Silisium nanohissəciklərinin ultrasəs deaqlomerasiyası

Dumanlı silisium kimi silisium nanohissəcikləri (məsələn, Aerosil) müxtəlif sənaye sahələrində geniş istifadə olunan əlavədir. İstənilən material xüsusiyyətlərinə malik tam funksional nanosilikat əldə etmək üçün silisium nanohissəcikləri deaglomerasiya edilməli və tək dispers hissəciklər kimi paylanmalıdır. Ultrasəs deaqlomerasiyası nanosilikanı süspansiyonda tək dispers hissəciklər kimi bərabər şəkildə yaymaq üçün yüksək səmərəli və etibarlı bir texnika olduğu sübut edilmişdir.

nanosilikat – Xüsusiyyətlər və Tətbiqlər

Silisium (SiO₂) və xüsusilə silisium nanohissəcikləri (Si-NPs) bir çox sənaye sahələrində ümumi əlavələrdir. Nano ölçülü silisium hissəcikləri çox böyük bir səth sahəsi təklif edir və bir çox sənayedə müxtəlif məqsədlər üçün istifadə edilən unikal hissəcik xüsusiyyətlərini ifadə edir. Məsələn, nano ölçülü SiO-nun unikal material xüsusiyyətləri₂ (nano-)kompozitlərin, betonun və digər materialların möhkəmləndirilməsi üçün tətbiq edilir. Nümunələr odadavamlı xüsusiyyətlər təklif edən nanosilika əsaslı örtüklər və ya bununla da yansıma əleyhinə xüsusiyyətlər qazanan nanosilika ilə örtülmüş şüşələrdir. Tikinti və tikinti sənayesində silisium dumanı (mikrosilika) və nanosilis betonun iş qabiliyyətini, eləcə də mexaniki və davamlılıq xüsusiyyətlərini artırmaq üçün istifadə olunan yüksək puzolanik material kimi istifadə olunur. Silisium dumanı və nanosilis müqayisə edildikdə, nano-strukturlu SiO₂ puzolan erkən mərhələdə silisium dumanına nisbətən daha aktivdir, çünki nanosilika əhəmiyyətli dərəcədə daha böyük spesifik səth sahəsi və incəlik təklif edir. Daha böyük səth sahəsi betonla reaksiya vermək üçün daha çox yer təklif edir və nüvə rolunu oynayaraq konkret olaraq təkmilləşdirilmiş beton mikrostrukturuna töhfə verir. Betonun davamlılığının göstəricisi olan qaz keçiriciliyi, tərkibində ənənəvi silisium dumanı olan betonla müqayisədə nano-silislə möhkəmləndirilmiş betonda yaxşılaşdırılır.
Biotibb və həyat elmində SiO₂ nanohissəciklər müxtəlif tətbiqlər üçün geniş şəkildə araşdırılır, çünki nanosilikanın yüksək səth sahəsi, əla biouyğunluğu və tənzimlənə bilən məsamə ölçüsü dərmanların çatdırılması və teranostika da daxil olmaqla geniş çeşidli yeni tətbiqlər təklif edir.

Diaqram ultrasəs dispersiyasından əvvəl (yaşıl əyri) və sonra (qırmızı əyri) nano-silikanın hissəcik ölçüsü paylanmasını göstərir.

