Nanomaterialların (nanohissəciklərin) ultrasəslə dispersləşdirilməsi
Nanomateriallar yüksək istismar göstəricilərinə malik materiallar, günəşdən qoruyucu vasitələr, yüksək istismar göstəricilərinə malik örtüklər və ya plastik kompozitlər kimi müxtəlif məhsulların ayrılmaz tərkib hissəsinə çevrilmişdir. Ultrasəs kavitasiyasından nanoölçülü hissəcikləri su, yağ, həlledicilər və ya qatranlar kimi mayelərdə dispersləşdirmək üçün istifadə olunur.
Nanohissəciklərin ultrasəslə dispersləşdirilməsi
Nanohissəciklərin ultrasəslə dispersləşdirilməsinin tətbiqi çoxsaylı təsirlər göstərir. Ən aşkar təsir hissəcik aqlomeratlarını parçalamaq üçün materialların mayelərdə dispersləşdirilməsidir . Digər proses ultrasəsin hissəciklərin sintezi və ya çökməsi zamanı tətbiqidir. Ümumiyyətlə, bu, daha kiçik hissəciklərin yaranmasına və ölçülərin daha bircins olmasına gətirib çıxarır. Ultrasəs kavitasiyası hissəciklərin səthində maddə daşınmasını da yaxşılaşdırır. Bu təsirdən yüksək xüsusi səth sahəsinə malik materialların səthinin funksionallaşdırılmasını yaxşılaşdırmaq üçün istifadə etmək olar.
Nanomaterialların dispersləşdirilməsi və ölçülərinin kiçildilməsi
Nanomateriallar, məsələn, metal oksidləri, nanogillər və ya karbon nanoboruları mayeyə qarışdırıldıqda aqlomeratlar əmələ gətirməyə meyillidir. Toz isladıldıqdan sonra birləşdirici qüvvələri aşmaq üçün effektiv deaqlomerasiya və dispersləşdirmə vasitələri tələb olunur. Sulu və susuz suspenziyalarda aqlomerat strukturlarının ultrasəslə parçalanması nanoölçülü materialların bütün potensialından istifadə etməyə imkan verir. Bərk maddə miqdarı dəyişən nanohissəcik aqlomeratlarının müxtəlif dispersiyalarında aparılan tədqiqatlar rotor-stator qarışdırıcıları (məsələn, ultra turrax), porşenli homogenizatorlar və ya yaş üyütmə üsulları, məsələn, muncuqlu dəyirmanlar və ya kolloid dəyirmanlar kimi digər texnologiyalarla müqayisədə ultrasəsin əhəmiyyətli üstünlüyünü nümayiş etdirmişdir. Hielscher ultrasəs sistemləri bərk maddələrin kifayət qədər yüksək konsentrasiyalarında işlədilə bilər. Məsələn, silisium dioksid üçün parçalanma sürətinin bərk maddənin kütlə üzrə 50%-ə qədər konsentrasiyasından asılı olmadığı müəyyən edilmişdir. Ultrasəsdən yüksək konsentrasiyalı konsentrat qarışıqların dispersləşdirilməsi üçün istifadə etmək olar – bu zaman aşağı və yüksək özlülüklü mayelər emal edilir. Bu, ultrasəsi su, qatran və ya yağ kimi müxtəlif mühitlər əsasında hazırlanmış boya və örtüklər üçün yaxşı emal həllinə çevirir.
Ultrasəs homogenizatoru UP400St nanodispersiyalar üçün
Ultrasəs kavitasiyası
Ultrasəslə dispersləşdirmə və deaqlomerasiya ultrasəs kavitasiyasının nəticəsidir. Mayelər ultrasəsə məruz qaldıqda maye daxilində yayılan səs dalğaları növbələşən yüksək və aşağı təzyiq dövrləri yaradır. Bu, ayrı-ayrı hissəciklər arasındakı cazibə qüvvələrinə mexaniki gərginlik tətbiq edir. Ultrasəs kavitasiyası mayelərdə sürəti 1000km/hr-a qədər (təqribən 600mph) olan yüksək sürətli maye şırnaqları yaradır. Belə şırnaqlar mayeni yüksək təzyiq altında hissəciklərin arasına sıxışdırır və onları bir-birindən ayırır. Daha kiçik hissəciklər maye şırnaqları ilə sürətləndirilir və yüksək sürətlərlə toqquşur. Bu, ultrasəsi mikron və submikron ölçülü hissəciklərin həm dispersləşdirilməsi, həm də üyüdülməsi üçün effektiv vasitəyə çevirir.
