Ultralydhomogenisatorer til nanomateriale deagglomerering

I dagens hurtigt udviklende materialevidenskabelige landskab skiller Hielscher-sonikatorer sig ud ved at give uovertruffen præcision til nanomaterialedeagglomerering i laboratoriebægre og i produktionsskala. Hielscher ultralydhomogenisatorer giver forskere og ingeniører mulighed for at skubbe grænserne for, hvad der er muligt i nanoteknologiske applikationer.

Deagglomerering af nanomaterialer: udfordringer og Hielscher-løsninger

Nanomaterialeformuleringer i laboratorie- eller industriskala støder ofte på problemet med agglomerering. Hielscher-sonikatorer adresserer dette gennem ultralydkavitation med høj intensitet, hvilket sikrer effektiv partikeldeagglomerering og dispersion. For eksempel, i formuleringen af carbon nanorør forbedrede materialer, Hielscher sonikatorer har været medvirkende til at bryde fra hinanden sammenfiltrede bundter, dermed forbedre deres elektriske og mekaniske egenskaber.

Ultralyd nanomaterialer deagglomerering producerer ensartede smalle partikelstørrelsesfordelinger.

Trin-for-trin vejledning i effektiv spredning og deagglomerering af nanomaterialer

  1. Vælg din Sonicator: Baseret på dine volumen og viskositet krav, skal du vælge en Hielscher sonikator model passer til din applikation. Vi hjælper dig gerne. Kontakt os venligst med dine krav!
  2. Forbered prøven: Bland dit nanomateriale i et egnet opløsningsmiddel eller væske.
  3. Indstil sonikeringsparametre: Juster amplitude- og pulsindstillingerne baseret på dit materiales følsomhed og ønskede resultater. Bønner beder os om anbefalinger og deagglomerationsprotokoller!
  4. Overvåg processen: Brug periodisk prøveudtagning til at evaluere deagglomereringseffektivitet og justere parametre efter behov.
  5. Post-sonikering håndtering: Sørg for stabiliseret dispersion med passende overfladeaktive stoffer eller ved øjeblikkelig anvendelse i applikationer.
Sonikering er veletableret i deagglomerering og funktionalisering af termoledende nanopartikler samt produktion af stabile højtydende nanofluider til køleapplikationer.

Ultralyd deagglomerering af kulstof nanorør (CNT) i polyethylenglycol (PEG)

Videominiaturebillede

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ofte stillede spørgsmål om nanomaterialedeagglomeration (FAQ)

  • Hvorfor agglomererer nanopartikler?

    Nanopartikler har tendens til at agglomerere på grund af deres høje overflade-til-volumen-forhold, hvilket fører til en betydelig stigning i overfladeenergi. Denne høje overfladeenergi resulterer i en iboende tendens til, at partiklerne reducerer deres udsatte overfladeareal til det omgivende medium, hvilket får dem til at komme sammen og danne klynger. Dette fænomen er primært drevet af van der Waals-kræfter, elektrostatiske interaktioner og i nogle tilfælde magnetiske kræfter, hvis partiklerne har magnetiske egenskaber. Agglomerering kan være skadelig for nanopartiklers unikke egenskaber, såsom deres reaktivitet, mekaniske egenskaber og optiske egenskaber.

  • Hvad forhindrer nanopartikler i at klæbe sammen?

    At forhindre nanopartikler i at klæbe sammen indebærer at overvinde de iboende kræfter, der driver agglomerering. Dette opnås typisk gennem overflademodifikationsstrategier, der introducerer sterisk eller elektrostatisk stabilisering. Sterisk stabilisering involverer binding af polymerer eller overfladeaktive stoffer til overfladen af nanopartikler, hvilket skaber en fysisk barriere, der forhindrer tæt tilgang og aggregering. Elektrostatisk stabilisering opnås derimod ved at belægge nanopartikler med ladede molekyler eller ioner, der giver den samme ladning til alle partikler, hvilket resulterer i gensidig frastødning. Disse metoder kan effektivt modvirke van der Waals og andre attraktive kræfter og opretholde nanopartiklerne i en stabil dispergeret tilstand. Ultralydbehandling hjælper under sterisk eller elektrostatisk stabilisering.

