Los dispositivos ultrasónicos a los nanomateriales disperso

Los nanomateriales se han convertido en un componente integral de productos tan diversos como los protectores solares, recubrimientos de altas prestaciones, o compuestos de plástico. Cavitación por ultrasonidos se utilizan para dispersar a nano-partículas de tamaño en los líquidos, como agua, aceite, solventes o resinas.

Homogeneizador UP200S ultrasonidos para la dispersión de partículas

La aplicación de ultrasonidos a los nanomateriales tiene múltiples efectos. La más obvia es la dispersión de materiales en los líquidos a fin de romper los aglomerados de partículas. Otro proceso es la aplicación de ultrasonido durante la síntesis de partículas o de la precipitación. Generalmente, esto lleva a las partículas más pequeñas y la uniformidad de tamaño aumentado. Cavitación por ultrasonidos mejora la transferencia de material en partículas de las superficies, también. Este efecto se puede utilizar para mejorar la superficie funcionalización de materiales con una alta superficie específica.

La dispersión y la reducción del tamaño de Nanomateriales

Nanomateriales, por ejemplo, óxidos metálicos, nanoarcillas o Los nanotubos de carbono tienden a ser aglomerados cuando se mezcla en un líquido. De medios eficaces de deagglomerating y dispersión son necesarias para superar las fuerzas de enlace después de wettening el polvo. La ruptura de las estructuras de ultrasonidos aglomerado en suspensiones acuosas acuosos y no permite utilizar el potencial completo de materiales de nanopartículas. Investigaciones en dispersiones de nanopartículas de diferentes aglomerados con un contenido de sólidos variable han demostrado la considerable ventaja de la ecografía en comparación con otras tecnologías, tales como mezcladores estator del rotor (como la Ultra Turrax), homogeneizadores de pistones, o métodos de molienda húmeda, por ejemplo, fábricas de molinos de bolas o coloide . Hielscher sistemas de ultrasonidos se pueden ejecutar en muy altas concentraciones de sólidos. Por ejemplo, para sílice la tasa de rotura fue encontrado para ser independiente de la la concentración de sólidos hasta un 50% en peso. El ultrasonido puede ser aplicado para la dispersión de maestro de alta concentración de lotes - la transformación de alta y baja viscosidad de los líquidos. Esto hace que una buena solución de ultrasonido de procesamiento para las pinturas y recubrimientos, basadas en diferentes medios, tales como el agua, la resina o el aceite.

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Cavitación por ultrasonidos

La dispersión y desaglomeración por ultrasonidos son el resultado de la cavitación por ultrasonidos. Cuando la exposición de los líquidos a la ecografía las ondas sonoras que se propagan en el resultado líquido en alterna de alta presión y los ciclos de baja presión. Esto se aplica la tensión mecánica en las fuerzas de atracción entre las partículas individuales. Cavitación por ultrasonidos en líquidos causas chorros líquidos de alta velocidad de hasta 1000km/hr (aproximadamente 600 mph). Estos jets de prensa líquido a alta presión entre las partículas y separarlos unos de otros. Las partículas más pequeñas se aceleró con los chorros de líquido y chocan a gran velocidad. Esto hace que un medio eficaz para la ecografía de dispersión, sino también para la molienda de micras de tamaño y las partículas sub-micrón de tamaño.

Asistida por ultrasonidos de partículas de Síntesis / Precipitación

Las nanopartículas pueden ser generados de abajo hacia arriba por síntesis o la precipitación. Sonochemistry es una de las primeras técnicas utilizadas para preparar los compuestos de nanopartículas. Suslick en su trabajo original, sonicó Fe (CO)₅ ya sea como un líquido puro o en una solución deaclin y obtuvo 10-20nm tamaño de las nanopartículas de hierro amorfo. En general, una mezcla sobresaturada se inicia la formación de partículas sólidas de un material altamente concentrado. Ultrasonidos mejora la mezcla de los cursores de pre-y aumenta la transferencia de masa en la superficie de la partícula. Esto conduce al tamaño de las partículas más pequeñas y una mayor uniformidad.

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Superficie Funcionalización mediante ultrasonidos

Muchos de los nanomateriales, como los óxidos de metal, de tinta de inyección de tinta y los pigmentos de tóner, o rellenos de rendimiento recubrimientos, Requieren de funcionalización de la superficie. Con el fin de funcionalizar la superficie completa de cada partícula individual, un método de buena dispersión es necesario. Cuando se dispersa, las partículas son generalmente rodeada por una capa límite de las moléculas del la superficie de la partícula. A fin de que los nuevos grupos funcionales para llegar a la superficie de la partícula, esta capa límite debe ser roto o quitado. Los chorros de líquido que provoca la cavitación ultrasónica puede alcanzar velocidades de hasta 1000km/hr. Este estrés ayuda a superar las fuerzas de atracción y lleva a las moléculas orgánicas a la superficie de la partícula. En Sonochemistry, Este efecto se utiliza para mejorar el rendimiento de la dispersión de catalizadores.

Ultrasonidos antes de tamaño de partículas de medición

De muestras de ultrasonidos mejora la exactitud de su tamaño de partícula de medición o la morfología. El SonoStep nuevo combina la ecografía, la agitación y bombeo de las muestras en un diseño compacto. Es fácil de operar y se puede utilizar para enviar las muestras a los dispositivos de sonican analíticos, como analizadores de tamaño de partícula. La sonicación intensa ayuda a dispersar partículas aglomeradas que conducen a resultados más coherentes. Haga clic aquí para leer más!

