Els dispositius ultrasònics als nanomaterials dispers

Els nanomaterials s'han convertit en un component integral de productes tan diversos com els protectors solars, recobriments d'altes prestacions, o compostos de plàstic. Cavitació per ultrasons s'utilitzen per dispersar nano-partícules de mida en els líquids, com aigua, oli, solvents o resines.

Homogeneïtzador UP200S ultrasons per a la dispersió de partícules

L'aplicació d'ultrasons als nanomaterials té múltiples efectes. La més òbvia és la dispersió de materials en els líquids per tal de trencar els aglomerats de partícules. Un altre procés és l'aplicació d'ultrasò durant la síntesi de partícules o de la precipitació. Generalment, això porta a les partícules més petites i la uniformitat de mida augmentat. Cavitació per ultrasons millora la transferència de material en partícules de les superfícies, també. Aquest efecte es pot utilitzar per millorar la superfície funcionalització de materials amb una alta superfície específica.

La dispersió i la reducció de la mida de Nanomaterials

Nanomaterials, per exemple, òxids metàl.lics, nanoarcillas o Els nanotubs de carboni tendeixen a ser aglomerats quan es barreja en un líquid. De mitjans eficaços de deagglomerating i dispersió són necessàries per superar les forces d'enllaç després de wettening la pols. La ruptura de les estructures d'ultrasons aglomerat en suspensions aquoses aquosos i no permet utilitzar el potencial complet de materials de nanopartícules. Investigacions en dispersions de nanopartícules de diferents aglomerats amb un contingut de sòlids variable han demostrat la considerable avantatge de l'ecografia en comparació amb altres tecnologies, com ara mescladors estator del rotor (com la Ultra Turrax), homogeneïtzadors de pistons, o mètodes de mòlta humida, per exemple, fàbriques de molins de boles o coloide . Hielscher sistemes d'ultrasons es poden executar en molt altes concentracions de sòlids. Per exemple, per sílice la taxa de trencament va ser trobat per ser independent de la la concentració de sòlids fins a un 50% en pes. L'ultrasò pot ser aplicat per a la dispersió de mestre d'alta concentració de lots - la transformació d'alta i baixa viscositat dels líquids. Això fa que una bona solució de ultrasò de processament per a les pintures i recobriments, basades en diferents mitjans, com ara l'aigua, la resina o l'oli.

Feu clic aquí per llegir més sobre els ultrasons de dispersió de nanotubs de carboni.

Cavitació per ultrasons

La dispersió i desaglomeració per ultrasons són el resultat de la cavitació per ultrasons. Quan l'exposició dels líquids a l'ecografia les ones sonores que es propaguen en el resultat líquid en altern d'alta pressió i els cicles de baixa pressió. Això s'aplica la tensió mecànica en les forces d'atracció entre les partícules individuals. Cavitació per ultrasons en líquids causes dolls líquids d'alta velocitat de fins a 1000km/hr (aproximadament 600 mph). Aquests jets de premsa líquid a alta pressió entre les partícules i separar els uns dels altres. Les partícules més petites es va accelerar amb els dolls de líquid i xoquen a gran velocitat. Això fa que un mitjà eficaç per a la ecografia de dispersió, sinó també per a la mòlta de micres de mida i les partícules sub-micron de mida.

Assistida per ultrasons de partícules de Síntesi / Precipitació

Les nanopartícules poden ser generats de baix cap a dalt per síntesi o la precipitació. Sonochemistry és una de les primeres tècniques utilitzades per preparar els compostos de nanopartícules. Suslick en el seu treball original, sonic Fe (CO)₅ ja sigui com un líquid pur o en una solució deaclin i va obtenir 10-20 nm mida de les nanopartícules de ferro amorf. En general, una barreja sobresaturada s'inicia la formació de partícules sòlides d'un material altament concentrat. Ultrasons millora la barreja dels cursors de pre-i augmenta la transferència de massa en la superfície de la partícula. Això condueix a la mida de les partícules més petites i una major uniformitat.

Feu clic aquí per llegir més sobre la precipitació assistida per ultrasons dels nanomaterials.

Superfície funcionalització mitjançant ultrasons

Molts dels nanomaterials, com els òxids de metall, de tinta d'injecció de tinta i els pigments de tòner, o farcits de rendiment recobriments, Requereixen de funcionalització de la superfície. Per tal de funcionalitzats la superfície completa de cada partícula individual, un mètode de bona dispersió és necessari. Quan es dispersa, les partícules són generalment envoltada per una capa límit de les molècules de la superfície de la partícula. Per tal que els nous grups funcionals per arribar a la superfície de la partícula, aquesta capa límit ha de ser trencat o tret. Els raigs de líquid que provoca la cavitació ultrasònica pot arribar a velocitats de fins a 1000km/hr. Aquest estrès ajuda a superar les forces d'atracció i porta a les molècules orgàniques a la superfície de la partícula. A Sonochemistry, Aquest efecte s'utilitza per millorar el rendiment de la dispersió de catalitzadors.

Ultrasons abans de mida de partícules de mesura

De mostres d'ultrasons millora l'exactitud de la seva mida de partícula de mesura o la morfologia. El SonoStep nou combina l'ecografia, l'agitació i bombeig de les mostres en un disseny compacte. És fàcil d'operar i es pot utilitzar per enviar les mostres als dispositius de sonic analítics, com analitzadors de mida de partícula. La sonicació intensa ajuda a dispersar partícules aglomerades que condueixen a resultats més coherents. Feu clic aquí per llegir més!

