Nan jaden an nan polisaj presizyon, nanodiamonds posede yon dite Mohs ekstrèm nan 10, ansanm ak gwo zòn sifas espesifik ak aktivite sifas segondè nan nanoskal la. Lè yo trete materyèl difisil ak frajil tankou carbure Silisyòm ak safi, yo kapab retire materyèl nivo atomik-. Sepandan, patikil nanodyaman natif natal ki te pwodwi pa deksplozyon aktyèl endikap la ak metòd sentèz segondè -tanperati segondè-presyon (HTHP) yo gen tandans aglomerasyon espontaneman. Lè yo itilize nan polisaj materyo, sa fasil lakòz reyur sifas, twou, pòv plat, ak lòt pwoblèm, dirèkteman diminye sede pwodwi. Li limite tou aplikasyon yo nan kouch lubrifyan, biosensing, segondè -materyèl konpoze, ak lòt domèn. Se poutèt sa, deagglomerasyon efikas ak dispèsyon ki estab nan nanodyaman yo se kle pou pwofite totalman pwopriyete eksepsyonèl yo ak debloke mache aplikasyon wo-. Atik sa a kòmanse ak kòz yo nan aglomerasyon nanodyaman ak revize kat gwo wout teknoloji deagglomerasyon yo répandus nan endistri a.
Poukisa nanodyaman yo rasanble ansanm?
Nanodiamond patikil yo trè piti, ak dyamèt ki sòti nan sèlman 2 a 50 nanomèt, epi yo gen yon zòn sifas espesifik trè gwo. Fizikman, yo natirèlman nan yon eta enstab. Pou reyalize yon konfigirasyon ki pi estab, patikil ultrafin sa yo espontaneman adsorbe youn ak lòt epi yo aglomere -sa a se kòz rasin tandans yo nan grap. An menm tan an, sifas patikil yo gen anpil sit aktif enstore ki fasilman absòbe imidite ak enpurte ki soti nan lè a, plis sa ki lakòz patikil yo konfòme yo byen ansanm ak vin pi grav pwoblèm nan clumping, fòme konvansyonèl aglomerat mou. Tipikman, sa yo aglomere mou yo sitou kenbe ansanm pa fòs fizik tankou fòs van der Waals, atraksyon elektwostatik, ak fòs kapilè, ak patikil prensipalman nan pwen oswa angilè kontak, sa ki lakòz fòs lyezon relativman fèb.
Sepandan, nanodyaman ki te pwodwi pa metòd deksplozyon an gen enpurte rezidyèl sou sifas yo, tankou kabòn grafitik ak kabòn amorphe. Pandan sentèz tanperati ki wo-, patikil adjasan yo ka dirèkteman fòme lyezon kabòn-kabòn solid. Makonnen ak dezidratasyon ak geri gwoup sifas yo pandan siye ki vin apre ak depo, sa finalman rezilta nan agglomerat difisil, ki byen solid. Aglomere difisil sa yo pa ka kase apa pa fòs òdinè ekstèn pou kont li, sa ki poze yon defi grav nan aplikasyon an nan nanodyaman.
Ki jan yo deagglomerate nanodiamonds?
An repons a mekanis aglomerasyon ki anwo yo, endistri a te devlope plizyè kalite teknoloji deagglomerasyon pou nanodiamonds, ki ka klase nan kat gwo kategori: metòd dispèsyon fizik, metòd chimik inòganik, metòd jaden enèji segondè -, ak metòd modifikasyon chimik sifas yo.
01 Metòd Dispèsyon Fizik
Metòd dispèsyon fizik yo konte sou fòs mekanik pou simonte atraksyon entè-partikul ak lafòs kraze aglomeratè mou. Sepandan, mwayen dispèsyon fizik sa yo pa ka garanti estabilite alontèm-sispansyon an epi yo anjeneral yo itilize kòm teknik dispèsyon oksilyè. Metòd komen yo enkli:
(1) Gwo -enèji boul fraisage: Sa a se metòd mekanik ki pi komen. Li sèvi ak enèji mekanik ki te pwodwi pa kolizyon gwo-vitès ak taye ant boul yo fanm k'ap pile pou kraze aglomere ki gen gwosè mikron nan echèl nanomèt la. Tipikman, yon mwayen dispèsyon (egzanp, dlo oswa alkòl) bay wilaj ak estabilizasyon preliminè, kidonk mouye boul fraisage pi efikas pase sèk boul fraisage.
(2) Dispèsyon ede ltrason: Metòd sa a itilize efè cavitation nan likid pou deagglomerate grap. Pandan pwopagasyon ultrasons, microbubbles fòme nan likid la. Anba konpresyon peryodik ak rarifikasyon nan jaden an ultrasons, bul sa yo grandi nan gwosè sonorite ak Lè sa a, tonbe vyolan. Efondreman enstantane a jenere tanperati ki wo lokalize, presyon ki wo, ak onn chòk pwisan ansanm ak mikwojèt gwo vitès nan yon espas ki piti anpil, kidonk deranje fòs van der Waals, adsorption elektwostatik, ak lòt fòs obligatwa ant patikil yo, epi kraze gwo aglomere nan mikron-nan nanokal patikil endividyèlman dispèse.
02 Metòd chimik inòganik
Metòd chimik inòganik yo enplike pwosesis tankou lave asid, rkwir idwojenasyon, ak rkwit oksidasyon pou retire konpoze metalik ak kabòn ki pa dyaman (ki gen ladan grafit ak kabòn amorphe) nan sifas nanodyaman, kidonk efektivman diminye aglomerasyon difisil.
