Tecnologia d'ultrasons Hielscher

Sonofragmentation - L'efecte de la potència dels ultrasons sobre la partícula per possibles danys

Sonofragmentation descriu el trencament de partícules en fragments de mida nanomètrica per ultrasò d'alta potència. En contrast amb la desaglomeració ultrasònica comú i fresat – on les partícules es molen principalment i es van separar per col·lisió entre partícules – , Sono-fragementation es distingeix per la interacció directa entre les partícules i ona de xoc. D'alta potència d'ultrasò de freqüència / baixa crea cavitació i forces de cisallament intenses per tant en líquids. Les condicions extremes de col·lapse de la bombolla de cavitació i de la col·lisió interparticular moldre partícules de materials de mida molt fi.

Ultrasonic producció i preparació de Nano Partícules

Els efectes dels ultrasons de potència per a la producció de materials nano són ben coneguts: Dispersió, desaglomeració i Milling & Mòlta, així com la fragmentació per sonicació són sovint l'únic mètode eficaç per tractar nano partícules. Això és especialment cert quan es tracta de materials nano molt fines amb funcionalitats especials com amb característiques de les partícules úniques de mida nano s'expressen. Per crear materials nano amb funcionalitats específiques, un procés de sonicació uniforme i fiable ha d'estar garantida. Hielscher subministra equips d'ultrasons d'escala de laboratori a mida completa de producció comercial.

Sono-Fragmentació per cavitació

L'entrada de les forces d'ultrasons de gran abast en líquids crea condicions extremes. Quan el ultrasò es propaga un mitjà líquid, les ones ultrasòniques resulten en compressió i els cicles de rarefacció (alta pressió i els cicles de baixa pressió) altern. Durant els cicles de baixa pressió, sorgeixen petites bombolles vaccum en el líquid. Aquests cavitació bombolles creixen durant diversos cicles de baixa pressió fins a aconseguir una mida quan no poden absorbir més energia. En aquest estat de màxima absorbida energia i mida de les bombolles, el col·lapse de la bombolla de cavitació amb violència i crea localment condicions extremes. A causa de la implosió de la cavitació bombolles, temperatures molt elevades d'aprox. 5000K i pressions d'aprox. S'obtenen 2000nm localment. La implosió resulta en dolls líquids de velocitat fins a 280 m / s (≈1000 km / h). La sonofragmentació descriu l'ús d'aquestes intenses forces per fragmentar partícules a dimensions més petites en el rang de sub-micròmetre i nano. Amb una sonicação progressiva, la forma de partícula gira d'angular a esfèrica, la qual cosa fa que les partícules siguin més valuoses. Els resultats de la sonofragmentació s'expressen com la taxa de fragmentació que es descriu com a funció de l'entrada de potència, el volum sonicat i la mida dels aglomerats.
Kusters et al. (1994) va investigar la fragmentació assistida ultrasònicament d'aglomerats en relació amb el seu consum energètic. Els resultats dels investigadors "indiquen que la tècnica de dispersió ultrasònica pot ser tan eficient com les tècniques de mòlta convencionals. La pràctica industrial de la dispersió ultrasònica (per exemple, sondes més grans, rendiment continu de la suspensió) pot alterar aquests resultats una mica, però sobretot s'espera que el consum energètic específic no sigui el motiu de la selecció d'aquest comminutron tècnica, sinó més aviat la seva capacitat per produir partícules extremadament fines (submicron) ". [Kusters et al. 1994] Especialment per erosors pols com sílice o zircònia, l'energia específica requerida per unitat de massa de pols es va trobar que era inferior per mòlta ultrasònica que la dels mètodes de mòlta convencionals. Ultrasons afecta les partícules no només per fresat i rectificat, sinó també pel polit els sòlids. D'aquesta manera, es pot aconseguir una alta esfericitat de les partícules.

