Spolehlivá disperze nanočástic pro průmyslové aplikace

Vysoce výkon ultrazvuku může účinně a spolehlivě rozbíjet částice aglomeráty a dokonce rozkládat primární částice. Vzhledem k jeho vysoce výkonnému disperznímu výkonu se používají ultrazvukové sondy jako upřednostňovaná metoda k vytvoření homogenních nanočásticových suspenzí.

Spolehlivá disperze nanočástic ultrazvukem

Ultrasonic dispersion is highly efficient in dispersing and deagglomerating nanoparticles.Mnoho průmyslových odvětví vyžaduje přípravu suspenzí, které jsou naložené nanočástice. Nanočástice jsou pevné látky o velikosti částic menší než 100nm. Vzhledem k velikosti minutové částice nanočástice vyjadřují jedinečné vlastnosti, jako je výjimečná pevnost, tvrdost, optické vlastnosti, tažnost, odolnost proti UV záření, vodivost, elektrické a elektromagnetické (EM) vlastnosti, antikoroznost, odolnost proti poškrábání a další mimořádné vlastnosti.
Vysokointenzivný, nízkofrekvenční ultrazvuk vytváří intenzivní akustickou kavitaci, která se vyznačuje extrémními podmínkami, jako jsou smyk, velmi vysoké tlakové a teplotní diferenciály a turbulence. Tyto kavitační síly urychlují částice způsobující kolize mezi částicemi a následně roztříšcení částic. V důsledku toho jsou získány nanostrukturované materiály s úzkou křivkou velikosti částic a rovnoměrným rozložením.
Ultrazvukové disperzní zařízení je vhodné k léčbě jakéhokoli druhu nanomateriálů ve vodě a organických rozpouštědlech s nízkými až velmi vysokými viskozitami.

Žádost o informace





Ultrasonic dispersion is a highly efficient technology for detangling and deagglomerating nanoparticles. Therefore, ultrasonicators from Hielscher Ultrasonics are widely used in industry to produce larger-scale nanodispersions and nano-structured suspensions.

Průmyslová instalace ultrazvukových dispergátorů (2x UIP1000hdT) pro zpracování nanočástic a nanotrubiček v nepřetržitém in-line režimu.

Ultrazvuková disperze je vhodná pro

  • nanočástice
  • Ultrasonic dispersion and deagglomeration is a high-performance process to produce stable, nano-sized carbon black dispersions.

  • ultrajemné částice
  • nanotrubičky
  • nanokrystaly
  • nanokompozity
  • nanovlákna
  • kvantové tečky
  • nanoplately, nanoplaty
  • nanorody, nanovodiči
  • 2D a 3D nanostruktury

Ultrazvuková disperze uhlíkových nanotrubiček

Ultrazvukové dispergátory jsou široce používány pro účely dispergování uhlíkových nanotrubiček (CNT). Sonikace je spolehlivá metoda pro odmašení a rozptýlení jednostěnných uhlíkových nanotrubiček (SWCNT) i vícestěnných uhlíkových nanotrubiček (MWCNT). Například za účelem vytvoření vysoce vodicího termoplastického polymeru byla vysoce čistota (> 95%) nanocyl® 3100 (MWCNT; vnější průměr 9,5 nm; čistota 95 +%) ultrazvukem rozptýlena hielscherem UP200S po dobu 30 minut. Ultrazvukem dispergované Nanocyl® 3100 MWCNT v koncentraci 1% w / w v epoxidové pryskyřici vykazovaly vynikající vodivost cca. 1,5 × 10-2 S / m.

Ultrazvuková disperze niklových nanočástic

Nanočástice niklu mohou být úspěšně produkovány prostřednictvím ultrazvukem asibilované syntézy redukce hydrazinu. Cesta syntézy redukce hydrozinu umožňuje tp připravit čistě kovový niklový nanočástic s kulovým tvarem chemickou redukcí chloridu niklu hydrazinem. Výzkumná skupina Adám prokázala, že ultrazvuku – pomocí Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – byl schopen udržet průměrnou primární krystalitovou velikost (7-8 nm) nezávisle na aplikované teplotě, zatímco použití intenzivních a kratších zvukových period by mohlo snížit solvodynamické průměry sekundárních agregovaných částic ze 710 nm na 190 nm při absenci povrchově aktivní hmoty. Nejvyšší kyselost a katalytická aktivita byly měřeny pro nanočástice připravené mírným (výstupním výkonem 30 W) a kontinuální ultrazvukovou léčbou. Katalytické chování nanočástic bylo testováno v reakci suzuki-miyaura na křížové spojení na pět vzorků připravených konvenčními i ultrazvukovými způsoby. Ultrazvukem připravené katalyzátory obvykle vedly lépe a nejvyšší katalytická aktivita byla měřena nad nanočásticemi připravenými pod kontinuální ultrazvukou s nízkým výkonem (30 W).
Ultrazvuková léčba měla zásadní vliv na agregační tendenci nanočástic: defragmentační vliv zničených dutin kavitace s intenzivním přenosem hmoty by mohl překonat atraktivní elektrostatické zničené kavitační dutiny s intenzivním přenosem hmoty by mohl překonat atraktivní elektrostatické a van der Waals síly mezi částicemi.
(viz Adám et al. 2020)