Ultrasəs Deagglomeration və Nano-silica dispersiyası

Ultrasonik deaglomerasiya və dispersiyanın iş prinsipi elmi olaraq akustik kavitasiya kimi tanınan ultrasəslə yaranan kavitasiyanın təsirlərinə əsaslanır. Mayelərdə və ya şlamlarda yüksək güclü, aşağı tezlikli ultrasəsin tətbiqi akustik kavitasiyaya və bununla da yerli olaraq çox yüksək təzyiq və temperatur kimi ekstremal şəraitə və 280m/s-ə qədər maye reaktivləri ilə mikro axınlara səbəb ola bilər. Ultrasəs kavitasiyasının bu intensiv fiziki və mexaniki təsirləri hissəciklərin səthində eroziyaya, həmçinin hissəciklər arası toqquşma nəticəsində hissəciklərin parçalanmasına səbəb olur. Ultrasəs / akustik kavitasiyanın bu intensiv qüvvələri sonikasiyanı nano silisium, nanoborular və digər nano materiallar kimi nanoölçülü hissəciklərin deaglomerasiyası və dispersiyası üçün yüksək səmərəli və etibarlı üsula çevirir.

Ultrasonik deaglomerasiya edilmiş nano-silikanın hissəcik ölçüsü paylanması (Hielscher UP400St ultrasəs cihazından istifadə etməklə) müxtəlif vaxt intervallarında (a) 1 ağırlıq%, (b) 2 ağırlıq%, (c) 5 wt% və (d) 10 wt% Aerosil 200 suda.
Tədqiqat və qrafiklər: Vikash 2020.

Yüksək Bərk Konsentrasiyalı və Özlü Mayelərdə Silisiumun Ultrasəs Emalı

Nanohissəciklərin aşağı konsentrasiyalarda yayılması artıq çətin məsələdir, çünki ion bağları, kovalent bağlar, hidrogen bağları və van der Waals qarşılıqlı təsirləri kimi kimyəvi birləşmə qüvvələrinin öhdəsindən gəlmək lazımdır. Nanohissəciklərin, məsələn, nano-silisium hissəciklərinin artan konsentrasiyası ilə nanohissəciklər arasında kimyəvi qarşılıqlı təsir də əhəmiyyətli dərəcədə artır. Bu o deməkdir ki, yaxşı, uzunmüddətli sabit dispersiya nəticələri əldə etmək üçün güclü dispersiya texnikası vacibdir. Ultrasəs dispersatorları yüksək özlülüklü şlamları və hətta çox yüksək bərk konsentrasiyası olan pastaları asanlıqla emal edə bilən etibarlı və yüksək effektiv dispersiya üsulu kimi istifadə olunur. Nano-hissəciklərin yüksək bərk yükləri ilə şlamları emal etmək qabiliyyəti ultrasəsləşdirməni nano-materiallar üçün üstünlük verilən dispersiya texnologiyasına çevirir.
Hielscher sənaye ultrasəs cihazı, bir nasos vasitəsilə qidalana bildiyi müddətcə, məhlulunuzu və ya pastanızı davamlı in-line reaktorda emal edə bilər.

Silisium nanofluidlərin ultrasəs istehsalı

Modragon və başqaları. (2012) silisium nanohissəciklərini distillə edilmiş suda dispersiya etməklə hazırlanmış silisium nano mayeləri hazırlamışdır. zond tipli ultrasəs cihazı UP400S. Müəyyən bərk tərkibli (yəni, 20%), aşağı özlülüklü və maye kimi davranışa malik stabil silisium nanofluidləri istehsal etmək üçün 5 dəqiqə ərzində ultrasəs zondu, əsas mühit (pH dəyərləri 7-dən yüksək) ilə yüksək enerjili müalicədən ibarətdir. və duz əlavə edilmir. Ultrasəs dispersiyası aşağı özlülüklü nano mayelərlə nəticələndi. Ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış nano mayelər maye kimi davrandı və sonikasiya ilə əldə edilən yaxşı dispersiya sayəsində çox qısa müddət ərzində 20% bərk yüklə hazırlanmışdır.
"Mövcud olan bütün dispersiya üsulları arasında ultrasəs zondları ilə dispersiya ən təsirlisi kimi təsdiq edilmişdir." (Modragon et al., 2012)
Petzold və başqaları. (2009) Aerosil tozunun deagglomerasiyası üçün eyni nəticəyə gəldi ki, ultrasəs zondu tətbiq olunan yüksək fokuslanmış enerjiyə görə ən effektiv dispersiya sistemidir.

