التشتت بالموجات فوق الصوتية للمواد النانوية (الجسيمات النانوية)
أصبحت المواد النانوية جزءا لا يتجزأ من المنتجات المتنوعة مثل المواد عالية الأداء أو واقيات الشمس أو الطلاءات عالية الأداء أو المركبات البلاستيكية. يستخدم التجويف بالموجات فوق الصوتية لتفريق جزيئات بحجم النانو إلى سوائل ، مثل الماء أو الزيت أو المذيبات أو الراتنجات.
التشتت بالموجات فوق الصوتية للجسيمات النانوية
تطبيق التشتت بالموجات فوق الصوتية للجسيمات النانوية له تأثيرات متعددة. الأكثر وضوحا هو تشتيت المواد في السوائل من أجل كسر تكتلات الجسيمات. عملية أخرى هي تطبيق الموجات فوق الصوتية أثناء تخليق الجسيمات أو هطول الأمطار. بشكل عام ، يؤدي هذا إلى جزيئات أصغر وزيادة توحيد الحجم. التجويف بالموجات فوق الصوتية يحسن نقل المواد على أسطح الجسيمات أيضا. يمكن استخدام هذا التأثير لتحسين السطح التفهيج الوظيفي من المواد ذات مساحة سطح محددة عالية.
تشتيت وتقليل حجم المواد النانوية
المواد النانوية ، مثل أكاسيد المعادن أو الطين النانوي أو أنابيب الكربون النانوية تميل إلى أن تكون متكتلة عند مزجها في سائل. وسيلة فعالة لإزالة التكتل و تفريق هناك حاجة للتغلب على قوى الترابط بعد ترطيب المسحوق. يسمح التفكك بالموجات فوق الصوتية للهياكل التكتلية في المعلقات المائية وغير المائية باستخدام الإمكانات الكاملة للمواد ذات الحجم النانوي. أظهرت التحقيقات في مختلف تشتتات التكتلات النانوية ذات المحتوى الصلب المتغير الميزة الكبيرة للموجات فوق الصوتية عند مقارنتها بالتقنيات الأخرى ، مثل خلاطات الجزء الثابت الدوار (مثل turrax الفائق) ، أو مجانسات المكبس ، أو طرق الطحن الرطب ، مثل مطاحن الخرز أو المطاحن الغروانية. يمكن تشغيل أنظمة الموجات فوق الصوتية Hielscher بتركيزات عالية إلى حد ما من المواد الصلبة. على سبيل المثال ل السيليكا وجد أن معدل الكسر مستقل عن تركيز صلب يصل إلى 50٪ بالوزن. يمكن تطبيق الموجات فوق الصوتية لتشتيت الدفعات الرئيسية عالية التركيز - معالجة السوائل منخفضة وعالية اللزوجة. هذا يجعل الموجات فوق الصوتية حلا جيدا لمعالجة الدهانات والطلاء ، بناء على وسائط مختلفة ، مثل الماء أو الراتنج أو الزيت.
الخالط بالموجات فوق الصوتية UP400St للتشتت النانوي
التجويف بالموجات فوق الصوتية
التشتت والتكتل عن طريق الموجات فوق الصوتية هي نتيجة للتجويف بالموجات فوق الصوتية. عند تعريض السوائل للموجات فوق الصوتية ، تؤدي الموجات الصوتية التي تنتشر في السائل إلى تناوب دورات الضغط العالي والضغط المنخفض. هذا يطبق الضغط الميكانيكي على قوى الجذب بين الجسيمات الفردية. التجويف بالموجات فوق الصوتية في السوائل يسبب نفاثات سائلة عالية السرعة تصل إلى 1000 كم / ساعة (حوالي 600 ميل في الساعة). تضغط هذه النفاثات على السائل عند ضغط عال بين الجسيمات وتفصلها عن بعضها البعض. يتم تسريع الجسيمات الأصغر مع النفاثات السائلة وتصطدم بسرعات عالية. هذا يجعل الموجات فوق الصوتية وسيلة فعالة للتشتت ولكن أيضا ل طحن من الجسيمات بحجم ميكرون وحجم ميكرون فرعي.
