Zirkoniumoksidihelmet Sigma - ihanteellinen kovien näytteiden homogenisointiin

Zirkoniumhelmet Sigma ovat ihanteellinen jauhatusaine valinta sitkeiden näytteiden homogenisointiin. Niiden tiheys ylittää silikahelmien tiheyden, kun taas niiden kustannukset ja ylläpito ovat paljon pienemmät kuin ruostumattomasta teräksestä valmistettujen ratkaisujen. Lisäksi nämä zirkoniumoksidipallot pysyvät yleensä inertteinä useimmille kohtaamilleen liuoksille.

Bio Zr-metalli-orgaaniset kehykset ovat lupaavia adsorbenttimateriaaleja orgaanisten epäpuhtauksien erottamiseksi saastuneista vesistä. Tässä työssä Zr@CSQ-helmiä käytettiin onnistuneesti tehokkaana adsorptiomateriaalina diatsinoni-ioneja vastaan vesiliuoksessa.

Matala sidonta

Zirkoniumoksidi on oksidikeramiikka, jolla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten suuri murtumiskestävyys ja vähäinen myrkyllisyys, minkä vuoksi se soveltuu biolääketieteellisiin, mekaanisiin ja nanomateriaalien tuotantosovelluksiin. Näiden ominaisuuksien ansiosta zirkonia on erityisen suosittu tutkijoiden keskuudessa, jotka kehittävät biomateriaaleja, joissa käytetään raaka-aineena zirkoniaa.

Zirkonium-metalli-orgaaniset kehykset (ZMOF) ovat viime aikoina osoittautuneet lupaavaksi välineeksi orgaanisten epäpuhtauksien poistamisessa vedestä, ja MIP-202:n aminohappopohjainen Zr-MOF on osoittautunut erityisen tehokkaaksi diatsinonin poistamisessa diatsinonisaastuneesta jätevedestä. Valitettavasti jauhemuoto ei helpota diatsinonin helppoa adsorptiota, joten tämän materiaalin integroiminen kuitukankaisiin zirkoniumoksidikuituihin voi tarjota enemmän käytännöllisyyttä adsorptioprosessin aikana.

Sähkökehruuta käytettiin tuottamaan kuitukangasta MIP-202 bio-MOF/CA kuitua, jonka mikrorakenne on polygranulaarinen, sähkökehräämällä. Erilaisia esiasteiden koostumuksia tutkittiin optimaalisten olosuhteiden määrittämiseksi eri halkaisijaltaan ja morfologialtaan erilaisten zirkoniumoksidinanokuitujen sähkökehräämiseen; optimaalinen prosessi määritettiin 4 paino-% % PVP-sideainepitoisuudella ja 50 paino-% zirkonium(IV)karbonaattisuolan konsentraatiolla; muita parametreja, kuten adsorptiolämpötilaa, pinta-alaa ja huokosrakennetta, tutkittiin niiden vaikutuksen ymmärtämiseksi kuidun lopullisiin ominaisuuksiin.

OmniLyse-laitetta ja BioSpec Bead Beateriä käytettiin B. subtilis -itiöiden ja BSA:ta sisältävien Mycobacterium bovis BCG -solujen käsittelyyn. Molempien laitteiden keskimääräiset CT-arvot molemmilla solupitoisuuksilla olivat yhden keskihajonnan sisällä. Käsittelyajat olivat molemmissa laitteissa keskimäärin 1,5 minuuttia käsitellyille näytteille, mikä vastaa julkaistuja protokollia.

Korkea johtavuus

Yttrium-stabiloitu zirkoniumoksidi (Y-TZP) on erinomainen materiaali käytettäväksi räjäytyksissä, koska se kestää rikkoutumista helpommin kuin lasihelmet ja kestää suurempia iskuenergioita, mikä tekee siitä parhaan valinnan. Koska se on tiivis, kova ja kemiallisesti inertti ja koska siihen eivät vaikuta mitkään räjäytyslietteissä esiintyvät karkeat aineet, se pysyy ehjänä hiontaprosessien aikana.

Y-TZP:n huokoseton luonne tekee siitä erinomaisen ehdokkaan hiukkasten karakterisointiin, mikä mahdollistaa tarkat mittaukset ja analyysit. Zirkoniumoksidinanohiukkasten koostumuksen ja rakenteen analysointiin voidaan käyttää erilaisia spektroskopiatekniikoita, kuten Brunauer-Emmett-Teller-pinta-alan mittausta, Fourier-muunnosinfrapuna-analyysiä ja termogravimetristä/differentiaalista lämpöanalyysiä.

Y-TZP:llä on alhaiset sitoutumisominaisuudet ja korkea johtavuus, koska sen kiderakenne sallii vapaiden happi-ionien liikkua vapaasti sen hilassa, kun taas Gd3+:n lisääminen dopantiksi vähentää hilan vääristymiä, jolloin happi-ionien liikkuvuus kasvaa entisestään.