Silisium Nanohissəciklərinin Deagglomeration və Dispersiyası üçün Ultrasonikatorlar

Nano silisium sənaye tətbiqlərində, tədqiqatda və ya materialşünaslıqda istifadə edildikdə, quru silisium tozu maye fazaya daxil edilməlidir. Nano-silis dispersiyası tək silisium hissəciklərini deaqlomerasiya etmək üçün kifayət qədər enerji sərf edən etibarlı və effektiv dispersiya texnikası tələb edir. Ultrasonikatorlar güclü və etibarlı dispersatorlar kimi tanınır, buna görə də silisium oksidi, nanoborular, qrafen, minerallar və bir çox digər materialları homogen şəkildə maye fazaya deaglomerasiya etmək və yaymaq üçün istifadə olunur.

Hielscher Ultrasonics, hər cür homogenləşdirmə və deagglomerasiya tətbiqləri üçün yüksək performanslı ultrasəs disperserləri dizayn edir, istehsal edir və paylayır. Nano-dispersiyaların istehsalına gəldikdə, yüksək məhsuldar məhsullar əldə etmək üçün dəqiq sonikasiya nəzarəti və nanohissəciklərin dayandırılmasının etibarlı ultrasəs müalicəsi vacibdir.
Hielscher Ultrasonics' prosessorları enerji girişi, ultrasəs intensivliyi, amplituda, təzyiq, temperatur və saxlama müddəti kimi bütün vacib emal parametrləri üzərində tam nəzarət imkanı verir. Beləliklə, siz parametrləri optimallaşdırılmış şərtlərə uyğunlaşdıra bilərsiniz ki, bu da sonradan nanosilis şlamları kimi yüksək keyfiyyətli nano-dispersiyaya gətirib çıxarır.
İstənilən həcm / tutum üçün: Hielscher ultrasəs cihazları və geniş aksesuar portfeli təklif edir. Bu, tətbiqiniz və istehsal gücünüz üçün ideal ultrasəs sisteminin konfiqurasiyasına imkan verir. Tərkibində bir neçə mililitr olan kiçik flakonlardan tutmuş saatda minlərlə gallon həcmli axınlara qədər Hielscher prosesiniz üçün uyğun ultrasəs həllini təklif edir.
Möhkəmlik: Bizim ultrasəs sistemlərimiz möhkəm və etibarlıdır. Bütün Hielscher ultrasəs cihazları 24/7/365 əməliyyat üçün qurulmuşdur və çox az texniki xidmət tələb edir.
İstifadəçi dostu: Ultrasəs cihazlarımızın hazırlanmış proqram təminatı sadə və etibarlı sonikasiya üçün sonikasiya parametrlərinin əvvəlcədən seçilməsinə və saxlanmasına imkan verir. Rəqəmsal rəngli sensor displey vasitəsilə intuitiv menyuya asanlıqla daxil olmaq mümkündür. Brauzerin uzaqdan idarə edilməsi istənilən internet brauzeri vasitəsilə işləməyə və nəzarət etməyə imkan verir. Avtomatik məlumat qeydi daxili SD kartda işləyən istənilən sonikasiyanın proses parametrlərini saxlayır.
Əla enerji səmərəliliyi: Alternativ dispersiya texnologiyaları ilə müqayisədə, Hielscher ultrasonicators hissəcik ölçüsü paylanması görkəmli enerji səmərəliliyi və üstün nəticələri ilə excel.

Diaqram ultra-turrax ilə müqayisədə Hielscher UIP1000 ilə silisiumun ultrasəs dispersiyasının əhəmiyyətli üstünlüyünü göstərir. Ultrasonikasiya daha az enerji tələb edir və silisiumun kəskin şəkildə kiçik hissəcik ölçüsünə nail olur.

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir: