Ultralydsdeagglomeration af Silica Nanopartikler

Silica nanopartikler såsom dampet silica (f.eks. Aerosil) er et udbredt tilsætningsstof i forskellige brancher. For at opnå fuldt funktionel nanosilica med de ønskede materialeegenskaber skal silica nanopartiklerne afgrænses og distribueres som enkeltseedltede partikler. Ultralydsdeagglomeration har vist sig at være en yderst effektiv og pålidelig teknik til at distribuere nanosilica ensartet som enkeltseedede partikler i en suspension.

Nanosilica – Egenskaber og anvendelsesformål

Silica powder with a beaker of water before ultrasonic dispersion.Silica (SiO2) og især silicananopartikler (Si-NPs) er almindelige tilsætningsstoffer i mange brancher. Silicapartikler i nanostørrelse tilbyder et meget stort overfladeareal og udtrykker unikke partikelegenskaber, som anvendes i mange brancher til forskellige formål. For eksempel er de unikke materialeegenskaber af siO i nanostørrelse2 anvendes til at forstærke (nano-)kompositter, beton og andre materialer. Eksempler herpå er nanosilicabaserede belægninger, der tilbyder brandsikre egenskaber eller glas belagt med nanosilica, der får derved antireflektive egenskaber. I bygge- og anlægssektoren anvendes silicagas (microsilica) og nanosilica som stærkt pozzolanisk materiale, der bruges til at forbedre arbejdsevnen samt betons mekaniske og holdbarhedsegenskaber. Når silicagasse og nanosilica sammenlignes, sammenlignes den nanostrukturerede SiO2 pozzolan er mere aktiv i den tidlige fase end silica røg, da nanosilica tilbyder et betydeligt større specifikt overfladeareal og finhed. Det større overfladeareal giver flere steder at reagere med betonen og bidrager specifikt til en forbedret betonmikrostruktur ved at fungere som en kerne. Gasgennemtrængelighed, en indikator for betons holdbarhed, forbedres i beton, der er forstærket med nano-silica i forhold til beton, der indeholder traditionel silicagas.
Inden for biomedicin og biovidenskab2 nanopartikler undersøges i vid udstrækning til forskellige anvendelser, da det høje overfladeareal, fremragende biokompatibilitet og den justerbare porestørrelse af nanosilica tilbyder en bred vifte af nye applikationer, herunder lægemiddellevering og theranostics.

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

Diagrammet viser partikelstørrelsesfordelingen af nano-silica før (grøn kurve) og efter (rød kurve) ultralydsspredning.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


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

Nano-silica gylle – med lave til meget høje solide belastninger – kan spredes pålideligt ved hjælp af ultralydbehandling. Billedet viser UIP2000hdT i en batchopsætning.

Ultralydsdeagglomeration og spredning af Nano-Silica

Arbejdsprincippet for ultralydsdeagglomeration og spredning er baseret på virkningerne af ultralydgenereret kavitation, videnskabeligt kendt som akustisk kavitation. Anvendelsen af ultralyd med høj effekt, lavfrekvent i væsker eller gylle kan forårsage akustisk kavitation og dermed ekstreme forhold, der forekommer lokalt som meget høje tryk og temperaturer, og mikrostreaming med flydende stråler på op til 280 m / s. Disse intense fysiske og mekaniske virkninger af ultralyd kavitation forårsage erosion på partikeloverfladen samt brud på partikler via inter-partikel kollision. Disse intense kræfter ultralyd / akustisk kavitation gør sonikering til en yderst effektiv og pålidelig metode til deagglomeration og spredning af partikler i nanostørrelse, såsom nano-silica, nanorør og andre nanomaterialer.

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

Partikelstørrelsesfordeling af ultralyd afagglomereret nanosilosi (ved hjælp af Hielscher UP400St ultralydsapparater) i vand på 1 wt%, b) 2 wt%, c) 5 wt% og d) 10 wt% Aerosil 200 med forskellige tidsintervaller.
Undersøgelse og grafer: Vikash 2020.

Ultralydbehandling af silica med høje faste koncentrationer og i tyktflydende væsker

Spredning af nanopartikler ved lave koncentrationer er allerede en udfordring, da kemiske bindingskræfter såsom ioniske bindinger, kovalente bindinger, brintbindinger og van der Waals-interaktioner skal overvindes. Med stigende koncentration af nanopartikler, f.eks. nano-silicapartikler, øges den kemiske interaktion mellem nanopartiklerne også betydeligt. Det betyder, at en kraftig spredningsteknik er afgørende for at opnå gode, langsigtede stabile spredningsresultater. Ultralyds dispergeringsstoffer bruges som pålidelig og meget effektiv spredningsmetode, som let er i stand til at behandle gylle med høje viskositeter og endda pastaer med meget høje faste koncentrationer. Evnen til at behandle gylle med høje solide masser af nanopartikler forvandler ultralydsbehandling til den foretrukne spredningsteknologi til nanomaterialer.
Hielscher industrielle ultralydsapparater kan behandle din gylle eller pasta i en kontinuerlig in-line reaktor, så længe det kan fodres via en pumpe.

