Ultrazvukové homogenizátory pro deaglomeraci nanomateriálů

V dnešním rychle se vyvíjejícím prostředí materiálové vědy vynikají Hielscher sonikátory tím, že poskytují bezkonkurenční přesnost pro deaglomeraci nanomateriálů v laboratorních kádinkách a ve výrobním měřítku. Hielscher ultrazvukové homogenizátory umožňují výzkumníkům a inženýrům posouvat hranice toho, co je možné v nanotechnologických aplikacích.

Deaglomerace nanomateriálů: výzvy a Hielscherova řešení

Formulace nanomateriálů v laboratorním nebo průmyslovém měřítku se často potýkají s problémem aglomerace. Hielscher sonikátory to řeší prostřednictvím vysoce intenzivní ultrazvukové kavitace, zajišťující účinnou deaglomeraci a disperzi částic. Například při formulaci materiálů vyztužených uhlíkovými nanotrubicemi byly Hielscher sonikátory nápomocné při rozbíjení zamotaných svazků, čímž se zlepšily jejich elektrické a mechanické vlastnosti.

Ultrazvuková deaglomerace nanomateriálů vytváří rovnoměrné úzké distribuce velikosti částic.

Podrobný průvodce účinnou disperzí a deaglomerací nanomateriálů

  1. Vyberte svůj sonikátor: Na základě vašich požadavků na objem a viskozitu vyberte model Hielscher sonikator vhodný pro vaši aplikaci. Rádi vám pomůžeme. Obraťte se na nás s Vašimi požadavky!
  2. Připravte si vzorek: Smíchejte nanomateriál ve vhodném rozpouštědle nebo kapalině.
  3. Nastavte parametry ultrazvuku: Upravte nastavení amplitudy a pulzu na základě citlivosti vašeho materiálu a požadovaných výsledků. Prosíme, prosíme nás o doporučení a deaglomerační protokoly!
  4. Sledujte proces: Pomocí pravidelného vzorkování vyhodnoťte účinnost deaglomerace a podle potřeby upravte parametry.
  5. Manipulace po ultrazvuku: Zajistěte stabilizovanou disperzi vhodnými povrchově aktivními látkami nebo okamžitým použitím v aplikacích.
Sonikace je dobře zavedena při deaglomeraci a funkcionalizaci termovodivých nanočástic, stejně jako při výrobě stabilních vysoce výkonných nanofluidů pro chladicí aplikace.

Ultrazvuková deaglomerace uhlíkových nanotrubic (CNT) v polyethylenglykolu (PEG)

Miniatura videa

Žádost o informace





Často kladené otázky týkající se deaglomerace nanomateriálů

  • Proč se nanočástice aglomerují?

    Nanočástice mají tendenci se aglomerovat kvůli jejich vysokému poměru povrchu k objemu, což vede k výraznému zvýšení povrchové energie. Tato vysoká povrchová energie má za následek inherentní tendenci částic zmenšovat svůj exponovaný povrch vůči okolnímu médiu, což je vede k tomu, aby se spojily a vytvořily shluky. Tento jev je primárně řízen van der Waalsovy silami, elektrostatickými interakcemi a v některých případech magnetickými silami, pokud mají částice magnetické vlastnosti. Aglomerace může poškodit jedinečné vlastnosti nanočástic, jako je jejich reaktivita, mechanické vlastnosti a optické vlastnosti.

  • Co brání nanočásticím, aby se slepily?

    Zabránit tomu, aby se nanočástice slepily, zahrnuje překonání vnitřních sil, které pohánějí aglomeraci. Toho je obvykle dosaženo strategiemi modifikace povrchu, které zavádějí sterickou nebo elektrostatickou stabilizaci. Sterická stabilizace zahrnuje připojení polymerů nebo povrchově aktivních látek k povrchu nanočástic, čímž se vytvoří fyzická bariéra, která zabraňuje blízkému přiblížení a agregaci. Elektrostatické stabilizace je naproti tomu dosaženo potažením nanočástic nabitými molekulami nebo ionty, které dodávají všem částicím stejný náboj, což vede k vzájemnému odpuzování. Tyto metody mohou účinně působit proti van der Waalsovi a dalším přitažlivým silám a udržovat nanočástice ve stabilním disperzním stavu. Ultrazvuku pomáhá při sterické nebo elektrostatické stabilizaci.