Titanin täysin automatisoitu tunneliuuniprosessi mahdollistaa Y-TZP:stä valmistettujen sähkökudottujen kuitujen valmistuksen. Tasaista ja laadukasta tuotantoa varten eri kokoluokissa ja sovelluksissa on saatavana happopestyjä tai molekyylibiologian laatuluokan kuituja sovelluksesta riippuen - optimaalisten tulosten saavuttamiseksi 17-mittakaavaisilla neuloilla PVP:n pitoisuus olisi pidettävä välillä 6-8%, jotta sähkökehräystulokset olisivat onnistuneita.

Matala tiheys

Sigman zirkoniumoksidihelmien alhainen tiheys tekee niistä vähemmän alttiita vaurioille ja kontaminaatiolle, mikä nopeuttaa käsittelyaikoja ja vähentää huoltokustannuksia. Lisäksi niiden pitkäikäisyys tekee niistä taloudellisen ratkaisun mihin tahansa liiketoimintaan.

Molekyylibiologiset zirkoniumoksidihelmet ovat yhä suositumpi valinta homogenointisovelluksiin molekyylibiologisessa tutkimuksessa. Ihanteellisena korvikkeena kitosaanista tai natriumalginaatista koostuville näytteille näillä helmillä on etuja, kuten suuri pyöreys, sileä pintakäsittely, puristuslujuus ja kestävyys happoja, emäksiä, liuottimia ja liuottimia vastaan; kaikki nämä ovat samalla turvallisempia kuin piidioksidin kaltaiset materiaalit, jotka voivat aiheuttaa nukleiinihappokontaminaatiota.

Innovatiivinen PVA-hydrogeeli, joka koostuu zirkonium-, rauta- ja kupari-ioneista, syntetisoitiin käyttämällä yhden padin synteesiä. Hydrogeelihelmillä oli erinomaiset fluorinpoisto-ominaisuudet, ja niiden pH-riippumaton, erittäin selektiivinen fluorinpoistotehokkuus oli 99,9%, kun taas tavalliset häiriöionit, kuten bikarbonaatit, kloridit, nitraatit tai sulfaatit, häiritsivät niitä vain vähän.

Kipinäplasmasintrausta (SPS) käytettiin 30% Zr-metallihiukkasia sisältävän 3Y-TZP-matriisikomposiitin valmistukseen, jonka murtumissitkeyttä lisättiin lisäämällä sitkeää faasia eri faasijärjestelyihin. Analyysi osoitti, että säröjen tylpistyminen ja siltojen muodostuminen tapahtui plastisen muodonmuutoksen kautta, kun taas plastinen muodonmuutos tapahtui säröjen tylpistymisen kautta itse zirkoniumhiukkasten toimesta; säröjen kulkureitit hauraassa keraamisessa matriisissa paljastivat myös tämän ominaisuuden sitkeysmekanismista.

Korkea vakaus

Zirkoniumhelmet sigma on erittäin vakaa väliaine, joka soveltuu pitkiin käyttöjaksoihin menettämättä hiukkaskokoa. Koska zirkoniumhelmet ovat murtumissitkeydeltään ja kulutuskestävyydeltään ylivoimaisia verrattuna piidioksidi- tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin jauhatuskuuloihin, ne ovat erinomainen valinta korkeamman energian jauhatussovelluksiin, kuten kierrätyshomogenisointiin. Tiheämpiä kuin alumiinioksidihelmet mutta halvempia kuin keraamiset, zirkoniumhelmiä käytetään useisiin tarkoituksiin, kuten maaperänäytteiden, hiivasieniviljelmien, pehmytkudosten tai lehtien homogenisointiin sekä happopestyihin tai jopa sertifioituihin nukleiinihappovapaisiin muotoihin!

Lähtömateriaalina käytettiin kolloidisia 5-20 nm:n ZrO2-nanohiukkasia yhdessä polyvinyylipyrrolidonin (PVP; Mw: 1 300 000; Sigma Aldrich 437190) kanssa polymeerisenä sideaineena. Elektrospinning-menetelmällä tuotettiin onnistuneesti tetragonaalisia zirkoniumoksidikuituja, joiden keskimääräinen halkaisija oli 10 m. PVP-sideaineen tai zirkoniumoksidi/zirkonium(IV)karbonaattisuolan pitoisuuden kasvattaminen pienensi kuitujen halkaisijoita, kun taas PVP:n tai zirkoniumoksidi/zirkonium(IV)karbonaattisuolan pitoisuuden kasvattaminen johti kuitujen halkaisijan pienenemiseen ja tasaiseen morfologiaan. Kalaninoinnilla saavutettiin korkea lämpöstabiilisuus, ja painohäviö oli vain 12%.

Yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi (TZP) on poikkeuksellinen materiaali biolääketieteellisiin sovelluksiin, koska sillä on korkea murtolujuus, alhainen myrkyllisyys, korroosionkestävyys ja erinomainen kemiallinen stabiilisuus. Lisäksi sitä voidaan käyttää myös teollisuudessa, jossa tarvitaan korkeaa lämpötilankestävyyttä ja mekaanista lujuutta.