بمساعدة بالموجات فوق الصوتية تخليق الجسيمات / هطول الأمطار
يمكن توليد الجسيمات النانوية من أسفل إلى أعلى عن طريق التوليف أو الترسيب. Sonochemistry هي واحدة من أقدم التقنيات المستخدمة لإعداد المركبات النانوية. سوسليك في عمله الأصلي ، صوتي Fe (CO)5 إما كسائل أنيق أو في محلول deaclin وحصلت على جزيئات نانوية حديدية غير متبلورة بحجم 10-20 نانومتر. بوجه عام، يبدأ الخليط الفائق التشبع في تكوين جسيمات صلبة من مادة عالية التركيز. الموجات فوق الصوتية يحسن خلط المؤشرات المسبقة ويزيد من نقل الكتلة على سطح الجسيمات. هذا يؤدي إلى حجم جسيمات أصغر وتوحيد أعلى.
UIP2000hdT، الموجات فوق الصوتية قوية 2kW لتفريق SWCNTs.
وظائف السطح باستخدام الموجات فوق الصوتية
العديد من المواد النانوية ، مثل أكاسيد المعادن ، حبر نفث الحبر وأصباغ الحبر ، أو الحشو للأداء الطلاءات، تتطلب وظائف السطح. من أجل تشغيل السطح الكامل لكل جسيم على حدة ، يلزم وجود طريقة تشتت جيدة. عند تشتت الجسيمات ، عادة ما تكون محاطة بطبقة حدودية من الجزيئات التي تنجذب إلى سطح الجسيمات. لكي تصل المجموعات الوظيفية الجديدة إلى سطح الجسيمات ، يجب تفكيك هذه الطبقة الحدودية أو إزالتها. يمكن أن تصل النفاثات السائلة الناتجة عن التجويف بالموجات فوق الصوتية إلى سرعات تصل إلى 1000 كم / ساعة. يساعد هذا الضغط في التغلب على قوى الجذب ويحمل الجزيئات الوظيفية إلى سطح الجسيمات. في سونوكيمياء، يستخدم هذا التأثير لتحسين أداء العوامل الحفازة المشتتة.
الموجات فوق الصوتية قبل قياس حجم الجسيمات
الموجات فوق الصوتية للعينات يحسن دقة حجم الجسيمات أو قياس التشكل. يجمع SonoStep الجديد بين الموجات فوق الصوتية والتحريك وضخ العينات في تصميم مضغوط. إنه سهل التشغيل ويمكن استخدامه لتوصيل عينات صوتية إلى الأجهزة التحليلية ، مثل أجهزة تحليل حجم الجسيمات. صوتنة مكثفة يساعد على تفريق الجسيمات المتكتلة مما يؤدي إلى نتائج أكثر اتساقا.انقر هنا لقراءة المزيد!
المعالجة بالموجات فوق الصوتية للمختبر ومقياس الإنتاج
تتوفر المعالجات بالموجات فوق الصوتية وخلايا التدفق لإزالة التكتل والتشتت ل مختبر و إنتاج مستوى. يمكن بسهولة تعديل الأنظمة الصناعية للعمل بشكل مضمن. للبحث وتطوير العمليات نوصي باستخدام UIP1000hd (1000 واط).
Hielscher تقدم مجموعة واسعة من أجهزة الموجات فوق الصوتية وملحقاتها لتشتيت فعال للمواد النانوية، على سبيل المثال في الدهانات والأحبار والطلاء.
- أجهزة المختبر المدمجة من يصل إلى قوة ٤٠٠ واط.
تستخدم هذه الأجهزة بشكل أساسي لإعداد العينات أو دراسات الجدوى الأولية وهي متاحة للتأجير. - 500 و 1,000 و 2,000 واتس المعالجات بالموجات فوق الصوتية مثل UIP1000hd مجموعة مع خلية تدفق وقرون معززة مختلفة و sonotrodes يمكن معالجة تدفقات حجم أكبر.
تستخدم مثل هذه الأجهزة في تحسين المعلمات (مثل: السعة والضغط التشغيلي ومعدل التدفق وما إلى ذلك) على نطاق سطح الطاولة أو المصنع التجريبي. - المعالجات بالموجات فوق الصوتية من 2 كيلو واط, 4 كيلو واط, 10 كيلو واط و 16 كيلو واط ويمكن للمجموعات الأكبر من العديد من هذه الوحدات معالجة تدفقات حجم الإنتاج على أي مستوى تقريبا.