  • Jak můžeme zabránit aglomeraci nanočástic?

    Prevence aglomerace nanočástic vyžaduje mnohostranný přístup, který zahrnuje dobré disperzní techniky, jako je sonikace, vhodný výběr disperzního média a použití stabilizačních činidel. Ultrazvukové míchání s vysokým smykem je účinnější pro dispergaci nanočástic a rozbití aglomerátů než staromódní kulové mlýny. Výběr vhodného disperzního média je zásadní, protože musí být kompatibilní jak s použitými nanočásticemi, tak s použitými stabilizačními činidly. Na nanočástice lze aplikovat povrchově aktivní látky, polymery nebo ochranné povlaky, které zajistí sterické nebo elektrostatické odpuzování, čímž se stabilizuje disperze a zabrání se aglomeraci.

  • Jak můžeme deaglomerovat nanomateriály?

    Snížení aglomerace nanomateriálů lze dosáhnout aplikací ultrazvukové energie (sonikace), která vytváří kavitační bubliny v kapalném médiu. Kolaps těchto bublin vytváří intenzivní lokální teplo, vysoký tlak a silné smykové síly, které mohou rozbít shluky nanočástic. Účinnost sonikace při deaglomeraci nanočástic je ovlivněna faktory, jako je sonikační síla, doba trvání a fyzikální a chemické vlastnosti nanočástic a média.

  • Jaký je rozdíl mezi aglomerátem a kamenivem?

    Rozdíl mezi aglomeráty a agregáty spočívá v síle částicových vazeb a povaze jejich vzniku. Aglomeráty jsou shluky částic držených pohromadě relativně slabými silami, jako jsou van der Waalsovy síly nebo vodíkové vazby, a mohou být často redispergovány na jednotlivé částice pomocí mechanických sil, jako je míchání, třepání nebo sonikace. Agregáty jsou však složeny z částic, které jsou k sobě vázány silnými silami, jako jsou kovalentní vazby, což vede k trvalému spojení, které je mnohem obtížnější rozbít. Hielscher sonikátory poskytují intenzivní smyk, který může rozbít agregáty částic.

  • Jaký je rozdíl mezi slučováním a aglomerátem?

    Koalescence a aglomerace se týkají sbližování částic, ale zahrnují různé procesy. Koalescence je proces, při kterém se dvě nebo více kapiček nebo částic spojí a vytvoří jednu entitu, často zahrnující fúzi jejich povrchů a vnitřního obsahu, což vede k trvalému sjednocení. Tento proces je běžný v emulzích, kde se kapky spojují, aby se snížila celková povrchová energie systému. Naproti tomu aglomerace obvykle zahrnuje pevné částice, které se spojují a vytvářejí shluky prostřednictvím slabších sil, jako jsou van der Waalsovy síly nebo elektrostatické interakce, aniž by došlo ke sloučení jejich vnitřních struktur. Na rozdíl od koalescence lze aglomerované částice za správných podmínek často rozdělit zpět na jednotlivé složky.

  • Jak rozbíjíte aglomeráty nanomateriálů?

    Rozbíjení aglomerátů zahrnuje použití mechanických sil k překonání sil, které drží částice pohromadě. Techniky zahrnují míchání s vysokým smykem, frézování a ultrazvuku. Ultrazvuku je nejúčinnější technologií pro deaglomeraci nanočástic, protože kavitace, kterou produkuje, generuje intenzivní místní smykové síly, které mohou oddělit částice vázané slabými silami.

  • Co dělá sonikace s nanočásticemi?

    Sonikace aplikuje vysokofrekvenční ultrazvukové vlny na vzorek, což způsobuje rychlé vibrace a tvorbu kavitačních bublin v kapalném médiu. Imploze těchto bublin vytváří intenzivní místní teplo, vysoké tlaky a smykové síly. U nanočástic Hielscher sonikátory účinně rozptylují částice rozbitím aglomerátů a zabránění reaglomeraci prostřednictvím energetického vstupu, který překonává atraktivní mezičásticové síly. Tento proces je nezbytný pro dosažení rovnoměrné distribuce velikosti částic a zlepšení vlastností materiálu pro různé aplikace.

