Ultrazvučna disperzija nanomaterijala (nanočestica)
Nanomaterijali su postali sastavna komponenta različitih proizvoda kao što su materijali visokih performansi, kreme za sunčanje, premazi za performanse ili plastični kompoziti. Ultrazvučna kavitacija se koristi za raspršivanje čestica nano veličine u tečnosti, kao što su voda, ulje, rastvarači ili smole.
Ultrazvučna disperzija nanočestica
Primjena od Ultrazvučna disperzija nanočestica ima višestruke efekte. Najočigledniji je dispergovanje materijala u tečnostima kako bi se razbili aglomerati čestica. Drugi proces je primjena ultrazvuka tokom sinteza čestica ili precipitacija. Općenito, to dovodi do manjih čestica i povećane ujednačenosti veličine. ultrazvučna kavitacija poboljšava i prijenos materijala na površinama čestica. Ovaj efekat se može koristiti za poboljšanje površine Funkcionalizacija materijala koji imaju veliku specifičnu površinu.
Raspršivanje i smanjenje veličine nanomaterijala
Nanomaterijali, npr. metalni oksidi, nanogline ili ugljične nanocijevi imaju tendenciju da se aglomeriraju kada se pomiješaju u tečnost. Efikasno sredstvo za deaglomeraciju i Raspršivanje potrebni su da bi se savladale sile vezivanja nakon vlaženja praha. Ultrazvučno razbijanje aglomeratnih struktura u vodenim i nevodenim suspenzijama omogućava iskorištavanje punog potencijala materijala nano veličine. Istraživanja različitih disperzija aglomerata nanočestica s promjenjivim sadržajem čvrstih tvari pokazala su značajnu prednost ultrazvuka u usporedbi s drugim tehnologijama, kao što su rotorski statorski mikseri (npr. ultra turrax), klipni homogenizatori ili metode mokrog mljevenja, npr. . Hielscher ultrazvučni sustavi mogu se izvoditi na prilično visokim koncentracijama krutih tvari. Na primjer za Silica utvrđeno je da je stopa loma nezavisna od čvrsta koncentracija do 50% po težini. Ultrazvuk se može primijeniti za dispergiranje velikih koncentracija master-batcha – obradu tekućina niske i visoke viskoznosti. Ovo čini ultrazvuk dobrim rješenjem za obradu boja i premaza na bazi različitih medija, kao što su voda, smola ili ulje.
ultrazvučni homogenizator UP400St za nano-disperzije
ultrazvučna kavitacija
Disperzija i deaglomeracija ultrazvukom su rezultat ultrazvučne kavitacije. Kada se tečnosti izlažu ultrazvuku, zvučni talasi koji se šire u tečnost rezultiraju naizmeničnim ciklusima visokog i niskog pritiska. Ovo primjenjuje mehanički stres na sile privlačenja između pojedinačnih čestica. ultrazvučna kavitacija u tečnostima izaziva velike brzine mlaza tečnosti do 1000km/h (oko 600mph). Takvi mlazovi pritiskaju tečnost pod visokim pritiskom između čestica i odvajaju ih jedne od drugih. Manje čestice se ubrzavaju sa mlazom tečnosti i sudaraju se pri velikim brzinama. Ovo čini ultrazvuk efikasnim sredstvom za raspršivanje, ali i za Glodanje čestica mikronske i submikronske veličine.
Ultrazvučno potpomognuta sinteza čestica / precipitacija
Nanočestice se mogu generirati odozdo prema gore sintezom ili precipitacijom. Sonohemija je jedna od najranijih tehnika korišćenih za pripremu jedinjenja nanoze. Suslick u svom originalnom djelu, sonicirano Fe(CO)5 bilo kao čista tečnost ili u rastvoru deaklina i dobijene amorfne nanočestice gvožđa veličine 10-20nm. Općenito, prezasićena mješavina počinje formirati čvrste čestice iz visoko koncentriranog materijala. Ultrasonication poboljšava miješanje prekursora i povećava prijenos mase na površini čestica. To dovodi do manje veličine čestica i veće uniformnosti.
UIP2000hdT, 2kW snažan ultrasonikator za raspršivanje SWCNT-a.
Funkcionalizacija površine uz pomoć ultrazvuka
Mnogi nanomaterijali, poput metalnih oksida, inkjet ink i pigmenti tonera ili punila za performanse Premazi, zahtijevaju površinsku funkcionalizaciju. Da bi se kompletna površina svake pojedinačne čestice funkcionalizirala, potrebna je dobra metoda disperzije. Kada su raspršene, čestice su obično okružene graničnim slojem molekula privučenih površinom čestice. Da bi nove funkcionalne grupe došle do površine čestice, ovaj granični sloj treba razbiti ili ukloniti. Mlaznice tekućine koje nastaju ultrazvučnom kavitacijom mogu postići brzinu do 1000 km/h. Ovaj stres pomaže u prevladavanju sila privlačenja i prenosi funkcionalne molekule na površinu čestice. U Sonochemistry, ovaj efekat se koristi za poboljšanje performansi dispergovanih katalizatora.
Ultrasonication prije mjerenja veličine čestica
Ultrazvučna obrada uzoraka poboljšava tačnost mjerenja veličine čestica ili morfologije. Novi SonoStep kombinuje ultrazvuk, mešanje i pumpanje uzoraka u kompaktnom dizajnu. Jednostavan je za rukovanje i može se koristiti za isporuku ultrazvučnih uzoraka analitičkim uređajima, kao što su analizatori veličine čestica. Intenzivna sonikacija pomaže u raspršivanju aglomeriranih čestica što dovodi do konzistentnijih rezultata.Kliknite ovdje da pročitate više!