تتوفر معدات مقاعد البدلاء للتأجير في ظروف جيدة لإجراء تجارب العملية. يمكن تحجيم نتائج هذه التجارب خطيا إلى مستوى الإنتاج - مما يقلل من المخاطر والتكاليف التي ينطوي عليها تطوير العملية. سنكون سعداء لمساعدتك عبر الإنترنت أو عبر الهاتف أو شخصيا. يرجى الاطلاع على عناويننا هنا، أو استخدم النموذج أدناه.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
المواد النانوية – معلومات أساسية
المواد النانوية هي مواد يقل حجمها عن 100 نانومتر. إنهم يتقدمون بسرعة في تركيبات الدهانات والأحبار والطلاء. تنقسم المواد النانوية إلى ثلاث فئات عريضة: أكاسيد الفلزات ، والطين النانوي ، و أنابيب الكربون النانوية. تشمل جسيمات أكسيد المعادن النانوية أكسيد الزنك النانوي وأكسيد التيتانيوم وأكسيد الحديد وأكسيد السيريوم وأكسيد الزركونيوم ، بالإضافة إلى مركبات المعادن المختلطة مثل أكسيد الإنديوم والقصدير والزركونيوم والتيتانيوم ، وكذلك المركبات المعدنية المختلطة مثل أكسيد الإنديوم والقصدير. هذه المسألة الصغيرة لها تأثير على العديد من التخصصات ، مثل الفيزياء ، كيمياء وعلم الأحياء. في الطلاء والطلاء ، تلبي المواد النانوية الاحتياجات الزخرفية (مثل اللون واللمعان) ، والأغراض الوظيفية (مثل الموصلية ، والتعطيل الميكروبي) وتحسين الحماية (مثل مقاومة الخدش ، واستقرار الأشعة فوق البنفسجية) للدهانات والطلاءات. على وجه الخصوص أكاسيد المعادن ذات الحجم النانوي ، مثل TiO2 و ZnO أو الألومينا ، Ceria و السيليكا وتجد أصباغ حجم النانو تطبيقا في تركيبات الطلاء والطلاء الجديدة.
عندما يتم تقليل حجم المادة ، فإنها تغير خصائصها ، مثل اللون والتفاعل مع مواد أخرى مثل التفاعل الكيميائي. التغيير في الخصائص ناتج عن تغيير الخصائص الإلكترونية. بواسطة تقليل حجم الجسيمات، تزداد مساحة سطح المادة. ونتيجة لذلك ، يمكن أن تتفاعل نسبة أعلى من الذرات مع مادة أخرى ، على سبيل المثال مع مصفوفة الراتنجات.
النشاط السطحي هو جانب رئيسي من المواد النانوية. يمنع التكتل والتجميع مساحة السطح من ملامسة المواد الأخرى. فقط الجسيمات المشتتة جيدا أو أحادية التشتت تسمح بالاستفادة من الإمكانات المفيدة الكاملة للمادة. ونتيجة لذلك ، يقلل التشتت الجيد من كمية المواد النانوية اللازمة لتحقيق نفس التأثيرات. وبما أن معظم المواد النانوية لا تزال باهظة الثمن إلى حد ما، فإن هذا الجانب له أهمية كبيرة لتسويق تركيبات المنتجات المحتوية على مواد نانوية. اليوم ، يتم إنتاج العديد من المواد النانوية في عملية جافة. نتيجة لذلك ، يجب خلط الجسيمات في تركيبات سائلة. هذا هو المكان الذي تشكل فيه معظم الجسيمات النانوية تكتلات أثناء الترطيب. خصوصا أنابيب الكربون النانوية متماسكة للغاية مما يجعل من الصعب تفريقها إلى سوائل ، مثل الماء أو الإيثانول أو الزيت أو البوليمر أو راتنجات الايبوكسي. أجهزة المعالجة التقليدية ، مثل الخلاطات عالية القص أو الجزء الثابت الدوار ، أو المجانسات عالية الضغط أو المطاحن الغروانية والقرص تقصر في فصل الجسيمات النانوية إلى جزيئات منفصلة. على وجه الخصوص بالنسبة للمواد الصغيرة من عدة نانومتر إلى بضعة ميكرون ، فإن التجويف بالموجات فوق الصوتية فعال جدا في كسر التكتلات والمجاميع وحتى الأولية. عندما يتم استخدام الموجات فوق الصوتية ل طحن من دفعات عالية التركيز ، تيارات النفاثات السائلة الناتجة عن التجويف بالموجات فوق الصوتية ، تجعل الجسيمات تصطدم ببعضها البعض بسرعات تصل إلى 1000 كم / ساعة. هذا يكسر قوى فان دير فال في التكتلات وحتى الجسيمات الأولية.
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.