The ultrasonic homogenization setup SonoStation consists of ultrasonic disperser, agitator, pump and tank. It is a complete turn-key setup for mixing applications.

Sonostace – Ultrazvukový disperzní systém s míchadlo, nádrží a čerpadlem. SonoStation je pohodlné nastavení připravené k sonikátu pro střední a větší objemy

Žádost o informace





Ultrazvuková syntéza nanočástic wollastonitu

Wollastonit je minerál inosilicate vápeného s chemickým vzorcem CaSiO3 Wollastonit je široce používán jako součást pro výrobu cementu, skla, cihel a dlaždic ve stavebnictví, jako tok při lití oceli, stejně jako přísada při výrobě nátěrů a barev. Například wollastonit poskytuje výztuž, kalení, nízkou absorpci oleje a další vylepšení. Pro získání vynikajících výztužných vlastností wollastonitu je nezbytná nanebevšeznam deaglomerace a rovnoměrná disperze.
Dordane a Doroodmand (2021) ve svých studiích prokázali, že ultrazvuková disperze je velmi důležitým faktorem, který významně ovlivňuje velikost a morfologii nanočástic wollastonitu. Pro vyhodnocení přínosu ultrazvuku na nano-disperze wollastonitu výzkumný tým syntetizoval nanočástice wollastonitu s aplikací vysoce výkonných ultrazvuků a bez ní. Pro své ultrazvukové studie vědci použili ultrazvukový procesor UP200H (Hielscher Ultrazvuk) s frekvencí 24 kHz po dobu 45,0 min. Výsledky ultrazvukové nano-disperze jsou uvedeny v SEM s vysokým rozlišením níže. Sem obraz jasně ukazuje, že vzorek wollastonitu před ultrazvukovou léčbou je aglomerován a agregován; po použití ultrazvuku UP200H je průměrná velikost částic wollastonitu cca. 10nm. Studie ukazuje, že ultrazvuková disperze je spolehlivá a účinná technika pro syntézu nanočástic wollastonitu. Průměrná velikost nanočástic může být řízena úpravou ultrazvukových parametrů zpracování.
(viz Dordane a Doroodmand, 2021)

Ultrasonically prepared nanoparticles of wollastonite.

SEM obrazy nanočástic wollastonitu (A) před a (B) po ultrazvuku pomocí Ultrazvuková Processor UP200H za 45,0 min.
Studie a obrázek: ©Dordane a Doroodmand, 2021.

Ultrazvuková disperze nanofilleru

Sonikace je všestranná metoda k rozptýlení a deaglomeraci nanofillerů v kapalinách a kalech, např. Proto je sonifikace široce používána jako vysoce účinná disperzní metoda v R&D a průmyslová výroba.
Zanghellini a kol. (2021) zkoumal ultrazvukovou disperzní techniku pro nanofillery v epoxidové pryskyřici. Mohl prokázat, že sonikace byla schopna rozptýlit malé a vysoké koncentrace nanofillerů do polymerní matrice.
Při porovnání různých formulací vykazovala oxidovaná CNT 0,5 wt% nejlepší výsledky ze všech sonikovaných vzorků a odhalila velikostní rozložení většiny aglomerátů ve srovnatelném rozmezí se třemi vzorky vyrobenými v rolovací mlýně, dobrou vazbu na tužidlo, vytvoření perkolační sítě uvnitř disperze, která ukazuje na stabilitu proti sedimentaci a tím i na správnou dlouhodobou stabilitu. Vyšší množství plniva vykazovalo podobné dobré výsledky, ale také tvorbu výraznějších vnitřních sítí a poněkud větších aglomerátů. Dokonce i uhlíková nanovlákna (CNF) by mohla být úspěšně rozptýlena pomocí ultrazvuku. Přímého amerického rozptylu nanofillerů v kalicích systémech bez dalších rozpouštědel bylo úspěšně dosaženo, a lze jej tedy vnít jako použitelnou metodu jednoduché a přímé disperze s potenciálem průmyslového použití. (viz Zanghellini et al., 2021)

Ultrasonic dispersion is highly efficient in dispersing nanofillers into polymers and epoxy resins.