Processament d'ultrasons per a laboratori i producció a gran escala

Processadors d'ultrasons i les cèl lules de flux per desaglomeració i dispersió estan disponibles per laboratori i producció nivell. Els sistemes industrials poden adaptar-se per treballar en línia. Per a la recerca i el desenvolupament del procés es recomana utilitzar el UIP1000hd (1.000 watts).

Hielscher ofereix una àmplia gamma de dispositius d'ultrasons i accessoris per a la eficient dispersió dels nanomaterials, per exemple, en pintures, tintes i recobriments.

Dispositius de laboratori Compact de fins a 400 watts de potència
Aquests dispositius s'utilitzen principalment per a la preparació de mostres o estudis de viabilitat inicial i estan disponibles per a lloguer.
500 i 1.000 i 2.000 Watts processadors ultrasònics com el UIP1000hd conjunt amb cel la de flux i les banyes de record diversos i sonotrodes pot processar fluxos de major volum.
Dispositius com aquest es fan servir en l'optimització dels paràmetres (com ara: amplitud, pressió d'operació, cabal, etc) en el banc d'escala de planta superior o pilot.
Els processadors d'ultrasons d' 2, 4, 10 i 16kW i més grans grups de diverses unitats d'aquest tipus pot processar fluxos de volum de producció en gairebé qualsevol nivell.

Equip inicial del banc està disponible per a lloguer en bones condicions per executar assajos de procés. Els resultats d'aquests assajos es pot escalar lineal a nivell de producció - la reducció del risc i els costos involucrats en el procés de desenvolupament. Estarem encantats d'atendre'l en línia, per telèfon o personalment. Sírvase trobar les nostres adreces aquí, O utilitzeu el formulari a continuació.

Literatura

Aharon Gedanken (2004): Ús de Sonochemistry per a la fabricació de nanomaterials, ultrasons Sonochemistry convidar a contribuir, 2004 Elsevier BV

Nanomaterials - Antecedents

Els nanomaterials són materials de menys de 100 nanòmetres de mida. Es progressa ràpidament en les formulacions de pintures, tintes i recobriments. Els nanomaterials es divideixen en tres grans categories: els òxids de metall, nanoarcillas, i Els nanotubs de carboni. Les nanopartícules d'òxid de metall, són l'òxid de zinc a nanoescala, òxid de titani, òxid de ferro, òxid de ceri i òxid de zirconi, així com mixtes compostos de metalls com l'indi-òxid d'estany i de zirconi i titani, així com mixtes compostos de metalls com l'indi -òxid d'estany. Aquesta qüestió té un petit impacte en moltes disciplines, com la física, química i la biologia. En pintura i recobriments nanomaterials satisfer les necessitats decoratives (per exemple, el color i lluentor), amb finalitats funcionals (per exemple, la conductivitat, la inactivació microbiana) i millorar la protecció (per exemple, resistència a les ratllades, l'estabilitat UV) de pintures i recobriments. En particular, nano-mida-els òxids de metall, com ara TiO2 i ZnO o alúmina, i Cerio Sílice i nano-pigments mida troben aplicació en la pintura nova i formulacions de revestiment.

Quan la matèria es redueix de mida, canvia de característiques, com ara el color i la interacció amb altres matèries, com ara la reactivitat química. El canvi en les característiques és causat pel canvi de les propietats electròniques. Pel la reducció de mida de partícula, Es augmenta la superfície del material. A causa d'això, un major percentatge dels àtoms poden interactuar amb altres matèries, per exemple, amb la matriu de resines. L'activitat superficial és un aspecte clau dels nanomaterials. D'aglomeració i els blocs de la zona d'agregació de superfície de contacte amb altres matèries. Només així dispersos o d'un sol partícules disperses permeten utilitzar el potencial benefici complet de la qüestió. En el bon resultat de dispersió redueix la quantitat de nanomaterials necessaris per aconseguir els mateixos efectes. Com la majoria dels nanomaterials són encara bastant cars, aquest aspecte és de gran importància per a la comercialització de formulacions de productes que contenen nanomaterials. Avui en dia, molts són els nanomaterials produïts en un procés en sec. Com a resultat, les partícules han de ser barrejats en formulacions líquides. Aquí és on la majoria de les nanopartícules en forma d'aglomerats la humectació. Especialment Els nanotubs de carboni és molt coherent el que fa difícil per dispersar en líquids, com aigua, etanol, oli, polímer o resina epoxi. Els dispositius de tractament convencional, per exemple, d'alta cisallament o rotor-estator, mescladors, homogeneïtzadors d'alta pressió o coloides i els molins de disc queden curts en la separació de les nanopartícules en partícules discretes. En particular, per a negoci petit de diversos nanòmetres de parell de micres, la cavitació ultrasònica és molt eficaç per trencar aglomerats, àrids i fins i tot primàries. Quan la ecografia s'utilitza per a la mòlta dels lots d'alta concentració, els fluxos de líquids avions que provoca la cavitació per ultrasons, que les partícules xoquen entre si a velocitats de fins a 1.000 quilòmetres / h. Això trenca forces de van der Waals i fins i tot aglomerats en partícules primàries.