  • Hvordan kan vi forhindre agglomerering af nanopartikler?

    Forebyggelse af agglomerering af nanopartikler kræver en mangesidet tilgang, der inkorporerer gode dispersionsteknikker, såsom sonikering, passende valg af dispersionsmedium og anvendelse af stabiliseringsmidler. Ultralyd høj forskydning blanding er mere effektiv til at sprede nanopartikler og bryde op agglomerater end gammeldags kuglemøller. Valget af et passende dispersionsmedium er kritisk, da det skal være kompatibelt med både nanopartiklerne og de anvendte stabiliseringsmidler. Overfladeaktive stoffer, polymerer eller beskyttende belægninger kan påføres nanopartiklerne for at tilvejebringe sterisk eller elektrostatisk frastødning og derved stabilisere dispersionen og forhindre agglomerering.

  • Hvordan kan vi deagglomerere nanomaterialer?

    Reduktion af agglomerering af nanomaterialer kan opnås ved anvendelse af ultralydsenergi (sonikering), som genererer kavitationsbobler i det flydende medium. Sammenbruddet af disse bobler producerer intens lokal varme, højt tryk og stærke forskydningskræfter, der kan bryde nanopartikelklynger fra hinanden. Effektiviteten af sonikering i deagglomererende nanopartikler påvirkes af faktorer som sonikeringskraft, varighed og nanopartiklernes og mediets fysiske og kemiske egenskaber.

  • Hvad er forskellen mellem agglomerat og aggregat?

    Sondringen mellem agglomerater og aggregater ligger i styrken af partikelbindingerne og arten af deres dannelse. Agglomerater er klynger af partikler, der holdes sammen af relativt svage kræfter, såsom van der Waals-kræfter eller hydrogenbinding, og kan ofte redispergeres i individuelle partikler ved hjælp af mekaniske kræfter som omrøring, omrystning eller sonikering. Aggregater er imidlertid sammensat af partikler, der er bundet sammen af stærke kræfter, såsom kovalente bindinger, hvilket resulterer i en permanent forening, der er meget vanskeligere at nedbryde. Hielscher sonikatorer giver den intense forskydning, der kan bryde partikelaggregater.

  • Hvad er forskellen mellem sammensmeltning og agglomerat?

    Coalescence og agglomeration henviser til samlingen af partikler, men de involverer forskellige processer. Coalescence er en proces, hvor to eller flere dråber eller partikler fusionerer for at danne en enkelt enhed, der ofte involverer fusion af deres overflader og indre indhold, hvilket fører til en permanent forening. Denne proces er almindelig i emulsioner, hvor dråber fusionerer for at sænke systemets samlede overfladeenergi. Agglomerering involverer derimod typisk faste partikler, der kommer sammen for at danne klynger gennem svagere kræfter, såsom van der Waals-kræfter eller elektrostatiske interaktioner, uden at fusionere deres interne strukturer. I modsætning til koalescens kan agglomererede partikler ofte adskilles tilbage i individuelle komponenter under de rigtige forhold.

  • Hvordan bryder man nanomaterialeagglomerater?

    At bryde agglomerater indebærer anvendelse af mekaniske kræfter til at overvinde de kræfter, der holder partiklerne sammen. Teknikker omfatter høj forskydning blanding, fræsning, og ultralydbehandling. Ultralydbehandling er den mest effektive teknologi til nanopartikel deagglomerering, da kavitationen den producerer genererer intense lokale forskydningskræfter, der kan adskille partikler bundet af svage kræfter.

  • Hvad gør sonikering til nanopartikler?

    Sonikering anvender højfrekvente ultralydbølger til en prøve, hvilket forårsager hurtige vibrationer og dannelsen af kavitationsbobler i det flydende medium. Implosionen af disse bobler genererer intens lokal varme, højt tryk og forskydningskræfter. For nanopartikler spredes Hielscher-sonikatorer effektivt partikler ved at bryde agglomerater op og forhindre reagglomerering gennem energiinput, der overvinder attraktive interpartikelkræfter. Denne proces er afgørende for at opnå ensartede partikelstørrelsesfordelinger og forbedre materialets egenskaber til forskellige applikationer.

  • Hvad er metoderne til nanopartikeldispersion?

