Bərk maddələrin mayelərə dağıdılması və deagglomerasiyası güclü ultrasəs və zond tipli ultrasəs aparatlarının mühüm tətbiqidir. Ultrasonik kavitasiya, hissəcik aglomeratlarını tək dağılmış hissəciklərə parçalayan qeyri-adi yüksək kəsmə yaradır. Yerli fokuslanmış yüksək kəsmə qüvvələri sayəsində sonikasiya eksperiment, tədqiqat və inkişaf üçün və əlbəttə ki, sənaye istehsalı üçün mirkon və nano ölçülü dispersiyaların istehsalı üçün idealdır.

Tozların mayelərə qarışdırılması boya, mürəkkəb, kosmetika, içkilər, hidrojellər və ya cilalayıcı vasitələr kimi müxtəlif məhsulların hazırlanmasında ümumi addımdır. Fərdi hissəciklər müxtəlif fiziki və kimyəvi təbiətli cazibə qüvvələri, o cümlədən van der Waals qüvvələri və maye səthi gərginliyi ilə bir yerdə saxlanılır. Bu təsir polimerlər və ya qatranlar kimi yüksək özlülüklü mayelər üçün daha güclüdür. Hissəcikləri maye mühitə salmaq və dağıtmaq üçün cazibə qüvvələrinin öhdəsindən gəlmək lazımdır. Ultrasonik homogenizatorların laboratoriya və sənayedə mikro və nano ölçülü hissəciklərin dispersiyası üçün üstün dispersiya avadanlığı olmasının səbəbini aşağıda oxuyun.

Bərk maddələrin mayelərə ultrasəs dispersiyası

Ultrasonik homojenizatorların iş prinsipi akustik kavitasiya fenomeninə əsaslanır. Akustik kavitasiya çox güclü kəsici qüvvələr də daxil olmaqla, sıx fiziki qüvvələr yaratdığı məlumdur. Mexanik gərginliyin tətbiqi hissəcik yığılmalarını parçalayır. Həmçinin, maye hissəciklər arasında sıxılır.
Tozların mayelərə səpilməsi üçün yüksək təzyiqli homogenizatorlar, qarışdırıcı muncuq dəyirmanları, vurma reaktiv dəyirmanları və rotor-stator-mikser kimi müxtəlif texnologiyalar ticari olaraq mövcuddur. Bununla belə, ultrasəs dispersatorlarının əhəmiyyətli üstünlükləri var. Ultrasonik dispersiyanın necə işlədiyini və ultrasəs dispersiyanın üstünlüklərinin nə olduğunu aşağıda oxuyun.

 

 

Ultrasonik kavitasiya və dispersiyanın iş prinsipi

Sonikasiya zamanı yüksək tezlikli səs dalğaları maye mühitdə alternativ sıxılma və seyrəkləşmə sahələri yaradır. Səs dalğaları mühitdən keçdikcə sürətlə genişlənən və sonra şiddətlə çökən qabarcıqlar əmələ gətirir. Bu proses akustik kavitasiya adlanır. Baloncukların dağılması yüksək təzyiqli şok dalğaları, mikrojetlər və daha böyük hissəcikləri və aglomeratları daha kiçik hissəciklərə parçalaya bilən kəsmə qüvvələri yaradır. Ultrasəs dispersiya proseslərində, dispersiyadakı hissəciklərin özləri frezeleme mühiti kimi fəaliyyət göstərir. Ultrasəs kavitasiyasının kəsmə qüvvələri ilə sürətlənən hissəciklər bir-biri ilə toqquşur və kiçik parçalara parçalanır. Ultrasəslə işlənmiş dispersiyaya heç bir muncuq və ya mirvari əlavə edilmədiyi üçün freze mühitinin çox vaxt aparan və zəhmət tələb edən ayrılması və təmizlənməsi, eləcə də çirklənmənin qarşısı alınır.
Bu, sonikasiyanı hətta digər üsullarla parçalanması çətin olan hissəciklərin dağıdılması və deaglomerasiyasında belə effektiv edir. Bu, hissəciklərin daha vahid paylanması ilə nəticələnir və məhsulun keyfiyyətinin və performansının yaxşılaşmasına səbəb olur.
Bundan əlavə, sonikasiya nanosferlər, nanokristallar, nano vərəqlər, nanoliflər, nanotellər, nüvə qabığı hissəcikləri və digər mürəkkəb strukturlar kimi nanomaterialları asanlıqla idarə edə, dağıta və sintez edə bilər.
Bundan əlavə, sonikasiya nisbətən qısa müddət ərzində həyata keçirilə bilər ki, bu da digər dispersiya üsulları üzərində böyük üstünlükdür.