  • Jaké jsou metody disperze nanočástic?

    Metody deaglomerace a disperze nanočástic lze rozdělit na mechanické, chemické a fyzikální procesy. Ultrazvuku je velmi účinná mechanická metoda, která fyzicky odděluje částice. Hielscher sonikátory jsou upřednostňovány pro svou účinnost, škálovatelnost, schopnost dosáhnout jemných disperzí a jejich použitelnost v široké škále materiálů a rozpouštědel v jakémkoli měřítku. A co je nejdůležitější, Hielscher sonikátory vám umožní škálovat váš proces lineárně bez kompromisů. Chemické metody na druhé straně zahrnují použití povrchově aktivních látek, polymerů nebo jiných chemikálií, které se adsorbují na povrchy částic a zajišťují sterické nebo elektrostatické odpuzování. Fyzikální metody mohou zahrnovat změnu vlastností média, jako je pH nebo iontová síla, aby se zlepšila stabilita disperze. Ultrazvuku může napomoci chemické disperzi nanomateriálů.

  • Jaká je metoda sonikace pro syntézu nanočástic?

    Metoda sonikace pro syntézu nanočástic zahrnuje použití ultrazvukové energie k usnadnění nebo zlepšení chemických reakcí, které vedou k tvorbě nanočástic. K tomu může dojít prostřednictvím kavitačního procesu, který generuje lokalizovaná horká místa s extrémní teplotou a tlakem, což podporuje kinetiku reakce a ovlivňuje nukleaci a růst nanočástic. Sonikace může pomoci řídit velikost, tvar a distribuci částic, což z ní činí všestranný nástroj při syntéze nanočástic s požadovanými vlastnostmi.

  • Jaké jsou dva typy sonikačních metod?

    Dva hlavní typy sonikačních metod jsou dávková sonda sonikace a inline sonda sonikace. Dávková sonda sonikace zahrnuje umístění ultrazvukové sondy do suspenze nanomateriálu. Inline sonda sonikace, na druhé straně, zahrnuje čerpání suspenze nanomateriálu přes ultrazvukový reaktor, ve kterém sonikační sonda poskytuje intenzivní a lokalizovanou ultrazvukovou energii. Druhá metoda je účinnější pro zpracování větších objemů ve výrobě a je široce používána při disperzi nanočástic a deaglomeraci ve výrobním měřítku.

  • Jak dlouho trvá sonikace nanočástic?

    Doba sonikace nanočástic se značně liší v závislosti na materiálu, počátečním stavu aglomerace, koncentraci vzorku a požadovaných konečných vlastnostech. Obvykle se časy sonikace mohou pohybovat od několika sekund do několika hodin. Optimalizace doby sonikace je zásadní, protože nedostatečná sonikace může ponechat aglomeráty neporušené, zatímco nadměrná sonikace může vést k fragmentaci částic nebo nežádoucím chemickým reakcím. Empirické testování za kontrolovaných podmínek je často nezbytné k určení optimální doby použití ultrazvuku pro konkrétní aplikaci.

  • Jak doba sonikace ovlivňuje velikost částic?

    Doba sonikace přímo ovlivňuje velikost a distribuci částic. Zpočátku zvýšená sonikace vede ke zmenšení velikosti částic v důsledku rozpadu aglomerátů. Nicméně, za určitým bodem, prodloužená sonikace nemusí dále významně snížit velikost částic a může dokonce vyvolat strukturální změny částic. Nalezení optimální doby sonikace je nezbytné pro dosažení požadované distribuce velikosti částic, aniž by byla ohrožena integrita materiálu.

  • Rozbíjí sonikace molekuly?

    Sonikace může rozbít molekuly, ale tento účinek je vysoce závislý na struktuře molekuly a podmínkách sonikace. Vysoce intenzivní sonikace může způsobit rozbití vazby v molekulách, což vede k fragmentaci nebo chemickému rozkladu. Tento účinek se využívá v sonochemii pro podporu chemických reakcí tvorbou volných radikálů. U většiny aplikací zahrnujících disperzi nanočástic jsou však parametry sonikace optimalizovány tak, aby se zabránilo molekulárnímu rozbití a zároveň bylo dosaženo účinné deaglomerace a disperze.

