Sonofragmentation opisuje loma čestica u nano-veličine fragmenata od velike snage ultrazvuka. Za razliku od uobičajene ultrazvučne sprečavanju grupisanja malih čestica i glodanje – gdje čestice uglavnom brušena i odvojeni između čestica sudara – , Sono-fragementation se razlikuje po direktnu interakciju između čestica i udarnog talasa. Visoka snaga / niskih frekvencija ultrazvuka stvara kavitacije i time intenzivan sile smicanja u tečnosti. Ekstremnim uslovima cavitational kolapsa mjehur i interparticular sudara samljeti čestice vrlo fine veličine materijala.

Ultrazvučni proizvodnje i pripreme nano čestica

Efekti snage ultrazvuka za proizvodnju nano materijala su poznati: Disperzivni, sprečavanju grupisanja malih čestica i glodanje & Brušenje kao i fragmentacije sonication često jedini efikasan način za liječenje nano čestice. To se posebno odnosi kada je u pitanju vrlo fine nano materijala sa posebnim funkcionalnosti kao sa jedinstvenim karakteristikama veličina čestica nano su izražene. Za kreiranje nano materijala sa specifičnim funkcionalnostima, čak i pouzdan proces sonication mora biti osigurana. Hielscher opskrbljuje ultrazvučne opreme iz laboratorija skali do pune komercijalne veličine proizvodnju.

Sono-fragmentacije Kavitacija

Ulazni moćnih ultrazvučnog snaga u tečnosti stvara ekstremnim uvjetima. Kada ultrazvuk propagira tečnom mediju, ultrazvučni valovi rezultirati naizmjenično kompresije i razrjeđivanje ciklusa (visokog pritiska i ciklusi niskog pritiska). Tokom ciklusa niskog tlaka, mali Vaccum mjehurići nastaju u tečnosti. ovi kavitacija mjehurići rasti nekoliko ciklusa niskog tlaka dok se ne postigne veličinu kad ne mogu apsorbirati više energije. U ovom stanju maksimalne apsorbira energije i veličine balon, balon kolaps kavitacije nasilno i stvara lokalno ekstremnim uvjetima. Zbog urušavanja kavitacija mehuriće, vrlo visoke temperature od cca. 5000K i pritisci od približno. 2000atm se postižu lokalno. Implozija rezultira tečnim mlaznjama do 280m / s (≈1000km / h) brzine. Sono-fragmentacija opisuje upotrebu ovih intenzivnih sila da fragmentiraju čestice na manje dimenzije u podmikrom i nano opsegu. Sa napredujućom sonikacijom, oblik čestice se pretvara od ugaonog do sferičnog, što čestice čini vrednijim. Rezultati sonofragmentacije su izraženi kao stopa fragmentacije koja je dekriisana kao funkcija ulazne snage, volumena zvuka i veličine aglomerata.
Kusters Et Al. (1994) istraživao je ultrasonično ispomoć agglomerates u odnosu na njenu potrošnju energije. Rezultati istraživača ukazuju na to da ultrazvučna tehnika rasprsljivosti može biti efikasna kao i konvencionalna tehnika. Industrijska praksa ultrazvučnog raspršenja (npr. veće sonde, kontinuirani niz suspenzije) možda se ove rezultate nekako izmijeni, ali preko-svega se očekuje da specifična potrošnja energije nije razlog za odabir ovog comminutrona tehnika, ali više nego sposobnost da proizvodi ekstremno dobre (submicron) čestice. " [Kusters Et Al. 1994] Posebno zbog takvih praška poput silicijum-dioksid ili cirkonij, potrebna po jedinici u prahu mase specifična energija je utvrđeno da je niža za ultrazvučno brušenja nego kod konvencionalnih metoda brušenja. Ultrasonication utječe na čestice ne samo glodanje i brušenje, ali i poliranja čvrste materije. Na taj način, visok sferičnosti čestica može postići.

Sono-fragmentacije za kristalizaciju nanomaterijala

"Iako nema sumnje da interparticle sudari se dešavaju u premaza za molekularnu kristala ozračena ultrazvukom, oni nisu dominantni izvor fragmentacije. Za razliku od molekularnih kristala, metalne čestice nisu oštećeni direktno udara valova i može uticati samo intenzivnije (ali mnogo ređe) interparticle sudara. Pomak u dominantan mehanizme za sonication metalnog praha u odnosu na aspirin premaza naglašava razlike u svojstvima kovani metalnih čestica i trošan molekularne kristala. "[Zeiger / Suslick 2011, 14532]

Sonofragmentation aspirina čestica [Zeiger / Suslick 2011]

Gopi Et Al. (2008) istraživao je fabrikaciju visokočistih podmikrometra aluminske keramičke čestice (pretežno u sub-100 Nm raspon) od sažetka sadržaja veličine mikrometra (npr., 70-80 Mei) koristeći sonoframentaciju. Oni su primijetili značajnu promjenu boje i oblika alumina keramičkih čestica kao rezultat Sono-fragmentiranja. Čestice u micronu, submicron i nano opseg mogu biti lako dobivene od strane visoko-sonicacije. Sfera čestica se povećala sa povećanim vremenom za disanje u akustičnom polju.

Disperzija u Površinski

Zbog stupanja na snagu ultrazvučne loma čestica, upotreba tenzida je od suštinskog značaja za sprečavanje sprečavanju grupisanja malih čestica pod-mikrona i nano-veličine čestica dobila. Što je manja veličina čestica, što je veći omjer apect od površine, koja mora biti pokrivena surfaktant da ih zadrži u suspenziji i da izbjegavaju coagualation čestica '(aglomeracije). Prednost ultrasonication leži u efekt rasipanjem: Istovremeno za brušenje i fragmentacije, ultrazvuk rasuti fragmenti brušeni čestica sa surfaktant, tako da aglomeracije često je nano čestica je (skoro) potpuno izbjeći.

Industrijska proizvodnja

Da bi služio tržištu visokokvalitetnim nano materijalom koji izražava izuzetne funkcionalnosti, neophodna je pouzdana oprema za obradu. Ultrasonikatori sa do 16kW po jedinici koji su klusterizabilni omogućavaju stvaranje obogaćeno neograničenih tokova zapremine. Zahvaljujući potpuno linearnoj skalabilnosti ultrazvučnih procesa, ultrazvučne aplikacije mogu biti testirane u laboratoriji bez rizika, optimizovane na skali bench-topa, a zatim se bez problema uvode u proizvodnu liniju. Budući da ultrazvučni ekvivalent ne zahteva veliki prostor, može se čak i naknadno ugraditi u postojeće procesne tokove. Rad je jednostavan i može se nadgledati i raditi putem daljinskog upravljača, dok je održavanje ultrazvučnog sistema skoro zanemarljivo.

Distribucija veličine čestica i SEM slika Bi2Te3 zasnovanih legura prije i nakon Ultrasonične milling. A – Distribucija veličine čestica; B – SEM slika prije Ultrasonične milling; C – SEM slike nakon Ultrasonične milling za 4 h; D – SEM slike nakon Ultrasonične milling za 8 h.
Marquez-Garcia Et Al. 2015.

Književnost/reference