Procesamiento de ultrasonidos para laboratorio y producción a gran escala

Procesadores de ultrasonidos y las células de flujo para desaglomeración y dispersión están disponibles para laboratorio y producción nivel. Los sistemas industriales pueden adaptarse fácilmente para trabajar en línea. Para la investigación y el desarrollo del proceso se recomienda utilizar el UIP1000hd (1.000 vatios).

Hielscher ofrece una amplia gama de dispositivos de ultrasonidos y accesorios para la eficiente dispersión de los nanomateriales, por ejemplo, en pinturas, tintas y recubrimientos.

Dispositivos de laboratorio Compact de hasta 400 vatios de potencia
Estos dispositivos se utilizan principalmente para la preparación de muestras o estudios de viabilidad inicial y están disponibles para alquiler.
500 y 1.000 y 2.000 Watts procesadores ultrasónicos como el UIP1000hd conjunto con celda de flujo y los cuernos de recuerdo varios y sonotrodes puede procesar flujos de mayor volumen.
Dispositivos como este se utilizan en la optimización de los parámetros (tales como: amplitud, presión de operación, caudal, etc) en el banco de escala de planta superior o piloto.
Los procesadores de ultrasonidos de 2, 4, 10 y 16kW y más grandes grupos de varias unidades de este tipo puede procesar flujos de volumen de producción en casi cualquier nivel.

Equipo superior del banco está disponible para alquiler en buenas condiciones para ejecutar ensayos de proceso. Los resultados de estos ensayos se puede escalar lineal a nivel de producción - la reducción del riesgo y los costos involucrados en el proceso de desarrollo. Estaremos encantados de atenderle en línea, por teléfono o personalmente. Sírvase encontrar nuestras direcciones aquí, O utilice el formulario a continuación.

Literatura

Aharon Gedanken (2004): Uso de Sonochemistry para la fabricación de nanomateriales, ultrasonidos Sonochemistry invitaron a contribuir, 2004 Elsevier BV

Nanomateriales - Antecedentes

Los nanomateriales son materiales de menos de 100 nanómetros de tamaño. Se progresa rápidamente en las formulaciones de pinturas, tintas y recubrimientos. Los nanomateriales se dividen en tres grandes categorías: los óxidos de metal, nanoarcillas, y Los nanotubos de carbono. Las nanopartículas de óxido de metal, son el óxido de zinc a nanoescala, óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de cerio y óxido de circonio, así como mixtos compuestos de metales como el indio-óxido de estaño y de circonio y titanio, así como mixtos compuestos de metales como el indio -óxido de estaño. Esta cuestión tiene un pequeño impacto en muchas disciplinas, como la física, química y la biología. En pintura y recubrimientos nanomateriales satisfacer las necesidades decorativas (por ejemplo, el color y brillo), con fines funcionales (por ejemplo, la conductividad, la inactivación microbiana) y mejorar la protección (por ejemplo, resistencia a los arañazos, la estabilidad UV) de pinturas y recubrimientos. En particular, nano-tamaño-los óxidos de metal, tales como TiO2 y ZnO o alúmina, y Ceria Sílice y nano-pigmentos tamaño encuentran aplicación en la pintura nueva y formulaciones de revestimiento.

Cuando la materia se reduce de tamaño, cambia de características, tales como el color y la interacción con otras materias, tales como la reactividad química. El cambio en las características es causado por el cambio de las propiedades electrónicas. Por el la reducción de tamaño de partícula, Se aumenta la superficie del material. Debido a esto, un mayor porcentaje de los átomos pueden interactuar con otras materias, por ejemplo, con la matriz de resinas. La actividad superficial es un aspecto clave de los nanomateriales. De aglomeración y los bloques de la zona de agregación de superficie de contacto con otras materias. Sólo así dispersos o de un solo partículas dispersas permiten utilizar el potencial beneficio completo de la cuestión. En el buen resultado de dispersión reduce la cantidad de nanomateriales necesarios para lograr los mismos efectos. Como la mayoría de los nanomateriales son aún bastante caros, este aspecto es de gran importancia para la comercialización de formulaciones de productos que contienen nanomateriales. Hoy en día, muchos son los nanomateriales producidos en un proceso en seco. Como resultado, las partículas deben ser mezclados en formulaciones líquidas. Aquí es donde la mayoría de las nanopartículas en forma de aglomerados la humectación. Especialmente Los nanotubos de carbono es muy coherente lo que hace difícil para dispersarlos en líquidos, como agua, etanol, aceite, polímero o resina epoxi. Los dispositivos de tratamiento convencional, por ejemplo, de alta cizalladura o rotor-estator, mezcladores, homogeneizadores de alta presión o coloides y los molinos de disco quedan cortos en la separación de las nanopartículas en partículas discretas. En particular, para negocio pequeño de varios nanómetros de par de micras, la cavitación ultrasónica es muy eficaz para romper aglomerados, áridos e incluso primarias. Cuando la ecografía se utiliza para la molienda de los lotes de alta concentración, los flujos de líquidos aviones que provoca la cavitación por ultrasonidos, que las partículas chocan entre sí a velocidades de hasta 1.000 kilometros / h. Esto rompe fuerzas de van der Waals e incluso aglomerados en partículas primarias.