    Nanopartikel deagglomerering og dispersionsmetoder kan kategoriseres i mekaniske, kemiske og fysiske processer. Ultralydbehandling er en meget effektiv mekanisk metode, som fysisk adskiller partikler. Hielscher sonikatorer er begunstiget for deres effektivitet, skalerbarhed, evne til at opnå fine dispersioner, og deres anvendelighed på tværs af en bred vifte af materialer og opløsningsmidler på enhver skala. Vigtigst er det, at Hielscher-sonikatorer giver dig mulighed for at opskalere din proces lineært uden kompromiser. Kemiske metoder involverer derimod anvendelse af overfladeaktive stoffer, polymerer eller andre kemikalier, der adsorberer til partikeloverflader, hvilket giver sterisk eller elektrostatisk frastødning. Fysiske metoder kan indebære ændring af mediets egenskaber, såsom pH eller ionstyrke, for at forbedre dispersionsstabiliteten. Ultralydbehandling kan hjælpe den kemiske spredning af nanomaterialer.

  • Hvad er sonikeringsmetoden til nanopartikelsyntese?

    Sonikeringsmetoden til nanopartikelsyntese indebærer anvendelse af ultralydsenergi til at lette eller forbedre kemiske reaktioner, der fører til dannelse af nanopartikler. Dette kan ske gennem kavitationsprocessen, som genererer lokaliserede hot spots med ekstrem temperatur og tryk, fremmer reaktionskinetik og påvirker kimdannelse og vækst af nanopartikler. Sonikering kan hjælpe med at kontrollere partikelstørrelse, form og distribution, hvilket gør det til et alsidigt værktøj i syntesen af nanopartikler med ønskede egenskaber.

  • Hvad er de to typer sonikeringsmetoder?

    De to hovedtyper af sonikeringsmetoder er batchsonde, sonikering og inline sondesonikering. Batch sonde sonikering indebærer at placere en ultralydssonde i en nanomateriale opslæmning. Inline sonde sonikering indebærer derimod pumpning af et nanomateriale opslæmning gennem en ultralydreaktor, hvor en sonikeringssonde giver intens og lokaliseret ultralydsenergi. Sidstnævnte metode er mere effektiv til behandling af større mængder i produktionen, og den anvendes i vid udstrækning i nanopartikeldispersion og deagglomerering i produktionsskala.

  • Hvor lang tid tager det at sonikere nanopartikler?

    Sonikeringstiden for nanopartikler varierer meget afhængigt af materialet, den oprindelige tilstand af agglomerering, koncentrationen af prøven og de ønskede slutegenskaber. Sonikeringstider kan typisk variere fra et par sekunder til flere timer. Optimering af sonikeringstid er afgørende, da undersonikering kan efterlade agglomerater intakte, mens oversonikering kan føre til partikelfragmentering eller uønskede kemiske reaktioner. Empirisk test under kontrollerede forhold er ofte nødvendig for at bestemme den optimale sonikeringsvarighed for en bestemt applikation.

  • Hvordan påvirker sonikeringstiden partikelstørrelsen?

    Sonikeringstid påvirker direkte partikelstørrelse og fordeling. Indledningsvis fører øget sonikering til en reduktion i partikelstørrelse på grund af nedbrydning af agglomerater. Men ud over et bestemt punkt kan langvarig sonikering ikke yderligere reducere partikelstørrelsen betydeligt og kan endda fremkalde strukturelle ændringer i partiklerne. At finde den optimale sonikeringstid er afgørende for at opnå den ønskede partikelstørrelsesfordeling uden at gå på kompromis med materialets integritet.

  • Bryder sonikering molekyler?

    Sonikering kan bryde molekyler, men denne effekt er meget afhængig af molekylets struktur og sonikeringsbetingelserne. Højintensiv sonikering kan forårsage bindingsbrud i molekyler, hvilket fører til fragmentering eller kemisk nedbrydning. Denne effekt anvendes i sonochemistry til fremme af kemiske reaktioner gennem dannelsen af frie radikaler. Men for de fleste applikationer, der involverer nanopartikeldispersion, er sonikeringsparametrene optimeret for at undgå molekylær brud, samtidig med at der opnås effektiv deagglomerering og dispersion.