Sono-fragmentació per a la cristal·lització de Nanomaterials

"Si bé no hi ha dubte que les col·lisions entre partícules es produeixen en suspensions de cristalls moleculars irradiats amb ultrasons, no són la font dominant de fragmentació. En contrast amb vidres moleculars, les partícules de metall no són danyats per ones de xoc directament i poden ser afectats només per la més intensa (però molt més rar) col·lisions entre partícules. El canvi en mecanismes dominants per a la sonicació de pols de metall davant de suspensions d'aspirina posa en relleu les diferències en les propietats de les partícules metàl·liques mal·leables i vidres moleculars friables ". [Zeiger / Suslick 2011, 14532]

Ultrasonic fragmentació de partícules d'àcid acetilsalicílic

Sonofragmentation de partícules d'aspirina [Zeiger / Suslick 2011]

Gopi et al. (2008) va investigar la fabricació de partícules de ceràmica d'alúmina de gran puresa submicromòmetre (predominantment en rang sub-100 nm) des de pinsos de mida micromètrica (per exemple, 70-80 μm) utilitzant sonofragmentació. Van observar un canvi significatiu en el color i la forma de les partícules ceràmiques d'alúmina com a resultat de la seva fragmentació. Partícules en microns, submicron i nano rang de mida es pot obtenir fàcilment per sonicació d'alta potència. L'esfericitat de les partícules augmenta amb el temps de retenció creixent en el camp acústic.

Dispersió en surfactant

A causa de la ruptura de partícules d'ultrasons eficaç, l'ús de tensioactius és essencial per prevenir la desaglomeració de la sub-micres i partícules de mida nanomètrica obtingut. Com més baix sigui la mida de partícula, major serà la relació apect d'àrea de superfície, que ha de ser cobert amb un tensioactiu per mantenir-los en suspensió i per evitar coagualation partícules (aglomeració). L'avantatge d'ultrasonicación estableix en l'efecte dispersant: Simultàniament a la mòlta i la fragmentació, ultrasons dispersen els fragments de partícules mòltes amb l'agent tensioactiu de manera que l'aglomeració oft ell nano partícules és (gairebé) completament evitat.

producció industrial

Per servir al mercat un material nano d'alta qualitat que expressa funcions extraordinàries, cal un equip de processament fiable. Els ultrasons amb fins a 16 kW per unitat que es poden agrupar permeten el processament de fluxos de volum pràcticament il·limitats. A causa de l'escalabilitat totalment lineal dels processos d'ultrasons, les aplicacions d'ultrasons es poden provar sense risc en el laboratori, optimitzar-se en una escala de base i després implementar sense problemes en la línia de producció. Com que l'equiment ultrasònic no requereix un gran espai, es pot adaptar fins i tot als corrents de procés existents. L'operació és fàcil i es pot monitoritzar i executar a través del control remot, mentre que el manteniment d'un sistema ultrasònic és gairebé negligible.

Literatura / Referències

  • Ambedkar, B. (2012): Ultrasonic Carbó-Wash per a De-Incineració i De-sulfuració: Investigació Experimental i mecanicista Modeling. Springer, 2012.
  • Eder, Rafael J. P.; Schrank, Simone; Besenhard, Maximiliano O.; Roblegg, Eva; Gruber-Woelfler, Heidrun; Khinast, Johannes G. (2012): Sonocrystallization contínua d'àcid acetilsalicílic (ASA): Control de Crystal Mida. El creixement de cristalls & Disseny 12/10, 2012. 4733-4738.
  • Gopi, K. R.; Nagarajan, R. (2008): Els avenços en la fabricació de partícules de ceràmica nanoalúmina Ús Sonofragmentation. IEEE Transactions on Nanotecnologia 7/5, 2008. 532-537.
  • Kusters, Karl; Pratsinis, Sotiris I.; Thoma, Steven G.; Smith, Douglas M. (1994): Les lleis de reducció d'energia de mida de fragmentació ultrasònica. Powder Technology 80, 1994. 253-263.
  • Punter, Brad W.; Suslick, Kenneth S. (2011): Sonofragementation de cristalls moleculars. Diari sovint a Societat Química Americana. 2011.

Contacti amb nosaltres / Demana més informació

Parlar amb nosaltres sobre els seus requisits de processament. Anem a recomanar els paràmetres de configuració i de processament més adequats per al seu projecte.





Tingueu en compte que Política de privacitat.



Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot" (Feu clic per fer més gran!)

Ultrasonic sonotrodo transmissió d'ones de so en el líquid. El entelament sota la superfície del sonotrodo indica la punt calent de cavitació zona.