Ultrasəsin köməyi ilə hissəciklərin sintezi / çökdürülməsi
Nanohissəciklər sintez və ya çökdürmə yolu ilə kiçik tərkib vahidlərindən yığılaraq yaradıla bilər. Sonokimya nanoölçülü birləşmələrin hazırlanması üçün istifadə olunan ən erkən üsullardan biridir. Suslick ilkin işində Fe(CO)5 birləşməsini ya saf maye şəklində, ya da deaclin məhlulunda ultrasəslə emal etmiş və 10–20nm ölçülü amorf dəmir nanohissəcikləri əldə etmişdir. Ümumiyyətlə, ifrat doymuş qarışıq yüksək konsentrasiyalı materialdan bərk hissəciklər əmələ gətirməyə başlayır. Ultrasəslə emal prekursorların qarışmasını yaxşılaşdırır və hissəciklərin səthində kütlə daşınmasını artırır. Bu, daha kiçik hissəcik ölçüsünə və daha yüksək bircinsliyə gətirib çıxarır.
UIP2000hdT, SWCNT-ləri dispersləşdirmək üçün 2kW gücündə ultrasəs cihazı.
Ultrasəsdən istifadə etməklə səthin funksionallaşdırılması
Metal oksidləri, şırnaqlı çap mürəkkəbinin və tonerin piqmentləri və ya yüksək istismar göstəricilərinə malik örtüklər üçün doldurucular kimi bir çox nanomaterialın səthinin funksionallaşdırılması tələb olunur. Hər bir ayrı hissəciyin bütün səthini funksionallaşdırmaq üçün yaxşı dispersləşdirmə üsulu tələb olunur. Dispersləşdirildikdə hissəciklər adətən onların səthinə cəzb olunan molekulların sərhəd qatı ilə əhatə olunur. Yeni funksional qrupların hissəciyin səthinə çata bilməsi üçün bu sərhəd qatı parçalanmalı və ya kənarlaşdırılmalıdır. Ultrasəs kavitasiyası nəticəsində yaranan maye şırnaqlarının sürəti 1000km/hr-a qədər çata bilər. Bu gərginlik cazibə qüvvələrini aşmağa kömək edir və funksional molekulları hissəciyin səthinə daşıyır. Sonokimyada bu təsirdən dispersləşdirilmiş katalizatorların effektivliyini artırmaq üçün istifadə olunur.
Hissəcik ölçüsünün ölçülməsindən əvvəl ultrasəslə emal
Nümunələrin ultrasəslə emalı hissəcik ölçüsünün və ya morfologiyasının ölçülməsinin dəqiqliyini artırır. Yeni SonoStep kompakt konstruksiyada ultrasəsi, nümunələrin qarışdırılmasını və nasosla nəqlini birləşdirir. Onu idarə etmək asandır və ultrasəslə emal edilmiş nümunələri hissəcik ölçüsü analizatorları kimi analitik cihazlara ötürmək üçün istifadə oluna bilər. İntensiv ultrasəslə emal aqlomerasiya olunmuş hissəcikləri dispersləşdirməyə kömək edir və daha ardıcıl nəticələrə gətirib çıxarır.Daha ətraflı oxumaq üçün buraya klikləyin!
Laboratoriya və istehsal miqyasında ultrasəslə emal
Deaqlomerasiya və dispersləşdirmə üçün ultrasəs prosessorları və axın hüceyrələri laboratoriya və istehsal səviyyələri üçün mövcuddur. Sənaye sistemləri axın xəttində işləmək üçün asanlıqla uyğunlaşdırıla bilər. Tədqiqat və prosesin işlənib hazırlanması üçün UIP1000hd (1.000 vatt) cihazından istifadə etməyi tövsiyə edirik.
Hielscher nanomaterialların, məsələn, boyalarda, mürəkkəblərdə və örtüklərdə effektiv dispersləşdirilməsi üçün geniş çeşiddə ultrasəs cihazları və aksesuarları təklif edir.
- Kompakt laboratoriya cihazları – gücü 400 vatta qədər.
Bu cihazlar əsasən nümunələrin hazırlanması və ya ilkin texniki mümkünlük tədqiqatları üçün istifadə olunur və icarəyə verilir. - 500 və 1.000 və 2.000 vatt gücündə ultrasəs prosessorları, məsələn, axın hüceyrəsi və müxtəlif amplituda gücləndiriciləri və sonotrodları olan UIP1000hd dəsti, daha böyük həcmli axınları emal edə bilər.
Bu tip cihazlar masaüstü qurğu və ya pilot qurğu miqyasında parametrlərin (məsələn, amplituda, iş təzyiqi, axın sərfi və s.) optimallaşdırılması üçün istifadə olunur. - Gücü 2kW, 4kW, 10kW və 16kW olan ultrasəs prosessorları və bir neçə belə qurğudan ibarət daha böyük qruplar demək olar ki, istənilən səviyyədə istehsal həcmli axınları emal edə bilər.