  • Hvordan adskiller man nanopartikler fra opløsninger?

    Adskillelse af nanopartikler fra opløsninger kan opnås ved forskellige metoder, herunder centrifugering, filtrering og udfældning. Centrifugering bruger centrifugalkraft til at adskille partikler baseret på størrelse og densitet, mens ultrafiltrering involverer at føre opløsningen gennem en membran med porestørrelser, der bevarer nanopartikler. Udfældning kan induceres ved at ændre opløsningsmiddelegenskaberne, såsom pH eller ionstyrke, hvilket får nanopartikler til at agglomerere og bundfælde sig. Valget af separationsmetode afhænger af nanopartiklerne’ fysiske og kemiske egenskaber samt kravene til den efterfølgende behandling eller analyse.

Hielscher UP400St sonikator deagglomerater nanomaterialer

Hielscher UP400St sonikator til nanomateriale deagglomerering

Materialeforskning med Hielscher ultralyd

Hielscher sonde-type sonikatorer er et vigtigt redskab i nanomaterialer forskning og anvendelse. Ved at tackle udfordringerne ved nanomaterialedeagglomerering direkte og tilbyde praktiske, handlingsrettede løsninger, sigter vi mod at være din go-to-ressource til banebrydende materialevidenskabelig udforskning.

Kontakt os i dag for at undersøge, hvordan vores sonikeringsteknologi kan revolutionere dine nanomaterialeapplikationer.

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.




Almindelige nanomaterialer, der kræver deagglomerering

Inden for materialeforskning er deagglomerering af nanomaterialer nøglen til optimering af nanomaterialers egenskaber til forskellige anvendelser. Ultralyd deagglomerering og spredning af disse nanomaterialer er grundlæggende for fremskridt inden for videnskabelige og industrielle områder, hvilket sikrer deres ydeevne i forskellige applikationer.

  1. kulstof nanorør (CNTs): Anvendes i nanokompositter, elektronik og energilagringsenheder for deres ekstraordinære mekaniske, elektriske og termiske egenskaber.
  2. Nanopartikler af metaloxid: Inkluderer titandioxid, zinkoxid og jernoxid, der er afgørende i katalyse, solceller og som antimikrobielle midler.
  3. Grafen og grafenoxid: Til ledende blæk, fleksibel elektronik og kompositmaterialer, hvor deagglomerering sikrer udnyttelse af deres egenskaber.
  4. Sølvnanopartikler (AgNP'er): Anvendes i belægninger, tekstiler og medicinsk udstyr på grund af deres antimikrobielle egenskaber, der kræver ensartet spredning.
  5. Guld nanopartikler (AuNP'er): Anvendes i lægemiddelafgivelse, katalyse og biosensing på grund af deres unikke optiske egenskaber.
  6. silica nanopartikler: Tilsætningsstoffer i kosmetik, fødevarer og polymerer for at forbedre holdbarhed og funktionalitet.
  7. Keramiske nanopartikler: Anvendes i belægninger, elektronik og biomedicinsk udstyr til forbedrede egenskaber som hårdhed og ledningsevne.
  8. polymere nanopartikler: Designet til lægemiddelafgivelsessystemer, der har brug for deagglomerering for ensartede lægemiddelfrigivelseshastigheder.
  9. Magnetiske nanopartikler: Såsom jernoxidnanopartikler, der anvendes i MR-kontrastmidler og kræftbehandling, hvilket kræver effektiv deagglomerering for ønskede magnetiske egenskaber.

 

I denne video demonstrerer vi dig den bemærkelsesværdige effektivitet af sonikatoren UP200Ht dispergerende kulstofpulver i vand. Se, hvor hurtigt ultralydbehandling overvinder tiltrækningskræfterne mellem partiklerne og blander det svære at blande carbonaceous pulver i vand. På grund af sin ekstraordinære blandingskraft er sonikering almindeligt anvendt til at producere ensartede nanodispersioner af carbon black, C65, fullerener C60 og Carbon Nanotubes (CNT'er) i industri, materialevidenskab og nanoteknologi.

Ultralydspredning af kulstofmaterialer med ultralydssonden UP200Ht

Videominiaturebillede

 

Vi vil være glade for at diskutere din proces.

Lad os komme i kontakt.