Ultrazvučna obrada za laboratorijsku i proizvodnu skalu
Dostupni su ultrazvučni procesori i protočne ćelije za deaglomeraciju i disperziju Laboratorija i proizvodnja nivo. Industrijski sistemi se lako mogu naknadno opremiti da rade u liniji. Za istraživanje i razvoj procesa preporučujemo korištenje UIP1000hd (1.000 vati).
Hielscher nudi širok spektar ultrazvučnih uređaja i pribora za efikasno raspršivanje nanomaterijala, npr. u bojama, mastilama i premazima.
- Kompaktni laboratorijski uređaji od do Snaga 400 vati.
Ovi uređaji se uglavnom koriste za pripremu uzoraka ili početne studije izvodljivosti i dostupni su za iznajmljivanje. - 500 i 1,000 i 2,000 vati ultrazvučni procesori poput UIP1000hd set sa protočnom ćelijom i raznim buster rogovima i sonotrodama može obraditi veće količine tokova.
Ovakvi uređaji se koriste za optimizaciju parametara (kao što su: amplituda, radni pritisak, brzina protoka itd.) u mjerilu stolnog ili pilot postrojenja. - Ultrazvučni procesori od 2kW, 4kW, 10kW i 16kW i veće grupe od nekoliko takvih jedinica mogu obraditi tokove obima proizvodnje na gotovo bilo kojem nivou.
Stolna oprema je dostupna za iznajmljivanje pod dobrim uslovima za probne procese. Rezultati takvih ispitivanja mogu se linearno skalirati na nivo proizvodnje – smanjujući rizik i troškove koji su uključeni u razvoj procesa. Biće nam drago da vam pomognemo onlajn, telefonom ili lično. Molimo pronađite naše adrese ovdje, ili koristite obrazac ispod.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Nanomaterijali – Pozadinske informacije
Nanomaterijali su materijali veličine manje od 100 nm. Brzo napreduju u formulacije boja, mastila i premaza. Nanomaterijali se dijele u tri široke kategorije: metalni oksidi, nanogline i ugljične nanocijevi. Nanočestice metalnih oksida uključuju cink oksid, titanijum oksid, gvožđe oksid, cerijev oksid i cirkonijum oksid, kao i mešana metalna jedinjenja kao što su indijum-kositar oksid i cirkonijum i titan, kao i mešana metalna jedinjenja kao što je indijum -kalaj oksid. Ova mala stvar ima uticaja na mnoge discipline, kao što su fizika, hemija i biologija. U bojama i premazima nanomaterijali ispunjavaju dekorativne potrebe (npr. boja i sjaj), funkcionalne svrhe (npr. provodljivost, mikrobna inaktivacija) i poboljšavaju zaštitu (npr. otpornost na ogrebotine, UV stabilnost) boja i premaza. Posebno metalni oksidi nano veličine, kao što su TiO2 i ZnO ili glinica, cerije i Silica i pigmenti nano-veličine nalaze primenu u novim formulacijama boja i premaza.
Kada se materija smanji u veličini, ona mijenja svoje karakteristike, kao što su boja i interakcija s drugim materijama, kao što je kemijska reaktivnost. Promjena karakteristika je uzrokovana promjenom elektronskih svojstava. By the smanjenje veličine čestica, površina materijala se povećava. Zbog toga, veći postotak atoma može stupiti u interakciju s drugim materijama, npr. sa matricom smola.
Površinska aktivnost je ključni aspekt nanomaterijala. Aglomeracija i agregacija blokira površinu od kontakta s drugom materijom. Samo dobro dispergovane ili jednostruko dispergovane čestice omogućavaju da se iskoristi puni korisni potencijal materije. Kao rezultat, dobro dispergiranje smanjuje količinu nanomaterijala koja je potrebna za postizanje istih efekata. Kako je većina nanomaterijala još uvijek prilično skupa, ovaj aspekt je od velike važnosti za komercijalizaciju formulacija proizvoda koji sadrže nanomaterijale. Danas se mnogi nanomaterijali proizvode suvim procesom. Kao rezultat toga, čestice se moraju pomiješati u tečne formulacije. Ovo je mjesto gdje većina nanočestica formira aglomerate tokom vlaženja. Posebno ugljične nanocijevi su veoma kohezivni što otežava njihovo raspršivanje u tečnosti, kao što su voda, etanol, ulje, polimer ili epoksidna smola. Konvencionalni uređaji za obradu, npr. mikseri sa visokim smicanjem ili rotor-stator, homogenizatori visokog pritiska ili koloidni i disk mlinovi ne uspevaju u odvajanju nanočestica u diskretne čestice. Posebno za male materije od nekoliko nanometara do nekoliko mikrona, ultrazvučna kavitacija je vrlo efikasna u razbijanju aglomerata, agregata, pa čak i primarnih. Kada se ultrazvuk koristi za Glodanje Kod serija visoke koncentracije, mlaz tekućine koji nastaje kao rezultat ultrazvučne kavitacije, čini da se čestice sudaraju jedna s drugom pri brzinama do 1000 km/h. Ovo razbija van der Waalsove sile u aglomeratima, pa čak i primarnim česticama.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.