(1) Lave asid: Tretman ak asid fò tankou asid nitrique oswa asid idroklorik ka fonn epi retire enpurte metalik, pandan y ap entwodui yon gwo kantite gwoup fonksyonèl ki gen oksijèn -tankou carboxyl (-COOH), idwoksil (-OH), ak kabònil (C=O) gwoup nan sifas{{4}mondon. Nan solisyon akeuz, gwoup polè sa yo ionize, bay yon chaj sifas negatif nan patikil yo, jenere repouse elektwostatik ant patikil epi konsa anpeche aglomerasyon.
(2) Recuit oksidasyon: Chofaj nanodyaman nan atmosfè lè oswa oksijèn menm jan an entwodui gwoup fonksyonèl ki gen oksijèn sou sifas la. Konpare ak oksidasyon asid likid-faz, avantaj li yo chita nan absans jenerasyon dechè likid pandan pwosesis, sa ki fè li apwopriye pou gwo echèl pwodiksyon kontinyèl.
(3) Hydrogenation recuit: Kontrèman ak oksidasyon, rkwir idwojenasyon enplike nan chofe nanodyaman nan tanperati ki wo nan yon atmosfè idwojèn pou retire gwoup sifas ki gen oksijèn, ki fòme yon sifas ki fini idwojèn (egzanp, -CH₂ gwoup). Apre tretman idwojenasyon, sifas nanodyaman an vin idrofob, siyifikativman amelyore dispersibility li nan solvang ki pa polè.
03 Metòd jaden ki gen gwo enèji
Metòd jaden ki gen gwo enèji yo sèvi ak jaden fizik ekstrèm tankou lazè oswa plasma pou aji dirèkteman sou estrikti aglomere yo, avèk efikasite ak pwòp detwi aglomere di nanodyaman yo epi ankouraje dispèsyon ki estab nan medya yo.
(1) Dispèsyon asistans nan Plasma: Patikil ki gen gwo enèji (egzanp, iyon, elektwon) ki te pwodwi pa plasma bonbade aglomere nanodyaman yo, pa sèlman pwodui gwo enpak fizik ak mikrojè, men tou dirèkteman kraze lyezon kovalan ant patikil nanodyaman ak chanje eta chimik sifas yo, finalman deranje aglomerasyon difisil.
(2) Dispèsyon ki ede lazè: Dansite enèji ultra-wo nan lazè ka, sou yon bò, dirèkteman kraze lyezon kovalan ant patikil nanodyaman (espesyalman lyezon yo entèfas ant kouch kabòn nan sifas sp²-hybridized ak nwayo a dyaman sp³) osi byen ke fòs entèmolekilè van der Waals. Nan lòt men an, enèji lazè a ka absòbe medya likid tankou dlo, deklanche ionizasyon lavalas ak jenere panno plasma. Ekspansyon vyolan enstantane nan plasma a kreye onn chòk fò lokalman, enpak ak kraze estrikti fizikman lyezon nan aglomerat nanodiamond, kidonk reyalize deagglomerasyon efikas.
04 Modifikasyon Sifas Chimik òganik
Aglomerasyon se yon pwosesis espontane ak enèji deklanchman ki ba. Menm si agglomere yo tanporèman kraze pa fòs ekstèn, osi lontan ke eta sifas patikil la pa te fondamantalman chanje, sifas ki fèk ekspoze yo pral byen vit re-agrége nan fòs yo mansyone pi wo a. Sifas modifikasyon chimik òganik se Se poutèt sa yon mwayen esansyèl pou kenbe estabilite dispèsyon apre deagglomerasyon pa chanje eta sifas patikil la. Kounye a, apwòch prensipal yo enkli arilation, fonksyonalizasyon sulfonasyon-dyaman, ak fotogrèf.
(1) Arylation: Entwodwi gwoup bag aromat tankou phenyl oswa naphthyl sou sifas nanodiamond ka okipe sit kosyon sifas ki pandye, pandan y ap antrav esterik la bay nan estrikti rijid yo efektivman anpeche apwòch patikil. Anplis de sa, bag aromat prezante yo ka sèvi kòm pwen ancrage pou plis fonksyonalite.
(2) Sulfonasyon: Entwodwi gwoup asid sulfonik (-SO₃H) sou sifas nanodyaman atravè reyaksyon sulfonasyon. Gwoup asid sulfonik yo fòtman asid ak konplètman ionize nan solisyon akeuz, siyifikativman chanje potansyèl zeta sifas nan patikil yo. Sa a jenere repouse elektwostatik fò ant patikil nanodiamond, efektivman kontrekare atraksyon van der Waals ak anpeche re-agglomerasyon, kidonk reyalize deagglomerasyon ak kenbe dispèsyon ki estab. An menm tan an, sulfonasyon chanje chimi sifas nanodiamonds, amelyore polarite sifas ak ansibleman amelyore mouillabilite patikil nan solvang polè (egzanp, dlo).
(3) Fotogrèf: Sèvi ak iradyasyon iltravyolèt oswa limyè vizib pou eksite sifas nanodyaman oswa fotosensibilisateur pou jenere radikal gratis, ki kòmanse polimerizasyon monomère olefinik sou sifas la, grèf chenn polymère long. Monomè grèf komen yo enkli asid Acrylic, akrilamid, metakrilat methyl, elatriye. Chenn polymère yo asime konformasyon pwolonje nan Solvang, fòme yon kouch antrav esterik ak epesè ki sòti nan plizyè nanomèt jiska dè dizèn nan nanomèt. Fòs repouse an ogmante sevè kòm distans la entèrpartikul diminye, fè sa a se youn nan mwayen ki pi efikas yo anpeche aglomerasyon. Avantaj ki genyen nan fotografing gen ladan kondisyon reyaksyon modere ak kontwòl egzak nan dansite grèf ak longè chèn pa ajiste tan iradyasyon ak konsantrasyon monomère.