Ultrazvuková deaglomerace nanočástic oxidu křemičitého

Nanočástice oxidu křemičitého, jako je namíchaný oxid křemičitý (např. Aerosil), jsou široce používanou přísadou v různých průmyslových odvětvích. Aby bylo možné získat plně funkční nanosilici s požadovanými vlastnostmi materiálu, musí být nanočástice oxidu křemičitého deaglomerovány a distribuovány jako částice s jedním rozptylem. Ultrazvuková deaglomerace byla prokázána jako vysoce účinná a spolehlivá technika pro rovnoměrnou distribuci nanosiliky jako jednopráskových částic v suspenzi.

Nanosilica – Charakteristiky a aplikace

Silica powder with a beaker of water before ultrasonic dispersion.Oxid křemičitý (SiO2) a zejména nanočástice oxidu křemičitého (Si-NPs) jsou běžnými přísadami v mnoha průmyslových odvětvích. Nano-velké částice oxidu křemičitého nabízejí velmi velkou plochu a vyjadřují jedinečné vlastnosti částic, které se používají v mnoha průmyslových odvětvích pro různé účely. Například jedinečné vlastnosti materiálu nano-velikosti SiO2 se aplikují k vyztužení (nano)kompozitů, betonu a jiných materiálů. Příkladem jsou nátěry na bázi nanosilic, které nabízejí ohnivzdorné vlastnosti nebo sklo potažené nanosilikou, které tím získává antireflexní vlastnosti. Ve stavebnictví se oxid křemičitý (mikrosilica) a nanosilica používají jako vysoce pozzolanický materiál, který se používá ke zvýšení opracovatelnosti a mechanických a trvanlivých vlastností betonu. Při porovnání oxidu křemičitého a nanosilici se nanostní SiO2 pozzolan je aktivnější v rané fázi než oxid křemičitý, protože nanosilica nabízí výrazně větší specifickou plochu a jemnost. Větší plocha povrchu nabízí více míst pro reakci s betonem a přispívá konkrétně ke zlepšení betonové mikrostruktury tím, že působí jako jádro. Prostoupalost plynu, indikátor trvanlivosti betonu, se zlepšuje v betonu, který je vyztužen nano-oxidem křemičitým ve srovnání s betonem obsahujícím tradiční křemenný výpar.
V biomedicíně a vědě o životě, SiO2 nanočástice jsou široce zkoumány pro různé aplikace, protože vysoká plocha, vynikající biokompatibilita a laditelná velikost pórů nanosilica nabízí širokou škálu nových aplikací, včetně dodávky léků a theranostiků.

Ultrasonication is a highly efficient and reliable technique for the deagglomeration and dispersion of nano-silica.

Graf ukazuje distribuci velikosti částic nano-oxidu křemičitého před (zelenou křivkou) a po (červené křivce) ultrazvukové disperze.

Žádost o informace





The UIP2000hdT is a powerful ultrasonic disperser used for the deagglomeration of nano-silica with high solid loads.

Nano-křemenné kaly – s nízkým až velmi vysokým pevným zatížením – lze spolehlivě rozptýlit pomocí ultrazvuku. Na obrázku se zobrazí UIP2000hdT v dávkovém nastavení.

Ultrazvuková deaglomerace a disperze nano-oxidu křemičitého

Pracovní princip ultrazvukové deaglomerace a disperze je založen na účincích ultrazvukem generované kavitace, vědecky známé jako akustická kavitace. Aplikace vysokoe frequency ultrazvuku s vysokým výkonem v kapalinách nebo kalech může způsobit akustickou kavitaci a tím extrémní podmínky, které se vyskytují lokálně jako velmi vysoké tlaky a teploty, a mikrostreaming s kapalnými tryskami až 280m/s. Tyto intenzivní fyzikální a mechanické účinky ultrazvukové kavitace způsobují erozi na povrchu částic, stejně jako rozbití částic prostřednictvím kolize mezi částicemi. Tyto intenzivní síly ultrazvukové / akustické kavitace dělají sonikaci vysoce účinnou a spolehlivou metodou pro deaglomeraci a dispergaci nano-velkých částic, jako je nano-oxid křemičitý, nanotrubice a další nanomateriály.

Ultrasonic deagglomeration and dispersion of nano-silica results in uniformly distributed SiO2 nanoparticles

Distribuce velikosti částic ultrazvukem deagglomerovaného nano-oxidu křemičitého (pomocí Ultrasonicatoru Hielscher UP400St) ve vodě a 1 wt%, b 2 wt%, (c) 5 wt% a (d) 10 wt% Aerosil 200 v různých časových intervalech.
Studie a grafy: Vikash 2020.

Ultrazvukové zpracování oxidu křemičitého s vysokými koncentracemi pevné látky a ve viskózních kapalinách
Rozptyl nanočástic při nízkých koncentracích je již nyní náročný, protože je třeba překonat chemické spojovací síly, jako jsou iontové vazby, kovalentní vazby, vodíkové vazby a interakce van der Waals. Se zvyšující se koncentrací nanočástic, např. nano-křemičitých částic, se výrazně zvyšuje i chemická interakce mezi nanočásticemi. To znamená, že výkonná disperzní technika je nezbytná pro dosažení dobrých, dlouhodobě stabilních výsledků rozptylu. Ultrazvukové dispergátory se používají jako spolehlivá a vysoce účinná disperzní metoda, které jsou snadno schopny zpracovávat kaly s vysokými viskozitami a dokonce i pasty s velmi vysokými koncentracemi pevných látek. Schopnost zpracovávat kaly s vysokým pevným zatížením nanočástic mění ultrazvuku na preferovanou disperzní technologii pro nanomateriály.
Průmyslové ultrasonicators Hielscher mohou zpracovávat vaši kaši nebo pastu v kontinuálním in-line reaktoru, pokud může být napájeno čerpadlem.

