Ultrazvuková disperze nanomateriálů (nanočástic)

Nanomateriály se staly nedílnou součástí produktů jak různorodý jako ochranu proti slunečnímu záření, nátěrové hmoty, nebo plastových kompozitu. Ultrazvuková kavitace se používá k dispergování částic nano velikosti do kapaliny, jako je voda, olej, rozpouštědla nebo pryskyřice.

Ultrazvuková disperze nanočástic

Použití Ultrazvuková disperze nanočástic má rozmanité účinky. Nejzřejmější je dispergování materiálu v kapalinách aby se přerušil aglomeráty částic. Další způsob je použití ultrazvuku v průběhu syntézu částice nebo srážení, Obecně platí, že to vede k menší částice a zvýšené velikosti uniformity. ultrazvukové kavitace zlepšuje přenos materiálu na povrchu částic, také. Tento efekt může být použita pro zlepšení povrchu funkcionalizace z materiálů, které mají vysokou specifickou plochu povrchu.

Dispergační a velikost snížení nanomateriálů

Nanomateriály, např. oxidů kovů, nebo nanojíly uhlíkové nanotrubice mají tendenci k aglomeraci ve směsi do kapaliny. Účinným prostředkem deaglomeraci a dispergační jsou potřebné k překonání vazebné síly po wettening prášku. Ultrazvukové rozpadu aglomerátu struktury ve vodných a nevodných suspenzí umožňuje využití plného potenciálu nanorozměrových materiálů. Vyšetřování v různých disperzí nanočásticového aglomerátů s proměnným obsahem pevných látek prokázaly značnou výhodu ultrazvuku ve srovnání s jinými technologiemi, jako je rotor statoru betonu (např. Ultra Turrax), pístní homogenizátory, nebo mokré metody mletí, např perlových mlýnů nebo koloidní mlýny. Hielscher ultrazvukové systémy lze spustit v poměrně vysokých koncentracích pevných látek. Například pro křemen bylo zjištěno, že míra poškození být nezávislý na koncentrace pevných látek až 50% hmot. Ultrazvuk může být použit pro dispergování vysoké koncentrace základních směsí - zpracování nízké a vysoké viskozity kapalin. Tím se roztok ultrazvuk dobré pro zpracování barev a nátěrů, založené na různých médiích, jako je voda, pryskyřice nebo oleje.

Klikněte zde se dozvíte více o ultrazvukové rozptýlení uhlíkových nanotrubiček.

ultrazvukové kavitace

Disperze a rozdružování pomocí ultrazvuku jsou výsledkem ultrazvukové kavitace. Při vystavení kapaliny ultrazvuku zvukové vlny, které se šíří do kapaliny za následek střídavé vysokotlaké a nízkotlaké cyklů. To se týká mechanické namáhání na přilákání sil mezi jednotlivými částicemi. ultrazvukové kavitace v kapalinách způsobuje vysoké rychlosti kapalné proudy až do 1000 km / h (cca. 600mph). Takové trysky stiskněte kapaliny pod vysokým tlakem mezi částicemi a oddělit je od sebe navzájem. Menší částice jsou urychlovány s proudů kapaliny a srazí při vysokých rychlostech. To dělá ultrazvuk účinným prostředkem pro dispergování, ale také pro frézování mikronů velikosti a sub částice mikronů velikosti.

Ultrazvukem asistované Particle Synthesis / srážek

Nanočástice mohou být generovány zdola nahoru syntézou nebo srážení. Sonochemistry je jedním z prvních technik používaných pro přípravu nanorozměrech sloučenin. Suslick ve své původní práci, působí ultrazvukem Fe (CO)₅ buď jako čisté kapaliny, nebo v roztoku deaclin a získané 10-20nm velikostí amorfních nanočástic železa. Obecně platí, že přesycený směs začne tváření pevných částic ven z vysoce koncentrovaného materiálu. Ultrazvuku zlepšuje míchání pre-kurzory a zvyšuje přenos hmoty na povrchu částic. To vede k menší velikosti částic a vyšší jednotnosti.

Klikněte zde se dozvíte více o ultrazvukem asistované srážení nanomateriálů.

Povrch Funkcionalizace využití ultrazvuku

Mnoho nanomateriálů, jako jsou oxidy kovů, inkjet inkoust a zásobníky pigmenty nebo plniva pro výkon povlakyVyžadují povrchové funkcionalizace. Aby se funkcionalizaci celý povrch každé jednotlivé částice, je vyžadována dobrá metoda disperze. Když jsou dispergovány částice jsou obvykle obklopeny mezní vrstvě molekul přitahovány k povrchu částice. K tomu, aby nové funkční skupiny, jak se dostat na povrch částice, musí být rozděleny nebo odstranit tuto mezní vrstva. Kapalné trysky vyplývající z ultrazvukové kavitace může dosáhnout rychlosti až 1000 km / h. Tento stres pomáhá překonat přitahuje síly a nese funkčních molekul na povrchu částic. v SonochemieTento účinek je použit pro zlepšení výkonnosti rozptýlených katalyzátorů.

Ultrazvuku před Particle Size Measurement

Ultrazvuku vzorků zvyšuje přesnost vaší velikosti částic nebo měření morfologii. Nové SonoStep kombinuje ultrazvuk, míchání a čerpání vzorků v kompaktním provedení. Je snadno ovladatelná a mohou být použity k dodání sonikuje vzorky analytických zařízení, jako jsou analyzátory velikosti částic. Intenzivní použití ultrazvuku pomáhá rozptýlit aglomerované částice vedoucí k více konzistentní výsledky.Kliknutím zde se dozvíte více!