Srovnání různých nanovláken rozptýlených v tužidla pomocí ultrazvuku typu sondy): a) 0,5 wt% uhlíkového nanovlákna CNF ; b 0,5 wt% CNToxid; c 0,5 wt% uhlíkové nanotrubiky CNT ; d 0,5 wt% CNT částečně rozptýlené.
Studie a obrázek: ©Zanghellini et al., 2021

Ultrazvuková disperze nanočástic – Vědecky prokázané nadřazeností

Výzkum ukazuje v mnoha sofistikovaných studiích, že ultrazvuková disperze je jednou z vynikajících technik deaglomerace a distribuce nanočástic i při vysoké koncentraci v kapalinách. Například Vikash (2020) zkoumal rozptyl vysokého zatížení nano-oxidu křemičitého ve viskózních kapalinách pomocí ultrazvukového dispergátoru Hielscher UP400S. Ve své studii dospěl k závěru, že "stabilní a rovnoměrné disperze nanočástic lze dosáhnout pomocí ultrasonického zařízení při vysokém pevném zatížení ve viskózních kapalinách". [Vikash, 2020]

Žádost o informace





Hielscher Ultrasonics' dispergátory se úspěšně používají pro:

  • dispergační
  • deaglomeraci
  • Rozpad / frézování
  • Snížení velikosti částic
  • Syntéza a srážení nanočástic
  • Funkce povrchu
  • Modifikace částic

Vysoce výkonné ultrazvukové procesory pro rozptyl nanočástic

Přesná kontrola nad parametry ultrazvukového procesu Hielscher Ultrasonics' inteligentní softwareHielscher Ultrasonics je váš důvěryhodný dodavatel pro spolehlivé vysoce výkonné ultrazvukové zařízení od laboratoře a pilota až po plně průmyslové systémy. Hielscher Ultrazvuk’ zařízení mají sofistikovaný hardware, chytrý software a vynikající uživatelskou přívětivost – navrženo a vyrobeno v Německu. Hielscherovy robustní ultrazvukové stroje pro disperzi, deaglomeraci, syntézu a funkcionalizaci nanočástic mohou být provozovány 24/7/365 při plném zatížení. V závislosti na vašem procesu a vašem výrobním zařízení mohou být naše ultrasonicators provozovány v dávkovém nebo nepřetržitém in-line režimu. K dispozici jsou různé příslušenství, jako jsou sonotrody (ultrazvukové sondy), posilovací rohy, průtokové buňky a reaktory.
Kontaktujte nás nyní a získejte více technických informací, vědeckých studií, protokolů a citace pro naše ultrazvukové nano-disperzní systémy! Naši dobře vyškolení a dlouholetí zaměstnanci s vámi rádi prodiskutuje vaši nano-aplikaci!

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.



Literatura / Reference


Fakta Worth Knowing

Co jsou nanostrukturované materiály?

Nanostruktura je definována, pokud je alespoň jeden rozměr systému menší než 100nm. Jinými slovy, nanostruktura je struktura charakterizovaná její střední velikostí mezi mikroskopickým a molekulárním měřítkem. Aby bylo možné správně popsat rozlišující nanostruktury, je nutné rozlišovat mezi počtem rozměrů v objemu objektu, které jsou na nanoměřítku.
Níže naleznete několik důležitých termínů, které odrážejí specifické vlastnosti nano-strukturovaných materiálů:
Nanoměřítka: Přibližně 1 až 100 nm rozsah velikostí.
Nanomateriál: Materiál s vnitřními nebo vnějšími strukturami v rozměru nanoměřítka. Termíny nanočástice a ultrajemné částice (UFP) se často používají synonymně, i když ultrajemné částice mohou mít velikost částic, která sahá do rozsahu mikrometrů.
Nano-objekt: Materiál, který má jeden nebo více periferních rozměrů nanoměřítka. Nanočástice: Nanonárodek se třemi vnějšími rozměry nanoměřítka
Nanovlákenné: Pokud jsou v nanomateriálu přítomny dva podobné vnější rozměry v nanovláken a třetí větší rozměr, označuje se jako nanovlákenné.
Nanokompatit: Vícefázová struktura s alespoň jednou fází rozměru nanoměřítka.
Nanostruktura: Složení vzájemně propojených součástí v oblasti nanoměřítka.
Nanostrukturované materiály: Materiály obsahující vnitřní nebo povrchovou nanostrukturu.
(viz Jeevanandam et al., 2018)


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.