Ultrazvuková výroba nanofluidů oxidu křemičitého

Modragon et al. (2012) připravené nanofluidy oxidu křemičitého připravené dispergací nanočástic oxidu křemičitého v destilované vodě pomocí ultrazvukový stroj typu sondy UP400S. Za účelem vytvoření stabilních nanofluidů oxidu křemičitého s určitým obsahem pevných látek (tj. 20%), s nízkou viskozitou a chováním kapaliny, spočívají ve vysoce energetickém ošetření ultrazvukovou sondou po dobu 5 minut, základních médií (hodnoty pH vyšší než 7) a bez přídavku soli. Ultrazvuková disperze vedla k nanofluidům s nízkou viskozitou. Ultrazvukem připravené nanofluidy se chovaly jako kapalina a byly připraveny s 20% pevného zatížení ve velmi krátkém čase díky dobré disperzí dosažené sonikací.
"Ze všech dostupných disperzních metod byla disperze ultrazvukovými sondami potvrzena jako nejúčinnější." (Modragon a kol., 2012)
Petzold a kol. (2009) dospěli ke stejnému závěru pro deaglomeraci prášku Aerosil a zjistili, že ultrazvuková sonda je nejúčinnějším disperzním systémem díky vysoce zaměřené energii.

Ultrazvuková nano-disperze s ultrasonicator UP400ST

Žádost o informace





Ultrasonicators pro deaglomeraci a dispergaci nanočástic oxidu křemičitého

Při použití nano-oxidu křemičitého v průmyslových aplikacích, výzkumu nebo materiálové vědě se suchý křemenný prášek musí zapracovat do kapalné fáze. Disperze nano-oxidu křemičitého vyžaduje spolehlivou a účinnou disperzní techniku, která spotřebovává dostatek energie k deaglomerace jednotlivých částic oxidu křemičitého. Ultrasonicators jsou dobře známé jako výkonné a spolehlivé dispergátory, proto se používají k deaglomerate a distribuci různých materiálů, jako je oxid křemičitý, nanotrubice, grafen, minerály a mnoho dalších materiálů homogenní do kapalné fáze.

Hielscher Ultrazvuk navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrazvukové dispergátory pro jakýkoli druh homogenizačních a deaglomeračních aplikací. Pokud jde o výrobu nano-disperzí, je pro získání vysoce výkonných produktů nezbytná přesná kontrola ultrazvuku a spolehlivá ultrazvuková léčba suspenze nanočástic.
Procesory Hielscher Ultrasonics vám poskytují plnou kontrolu nad všemi důležitými parametry zpracování, jako je vstup energie, ultrazvuková intenzita, amplituda, tlak, teplota a retenční čas. Parametry tak můžete přizpůsobit optimalizovaným podmínkám, což následně vede k vysoce kvalitní nano-disperze, jako jsou nanosilica kaly.
Pro jakýkoli objem / kapacitu: Hielscher nabízí ultrasonicators a široké portfolio příslušenství. To umožňuje konfiguraci ideálního ultrazvukového systému pro vaši aplikaci a výrobní kapacitu. Od malých injekčních lahviček obsahujících několik mililitrů až po proudy s vysokým objemem tisíců galonů za hodinu, Hielscher nabízí vhodné ultrazvukové řešení pro váš proces.
Robustnost: Naše ultrazvukové systémy jsou robustní a spolehlivé. Všechny Hielscher ultrasonicators jsou postaveny pro provoz 24/7/365 a vyžadují velmi malou údržbu.
User-friendliness: Propracovaný software našich ultrazvukových zařízení umožňuje předvolení a uložení nastavení ultrazvuku pro jednoduché a spolehlivé použití ultrazvuku. Intuitivní menu je snadno dostupné prostřednictvím digitálního barevného dotykového displeje. Dálkové ovládání prohlížeče umožňuje ovládat a monitorovat prostřednictvím libovolného internetového prohlížeče. Automatické zaznamenávání dat uloží procesní parametry libovolného ultrazvukového spuštění na vestavěné SD kartě.
Vynikající energetická účinnost: Ve srovnání s alternativními disperzními technologiemi, Hielscher ultrasonicators excelují s vynikající energetickou účinností a vynikajícími výsledky v distribuci velikosti částic.

Ultrasonication excels the ultra-turrax in energy efficiency and particle size reduction of silica nanoparticles significantly.

Graf ukazuje významnou výhodu ultrazvukové disperze oxidu křemičitého s Hielscher UIP1000 ve srovnání s ultra-turraxem. Ultrazvuku vyžaduje méně energie a dosahuje drasticky menších částic velikosti oxidu křemičitého.

Proto Hielscher Ultrazvuk?

  • vysoká účinnost
  • Nejmodernější technologie
  • spolehlivost & robustnost
  • várka & v souladu
  • pro jakýkoli svazek – od malých injekčních lahviček až po náklad nákladních vozidel za hodinu
  • Vědecky prokázané
  • inteligentní software
  • inteligentní funkce (např. protokolování dat)
  • CIP (čisté na místě)

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




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.