Ultrazvukový zpracování pro laboratoře a výrobu Scale

Ultrazvukové procesory a průtokové buňky pro rozdružování a disperze jsou k dispozici Laboratoř a Výroba úroveň. Průmyslové systémy lze snadno dovybavit pracovat inline. Pro rozvoj výzkumu a procesů doporučujeme použít UIP1000hd (1000 W),

Hielscher nabízí širokou škálu ultrazvukových zařízení a příslušenství pro efektivní dispergování nanomateriálů, např. v barvách, tiskařských barev a nátěrů.

Kompaktní laboratorní přístroje až do výše 400 wattů energie
Tato zařízení se používají hlavně pro přípravu vzorků nebo počáteční studie proveditelnosti a jsou k dispozici pro pronájem.
500 a 1000 a 2000 W ultrazvukové procesory podobně jako UIP1000hd sada s průtokovou komoru a různých přídavných rohů a sonotrody může zpracovat větší proudy hlasitosti.
Zařízení jako je tato, jsou používány v optimalizaci parametrů (jako například: amplituda, provozní tlak, průtok atd) v bench-top nebo poloprovozním měřítku.
Ultrazvukové procesory 2, 4, 10 a 16kW a větší shluky několika takových jednotek může zpracovat objem výroby proudy téměř na jakékoliv úrovni.

Bench top vybavení je k dispozici k pronájmu za dobrých podmínek pro spuštění procesu zkoušek. Výsledky těchto zkoušek lze rozšířit na lineární úroveň výroby – snížit riziko a náklady spojené s vývojem procesu. Rádi Vám pomůžeme online, telefonicky nebo osobně. Prosím, najděte naše adresy zdeNebo použít následující formulář.

Literatura

Aharon myšlenky (2004): Používání Sonochemistry pro výrobu nanomateriálů, Ultrasonic Sonochemistry Pozvaní Příspěvky2004 Elsevier B.V.

nanomateriály – Informace o pozadí

Nanomateriály jsou materiály z méně než 100 nm ve velikosti. Jsou rychle postupují do formulací podle barev, inkoustů a povlaků. Nanomateriály spadají do tří širokých kategorií: oxidy kovů, nanojíly, a uhlíkové nanotrubice, nanočástice oxidu kovu, zahrnují nanoměřítku oxid zinečnatý, oxid titaničitý, oxid železa, oxid ceričitý a oxid zirkoničitý, stejně jako smíšené-kovové sloučeniny, jako je oxid india a cínu a zirkonia a titanu, stejně jako smíšené-kovové sloučeniny, jako je indium -tin oxid. Tato malá věc má dopad na mnoho oborů, jako je fyzika, Chemie a biologie. V barev a nátěrů nanomateriálů splnit dekorativní potřeby (např. Barvy a lesku), funkční účely (např. Vodivosti, mikrobiální inaktivace) a zlepšení ochrany (například odolnost proti poškrábání, UV-stabilita) barev a nátěrů. Zejména nano velikosti kovových oxidů, jako jsou například TiO2 a ZnO nebo Alumina, Ceria a křemen a pigmenty nano-size nacházejí uplatnění v nových barev a nátěrových formulacemi.

Když je jedno, zmenší se mění své vlastnosti, jako je barva a interakce s jinou hmotou, jako jsou chemické reaktivity. Změna v charakteristikách je způsobena změnou elektronických vlastností. By the Snížení velikosti částic, je plocha povrchu materiálu zvýšena. Z tohoto důvodu může vyšší procento atomů interagovat s jinou hmotou, např. S matricí pryskyřic.

Povrchová aktivita je klíčovým aspektem nanomateriálů. Aglomerace a agregace blokují povrch plochy od kontaktu s jinými látkami. Pouze dobře dispergované nebo jednorázově rozptýlené částice umožňují využít plný prospěšný potenciál látky. Výsledkem je dobré rozptýlení množství nanomateriálů potřebných k dosažení stejných účinků. Vzhledem k tomu, že většina nanomateriálů je stále poměrně drahá, má tento aspekt velký význam pro komercializaci přípravků obsahujících nanomateriály. Dnes se mnoho nanomateriálů vyrábí v suchém procesu. Výsledkem je, že částice je třeba smíchat do kapalných formulací. Toto je místo, kde většina nanočástic vytváří aglomeráty během zvlhčování. Zvláště uhlíkové nanotrubice jsou velmi soudržné, takže je obtížné je rozptýlit do kapaliny, jako je voda, ethanol, olej, polymeru nebo epoxidové pryskyřice. Konvenční zpracování zařízení, např. při vysoké smykové rychlosti, nebo rotor-stator míchačky, vysokotlaké homogenizátory nebo koloidních a diskové mlýny zaostávají v oddělení nanočástic do jednotlivých částic. Zejména pro malé hmoty od několika nanometrů do několika mikrometrů, ultrazvukové kavitace je velmi účinný při lámání aglomeráty, agregáty a dokonce i primárních. Když je ultrazvuk používán pro frézování vysoké koncentrace šarží, kapalné proudy trysky vyplývající z ultrazvukové kavitace, aby se částice srážejí s sebou při rychlostech až do 1000 km / h. Toto rozbije Van der Waalsovy síly v aglomeráty a dokonce i primární částice.