Alternativ Qarışdırma Texnologiyaları üzərində Ultrasonik Disperserlərin Üstünlükləri

Ultrasonik disperserlər yüksək təzyiqli homogenizatorlar, muncuq frezeleme və ya rotor-stator qarışdırma kimi alternativ qarışdırma texnologiyalarına nisbətən bir sıra üstünlüklər təklif edir. Ən görkəmli üstünlüklərdən bəziləri bunlardır:

• Təkmilləşdirilmiş hissəcik ölçüsünün azaldılması: Ultrasəs dispersatorları hissəciklərin ölçülərini effektiv şəkildə nanometr diapazonuna qədər azalda bilər ki, bu da bir çox digər qarışdırma texnologiyaları ilə mümkün deyil. Bu, onları incə hissəcik ölçüsünün kritik olduğu tətbiqlər üçün ideal hala gətirir.
• Daha sürətli qarışdırma: Ultrasəs dispersatorları materialları bir çox digər texnologiyalardan daha sürətli qarışdıra və dağıta bilir ki, bu da vaxta qənaət edir və məhsuldarlığı artırır.
• Çirklənmə yoxdur: Ultrasəs dispersatorları dispersiyanı aşınma ilə çirkləndirən muncuq və ya mirvari kimi freze vasitələrinin istifadəsini tələb etmir.
• Daha yaxşı məhsul keyfiyyəti: Ultrasonik disperserlər daha vahid qarışıqlar və süspansiyonlar istehsal edə bilər, nəticədə məhsulun keyfiyyəti və tutarlılığı daha yaxşı olur. Xüsusilə axın rejimində dispersiya məhlulu ultrasəs kavitasiya zonasını yüksək nəzarətli şəkildə keçir və çox vahid müalicəni təmin edir.
• Aşağı enerji istehlakı: Ultrasəs dispersatorları adətən digər texnologiyalardan daha az enerji tələb edir ki, bu da əməliyyat xərclərini azaldır.
• Çox yönlülük: Ultrasəs dispersatorları homogenləşdirmə, emulsifikasiya, dispersiya və deaglomerasiya daxil olmaqla geniş tətbiqlər üçün istifadə edilə bilər. Onlar həmçinin aşındırıcı materiallar, liflər, aşındırıcı mayelər və hətta qazlar da daxil olmaqla müxtəlif materialları idarə edə bilərlər.

Bu proses üstünlükləri, eləcə də etibarlılıq və sadə əməliyyat sayəsində ultrasəs dispersatorları alternativ qarışdırma texnologiyalarını üstələyir və onları bir çox sənaye tətbiqləri üçün məşhur seçim edir.

İstənilən miqyasda ultrasəs dispersiya və deaqlomerasiya

Hielscher, toplu və ya daxili emal üçün istənilən həcmin dağıdılması və deagglomerasiyası üçün ultrasəs cihazları təklif edir. Ultrasəs laboratoriya cihazları 1,5 ml-dən təqribən qədər həcmlər üçün istifadə olunur. 2L. Sənaye ultrasəs cihazları 0,5-dən təxminən 2000L-ə qədər partiyalar və ya saatda 0,1L-dən 20m³-ə qədər axın sürəti üçün prosesin inkişafı və istehsalında istifadə olunur.

Hielscher Ultrasonics sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitüdləri çatdıra bilər və bununla da hissəcikləri nano miqyasda etibarlı şəkildə dağıtır və frezeləyir. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur.

Aşağıdakı cədvəldə bizim ultrasonicators təxmini emal gücü bir göstəriş verir:

Ultrasonik Dispersiyanın üstünlükləri: Ölçəyi asanlaşdırmaq

Digər dispersiya texnologiyalarından fərqli olaraq, ultrasəsləmə laboratoriyadan istehsal ölçüsünə qədər asanlıqla genişləndirilə bilər. Laboratoriya testləri tələb olunan avadanlıq ölçüsünü dəqiq seçməyə imkan verəcəkdir. Son miqyasda istifadə edildikdə, proses nəticələri laboratoriya nəticələri ilə eynidir.

Ultrasonikatorlar: Sağlam və Təmizlənməsi Asandır

Ultrasonik güc bir sonotrode vasitəsilə mayeyə ötürülür. Bu, tipik olaraq fırlanan simmetrik hissədir, bərk təyyarə keyfiyyətli titandan işlənmişdir. Bu həm də tək hərəkətli/titrəyən islanmış hissədir. Bu, köhnəlməyə məruz qalan yeganə hissədir və bir neçə dəqiqə ərzində asanlıqla dəyişdirilə bilər. Salınım-decoupling flanşlar hər hansı bir oriyentasiyada açıq və ya qapalı təzyiqli qablara və ya axın hüceyrələrinə sonotrodu quraşdırmağa imkan verir. Heç bir rulmana ehtiyac yoxdur. Bütün digər islanmış hissələr ümumiyyətlə paslanmayan poladdan hazırlanır. Axın hüceyrə reaktorları sadə həndəsələrə malikdir və asanlıqla sökülə və təmizlənə bilər, məsələn, yuyulma və silməklə. Kiçik deşiklər və ya gizli künclər yoxdur.

Place Ultrasonik Cleaner

Ultrasəs təmizləyici tətbiqləri, məsələn, səthi, hissələrin təmizlənməsi ilə məşhurdur. Tətbiqləri dağıtmaq üçün istifadə olunan ultrasəs intensivliyi tipik ultrasəs təmizləmə ilə müqayisədə daha yüksəkdir. Ultrasəs cihazının islanmış hissələrinin təmizlənməsinə gəldikdə, ultrasəs gücü yuyulma və durulama zamanı təmizlənməyə kömək etmək üçün istifadə edilə bilər, çünki ultrasəs / akustik kavitasiya sonotroddan və axın hüceyrə divarlarından hissəcikləri və maye qalıqlarını çıxarır.

---

---

Ədəbiyyat / İstinadlar

• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
• László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.