  • Jak oddělíte nanočástice od roztoků?

    Separace nanočástic z roztoků lze dosáhnout různými metodami, včetně centrifugace, filtrace a srážení. Odstřeďování využívá odstředivou sílu k oddělení částic na základě velikosti a hustoty, zatímco ultrafiltrace zahrnuje průchod roztoku membránou s velikostí pórů, které zadržují nanočástice. Srážení může být vyvoláno změnou vlastností rozpouštědla, jako je pH nebo iontová síla, což způsobí, že se nanočástice aglomerují a usazují. Volba metody separace závisí na nanočásticích’ fyzikální a chemické vlastnosti, jakož i požadavky na následné zpracování nebo analýzu.

Hielscher UP400St sonikátor deaglomeruje nanomateriály

Hielscher UP400St sonikátor pro deaglomeraci nanomateriálů

Materiálový výzkum s Hielscher Ultrasonics

Hielscher sonda typu sonikátory jsou základním nástrojem ve výzkumu a aplikaci nanomateriálů. Tím, že se k výzvám deaglomerace nanomateriálů stavíme čelem a nabízíme praktická a praktická řešení, se snažíme být vaším zdrojem pro špičkový výzkum materiálových věd.

Obraťte se ještě dnes a prozkoumejte, jak může naše technologie sonikace způsobit revoluci ve vašich aplikacích nanomateriálů.

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,




Běžné nanomateriály vyžadující deaglomeraci

V materiálovém výzkumu je deaglomerace nanomateriálů klíčem k optimalizaci vlastností nanomateriálů pro různé aplikace. Ultrazvuková deaglomerace a disperze těchto nanomateriálů je základem pokroku ve vědeckých a průmyslových oborech a zajišťuje jejich výkon v různých aplikacích.

  1. uhlíkové nanotrubiček (CNT): Používá se v nanokompozitech, elektronice a zařízeních pro skladování energie pro jejich výjimečné mechanické, elektrické a tepelné vlastnosti.
  2. Nanočástice oxidů kovů: Zahrnuje oxid titaničitý, oxid zinečnatý a oxid železitý, které jsou klíčové v katalýze, fotovoltaice a jako antimikrobiální činidla.
  3. Grafen a oxid grafenu: Pro vodivé inkousty, ohebnou elektroniku a kompozitní materiály, kde deaglomerace zajišťuje využití jejich vlastností.
  4. Nanočástice stříbra (AgNP): Používá se v nátěrech, textiliích a zdravotnických prostředcích pro jejich antimikrobiální vlastnosti, které vyžadují rovnoměrnou disperzi.
  5. Nanočástice zlata (AuNP): Používá se při dodávání léčiv, katalýze a biosenzorech díky svým jedinečným optickým vlastnostem.
  6. nanočástice oxidu křemičitého: Přísady v kosmetice, potravinářských výrobcích a polymerech pro zlepšení trvanlivosti a funkčnosti.
  7. Keramické nanočástice: Používá se v nátěrech, elektronice a biomedicínských zařízeních pro zlepšení vlastností, jako je tvrdost a vodivost.
  8. polymerní nanočástice: Navrženo pro systémy dodávání léčiv, které potřebují deaglomeraci pro konzistentní rychlost uvolňování léčiva.
  9. Magnetické nanočástice: Jako jsou nanočástice oxidu železa používané v kontrastních látkách MRI a léčbě rakoviny, které vyžadují účinnou deaglomeraci pro požadované magnetické vlastnosti.

 

V tomto videu vám ukážeme pozoruhodnou účinnost sonikátoru UP200Ht dispergujícího uhlíkového prášku ve vodě. Sledujte, jak rychle ultrazvuku překonává přitažlivé síly mezi částicemi a mísí těžko mísitelný uhlíkatý prášek s vodou. Díky své výjimečné míchací síle se sonikace běžně používá k výrobě rovnoměrných nanodisperzí sazí, C65, fullerenů C60 a uhlíkových nanotrubic (CNT) v průmyslu, materiálové vědě a nanotechnologiích.

Ultrazvuková disperze uhlíkových materiálů pomocí ultrazvukové sondy UP200Ht

Miniatura videa

 

Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.