos (UDD)) ku jump'éel bix yaabilajech u nanomateriales carbono ku distinguen tumen yáantajo'ob únicas, bey u enrejado ba'ax, u nojoch Superficie, bey k'áate' óptico y magnético propiedades ka aplicaciones excepcionales. Le propiedades le partículas ultradispersas ku betiko'ob le materiales compuestos innovadores utia'al u sukbenilo'ob túumben materiales yéetel noj extraordinarias. Le Buka'aj le partículas diamante ti' le hollín jach u yan 5 nm.

Yáanal muuk' intensas, bey le sonicación wa le detonación, le grafito u transformar u ti' diamante.

Nanodiamantes sintetizados tumen ultrasonidos

Le síntesis diamantes jach jump'éel Páaybe'en jach yáax investigación ti' ku respecta ti' le intereses científicos yéetel comerciales. Le tuukula' comúnmente utilizado utia'al u síntesis partículas diamante microcristalinas yéetel nanocristalinas jach tu láaka ka'anal presión-alta temperatura (HPHT). Yo'osal le método, ku genera le presión tuukula' requerida u decenas u miles atmósferas yéetel temperaturas asab u 2000K utia'al u producir le nu'ukulil noj bejo' ti' le suministro mundial ti' diamante industrial. Utia'al u transformación grafito ti' diamante, tu general u requieren altas presiones yéetel altas temperaturas, yéetel u utilizan catalizadores utia'al u ya'abtal u rendimiento le diamante.
Le requisitos k'a'abeto'ob ti' le transformación ku páajtal generar u kin tuukul jach eficiente yo'osal u búukinta'al u Ultrasonido ka'anal potencia (= ultrasonido baja frecuencia yéetel ka'anal intensidad):

cavitación ultrasónica

Le ultrasonidos ti' ts'a'abal causan localmente táanil jach extremos. Le ken u sonican ts'a'abal u altas intensidades, le sonoras ondas ba'ax ku propagan ti' le chúumuk líquido ts'aik kúuchil ciclos alternos u ka'anal presión (compresión) yéetel baja presión (rarefacción), yéetel tasas dependen ti' le frecuencia. Ichil le ciclo baja presión, le ondas ultrasónicas u ka'anal intensidad crean mejen burbujas u vacío wa vacíos ti' le líquido. Ka le burbujas alcanzan jump'éel volumen le ts'o'ok ma' táan u béeytal múuch'ik energía, colapsan violentamente ichil jump'éel ciclo ka'anal presión. Le Uláak ba'al u denomina cavitación. Ichil le implosión ku alcanzan localmente temperaturas jach altas (aprox. 5.000 k'uj) yéetel presiones (aprox. 2.000 atm). Implosión le burbuja cavitación xan ts'aik kúuchil ti' chooj ta'an líquido tak 280 m leti' s u velocidad. (Suslick 1998). Jach obvio u le micro yéetel Nano-cristalino Le diamantes táan u béeytal sintetzar u ti' le jach yáax le ultrasonidos cavitación.

Procedimiento ultrasónico utia'al u síntesis nanodiamantes

Tu hecho le xooko' Khachatryan et ti' le. (2008) ye'esik u le microcristales diamante xan páajtal sintetizar u yo'osal le ultrasonicación jump'éel suspensión grafito ti' líquido orgánico presión atmosférica yéetel temperatura ambiente. Bix u fluido u cavitación, u ts'o'ok yéeyik jump'éel fórmula oligómeros aromáticos debido a u baja presión vapor saturado yéetel u ka'anal temperatura ju'uch'ul. Ti' le líquido, le tuunicha' yaabilajech u grafito Chen séen – yéetel partículas ti' le rango ichil 100-200 μm, u ts'o'ok suspendido. Ti' le experimentos Kachatryan et ti' le., le relación peso leti' líquido sólido-fluido bin u 1:6, u densidad le fluido cavitación j-1,1 g cm^-3 u 25 ° kuxtal Le intensidad ultrasónica wóolis ti' le sonorreactor ts'o'ok u sido u 75-80W cm^-2 correspondiente ti' jump'éel amplitud presión sonora u 15-16 bar.
Ts'o'ok u logrado jump'éel tzeltalo'obo' yan le 10 ti chúumuk grafito u diamante. Le diamantes táan óol monodisperso yéetel jump'éel Buka'aj jach afilado yéetel ma'alob meenta'an ti' le rango ti' 6 wa 9 μm ± 0,5 μm, yéetel cristalino morfología yéetel Ka'anal pureza.

Máak SEM ti' le diamantes sintetizados tumen ultrasonidos: le máak (u) yéetel (b) muestran serie muestras 1, (c) yéetel (Mulix) serie muestras 2. [Khachatryan et ti' le. 2008]