Proses sınaqları aparmaq üçün masaüstü avadanlıq əlverişli şərtlərlə icarəyə verilir. Belə sınaqların nəticələri istehsal səviyyəsinə xətti şəkildə miqyaslandırıla bilər – bu, prosesin işlənib hazırlanması ilə bağlı riskləri və xərcləri azaldır. Sizə onlayn, telefonla və ya şəxsən kömək etməkdən məmnun olarıq. Ünvanlarımızı burada tapa bilərsiniz, yaxud aşağıdakı formadan istifadə edə bilərsiniz.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü haqqında təsəvvür yaradır:
| Partiyanın həcmi | Axın sərfi | Tövsiyə olunan cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha böyük | bir neçə qurğudan ibarət qrup: UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
Nanomateriallar – ümumi məlumat
Nanomateriallar ölçüsü 100nm-dən kiçik olan materiallardır. Onlar boya, mürəkkəb və örtük formulalarına sürətlə daxil olur. Nanomateriallar üç geniş kateqoriyaya bölünür: metal oksidləri, nanogillər və karbon nanoboruları. Metal oksidi nanohissəciklərinə nanoölçülü sink oksidi, titan oksidi, dəmir oksidi, serium oksidi və sirkonium oksidi, həmçinin indium-qalay oksidi və sirkonium və titan kimi qarışıq metal birləşmələri, həmçinin indium-qalay oksidi kimi qarışıq metal birləşmələri daxildir. Bu kiçik ölçülü maddə fizika, kimya və biologiya kimi bir çox elm sahəsinə təsir göstərir. Boya və örtüklərdə nanomateriallar dekorativ tələbləri (məsələn, rəng və parlaqlıq), funksional məqsədləri (məsələn, keçiricilik, mikroorqanizmlərin inaktivasiyası) təmin edir və boya və örtüklərin qoruyucu xüsusiyyətlərini (məsələn, cızılmaya davamlılıq, UV sabitliyi) yaxşılaşdırır. Xüsusilə TiO2 və ZnO və ya alüminium oksidi, serium dioksidi və silisium dioksid kimi nanoölçülü metal oksidləri və nanoölçülü piqmentlər yeni boya və örtük formulalarında tətbiq olunur.
Maddənin ölçüsü kiçildildikdə onun rəng və digər maddələrlə qarşılıqlı təsir, məsələn, kimyəvi reaktivlik kimi xüsusiyyətləri dəyişir. Xüsusiyyətlərin dəyişməsi elektron xassələrin dəyişməsindən qaynaqlanır. Hissəcik ölçüsünün kiçildilməsi nəticəsində materialın səth sahəsi artır. Buna görə atomların daha böyük faizi digər maddələrlə, məsələn, qatran matrisi ilə qarşılıqlı təsirə girə bilər.
Səth aktivliyi nanomaterialların əsas xüsusiyyətlərindən biridir. Aqlomerasiya və aqreqasiya səth sahəsinin digər maddələrlə təmasını əngəlləyir. Yalnız yaxşı dispersləşdirilmiş və ya ayrı-ayrılıqda dispersləşdirilmiş hissəciklər maddənin bütün faydalı potensialından istifadə etməyə imkan verir. Nəticədə yaxşı dispersləşdirmə eyni təsirləri əldə etmək üçün tələb olunan nanomaterial miqdarını azaldır. Nanomaterialların əksəriyyəti hələ də kifayət qədər baha olduğundan bu xüsusiyyət nanomaterial tərkibli məhsul formulalarının kommersiyalaşdırılması üçün böyük əhəmiyyət daşıyır. Bu gün bir çox nanomaterial quru proseslə istehsal olunur. Buna görə hissəciklər maye formulalara qarışdırılmalıdır. Nanohissəciklərin əksəriyyəti məhz bu mərhələdə isladılarkən aqlomeratlar əmələ gətirir. Xüsusilə karbon nanoboruları çox güclü koheziyaya malikdir və bu, onların su, etanol, yağ, polimer və ya epoksi qatranı kimi mayelərdə dispersləşdirilməsini çətinləşdirir. Adi emal cihazları, məsələn, yüksək kəsilmə təsirli və ya rotor-stator qarışdırıcıları, yüksək təzyiqli homogenizatorlar və ya kolloid və diskli dəyirmanlar nanohissəcikləri ayrı-ayrı hissəciklərə ayırmaqda kifayət qədər effektiv deyil. Xüsusilə ölçüsü bir neçə nanometrdən bir neçə mikrona qədər olan kiçik maddələr üçün ultrasəs kavitasiyası aqlomeratları, aqreqatları və hətta ilkin hissəcikləri parçalamaqda çox effektivdir. Ultrasəs yüksək konsentrasiyalı partiyaların üyüdülməsi üçün istifadə olunduqda ultrasəs kavitasiyası nəticəsində yaranan maye şırnaqları hissəciklərin bir-biri ilə 1000km/h-a qədər sürətlərlə toqquşmasına səbəb olur. Bu, aqlomeratlarda və hətta ilkin hissəciklərdə van der Waals qüvvələrini qırır.
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma tətbiqləri, dispersləşdirmə, emulsiyalaşdırma və ekstraksiya üçün yüksək istismar göstəricilərinə malik ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.