Ultralydsproduktion af Silica Nanofluids

Modragon et al. (2012) tilberedte silica nanofluider fremstillet ved at sprede silica nanopartikler i destilleret vand ved hjælp af probe-type ultralydsoptager UP400S. For at producere stabile silica nanofluider med et bestemt fast indhold (dvs. 20%), med lav viskositet og lignende flydende adfærd, består i en høj energibehandling med en ultralydsonde i 5 minutter, grundlæggende medier (pH-værdier højere end 7) og ingen salttilsætning. Ultralydsspredningen resulterede i nanofluider med lav viskositet. De ultralydsfrekrægtede nanofluider opførte sig som væske og blev tilberedt med 20% fast belastning inden for meget kort tid takket være den gode spredning opnået med sonikering.
"Af alle de tilgængelige spredningsmetoder er spredning med ultralydsonder blevet bekræftet som den mest effektive." (Modragon et al., 2012)
Petzold et al. (2009) kom til samme konklusion for deagglomeration af Aerosil pulver konstatering af, at ultralyd sonde er den mest effektive spredning system på grund af den meget fokuserede anvendte energi.

Ultralyd nano-spredning med ultralydsapparatet UP400ST

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralydsapparater til deagglomeration og spredning af Silica Nanopartikler

Når nano-silica anvendes til industrielle anvendelser, forskning eller materialevidenskab, skal det tørre silicapulver indarbejdes i en flydende fase. Spredning af nanosilosi kræver en pålidelig og effektiv spredningsteknik, som anvender tilstrækkelig energi til at deagglomerere de enkelte silicapartikler. Ultralydsapparater er kendt som kraftige og pålidelige dispergeringsmidler, der derfor bruges til at deagglomerere og distribuere forskellige materialer som silica, nanorør, grafen, mineraler og mange andre materialer homogent i en flydende fase.

Hielscher Ultrasonics designer, producerer og distribuerer højtydende ultralyds dispergeringsenheder til enhver form for homogeniserings- og deagglomereringsapplikationer. Når det kommer til produktion af nanospredninger, er præcis sonikeringskontrol og en pålidelig ultralydsbehandling af nanopartikelaffjedringen afgørende for at opnå højtydende produkter.
Hielscher Ultrasonics' processorer giver dig fuld kontrol over alle vigtige behandlingsparametre såsom energiinput, ultralydsintensitet, amplitude, tryk, temperatur og retentionstid. Derved kan du justere parametrene til optimerede forhold, hvilket efterfølgende fører til nanospredning af høj kvalitet såsom nanosilica-gylle.
For enhver mængde / kapacitet: Hielscher tilbyder ultralydsapparater og en bred portefølje af tilbehør. Dette giver mulighed for konfiguration af det ideelle ultralydssystem til din applikation og produktionskapacitet. Fra små hætteglas, der indeholder et par milliliter til store volumenstrømme på tusinder af gallons i timen, tilbyder Hielscher den passende ultralydsløsning til din proces.
Robusthed: Vores ultralydssystemer er robuste og pålidelige. Alle Hielscher ultralydsapparater er bygget til 24/7/365 drift og kræver meget lidt vedligeholdelse.
Brugervenlighed: Udarbejdet software af vores ultralydsenheder gør det muligt at vælge og gemme sonikeringsindstillinger for en enkel og pålidelig sonikering. Den intuitive menu er let tilgængelig via en digital farvet touch-display. Fjernbetjeningen browserstyring giver dig mulighed for at betjene og overvåge via enhver internetbrowser. Automatisk dataregistrering gemmer procesparametrene for enhver sonikering, der køres på et indbygget SD-kort.
Fremragende energieffektivitet: Sammenlignet med alternative spredningsteknologier udmærker Hielscher ultralydsapparater sig med fremragende energieffektivitet og overlegne resultater inden for partikelstørrelsesfordeling.

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

Diagrammet viser den betydelige fordel ved ultralydsspredning af silica med Hielscher UIP1000 sammenlignet med en ultra-turrax. Ultralydbehandling kræver mindre energi og opnår drastisk mindre partikler størrelse af silica.

Hvorfor Hielscher Ultrasonics?

  • høj effektivitet
  • Den nyeste teknologi
  • pålidelighed & robusthed
  • parti & Inline
  • for enhver volumen – fra små hætteglas til lastvogne i timen
  • Videnskabeligt bevist
  • intelligent software
  • smarte funktioner (f.eks. dataprotokollering)
  • CIP (clean-in-place)

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
1 til 500 ml 10 til 200 ml / min UP100H
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000hdT
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, programmer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


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

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.

Litteratur / Referencer




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 fremstiller højtydende ultralyd homogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.