Leti'e' Baajux micro yéetel nanodiamantes producidos tumen le método ku estima u competitivo yéetel le tuukula' ka'anal presión-alta temperatura (HPHT). Le je'ela' ku beetik le ultrasonidos k'áati' jump'éel alternativa innovadora utia'al u síntesis micro yéetel nanodiamantes (Khachatryan et ti' le. 2008), especialmente tuméen le tuukula' producción nanodiamantes u optimizar u yo'osal investigaciones adicionales. Ya'ab parámetros, bey le amplitud, le presión, le temperatura, le fluido cavitación yéetel le concentración, k'a'abéet examinar u yéetel precisión utia'al u descubrir le ch'aaj óptimo ti' le síntesis ultrasónica ti' nanodiamantes.
Óolal ti' Jaajal ya'ala'al máaxo'ob máano'ob obtenidos ti' le síntesis nanodiamantes, generados tumen ultrasonidos cavitación Ku potencial utia'al u síntesis uláak' compuestos importantes, bey le nitruro boro cúbico, le nitruro carbono, etcétera (Khachatryan et ti' le. 2008).
Ku ts'o'okole', bey u páajtal crear nanocables yéetel nanovarillas diamante ichil nanotubos carbono pak'o' múltiple (MWCNT) yáanal irradiación ultrasónica. Le nanocables diamante le análogos unidimensionales ti' le diamante granel. Debido a u ka'anal xook elástico, relación resistencia-peso yéetel le relativa facilidad yéetel le ba'ax ku páajtal funcionalizar u meyajo'ob, u ts'o'ok descubierto ti' le diamante jach le xooko'obo' óptimo utia'al u diseños nanomecánicos. (Sun et ti' le. 2004).

Dispersión ultrasónica u nanodiamantes

Bey ts'o'ok u ts'o'ok descrito, le desaglomeración yéetel le distribución xan le Buka'aj partícula ti' le ka'a le láakal utia'al u explotación exitosa ti' le yáantajo'ob únicas ti' le nanodiamantes.
dispersión y desaglomeración Ba'axten ultrasonidos ku resultado ti' le cavitación. Yaan u ye'esik ts'a'abal ti' ultrasonidos, le sonoras ondas ba'ax ku propagan ti' le líquido ma' u ts'a'abal Teeche' bey resultado ciclos alternos alta yéetel baja presión. Le ba'ala' aplica jump'éel tensión kanáanil yóok'ol le muuk' atracción ichil le partículas individuales. Le cavitación ultrasónica ti' ts'a'abal ku beetik chooj ta'an líquido ka'anal velocidad tak 1000 kilómetro leti' h (aprox. 600 mph). Dichos chooj ta'an presionan u líquido u ka'anal presión ichil le partículas yéetel le p'atikuba'ob ichil yan. Le partículas jach mejen ku aceleran yéetel le chooj ta'an líquido yéetel chocan altas velocidades. Le je'ela' ku beetik le ultrasonidos k'áati' ka'a xoknáalo'obo' utia'al le dispersión, ba'ale' xan utia'al u molienda u partículas Buka'aj micrométrico ka submicrométrico.
Je'ebix, le nanodiamantes (yéetel jump'éel Buka'aj chúumuk u jump'éel 4 nm) yéetel le poliestireno páajtal dispersar u ti' ciclohexano tia'al jump'éel compuesto yaabilajech. Ti' u xook, Chipara et ti' le. (2010) séen preparado compuestos poliestireno yéetel nanodiamantes, ku ya'alik nanodiamantes ti' jump'éel rango ichil 0 yéetel 25 ti Chúumuk ti' peso. Tia'al jump'éel dispersión, sonicaron le solución ichil 60 minutos yéetel le UIP1000hd (1kW).

Funcionalización asistida tumen ultrasonidos nanodiamantes

Utia'al u funcionalización le superficie completa Amal partícula Buka'aj nanométrico, u superficie le partícula k'a'ana'an yaantal disponible utia'al u reacción química. Lela' u k'áat u ya'al ba'ax k'a'abet jump'éel dispersión xan yéetel fina, ts'o'ok u le partículas ma'alob dispersas táan rodeadas tumen capa límite moléculas atraídas tumen le superficie le partícula. Utia'al u le túumben ku funcionales k'uchulo'ob u superficie le nanodiamantes, le capa límite k'a'ana'an jaatik u wa tselik u. Le tuukula' rotura yéetel eliminación le capa límite je'el u páajtal u u yo'osal ultrasonidos.
Le ultrasonidos introducidos ti' le líquido generan jejeláas táanil extremos, tales como: cavitación, localmente jach ka'anal temperatura tak 2000K yéetel chooj ta'an líquido tak 1000 kilómetro leti' h. (Suslick 1998) yo'osal le ba'ax estrés, le muuk' atracción (je'ebix, le muuk' yaan-der-Waals) táan u béeytal u superadas yéetel le moléculas funcionales ku llevadas u superficie le partícula utia'al u funcionalizar u, je'el, u superficie le nanodiamantes.

Esquema 1: Gráfico le desaglomeración in situ yéetel funcionalización superficial ti' nanodiamantes (Liang 2011).

Le experimentos yéetel u Ts'a'akal desintegración sónica asistida tumen perlas (BASD) xan ts'o'ok-e'asa'abij ya'ala'al máaxo'ob máano'ob prometedores utia'al u funcionalización u superficie le nanodiamantes. Ti' le modo, ku séen utilizado perlas (je'ebix, perlas ba'alo'ob yéetel k'at Buka'aj micro bey le perlas ZrO2) utia'al u reforzar le ultrasonido cavitacional muuk' yóok'ol le partículas nanodiamante. Le desaglomeración ku yaantal debido a le colisión interparticular ichil le partículas nanodiamante yéetel le ZrO₂ perlas.
Debido a le utsil disponibilidad u superficie le partículas utia'al u reacciones químicas bey le reducción, le arilación wa silanización Boran, u recomienda encarecidamente jump'éel pretratamiento ultrasónico wa BASD (disgregación sónica asistida tumen perlas) yéetel fines dispersión. Tuméen ultrasonidos Dispersión y desaglomeración Le reacción química je'el u páajtal u proceder bix jach asab completa.