Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Dispositivos Ultrasónicos para Dispersar Nanomateriales

Los nanomateriales se han convertido en un componente integral de productos tan diversos como filtros solares, revestimientos de alto rendimiento, o materiales compuestos de plástico. cavitación ultrasónica se usa para dispersar las partículas de tamaño nanométrico en líquidos, tales como agua, aceite, disolventes o resinas.

homogeneizador ultrasónico UP200S para la dispersión de partículas

La aplicación de ultrasonidos a los nanomateriales tiene múltiples efectos. La más obvia es la dispersión de materiales en líquidos con el fin de romper los aglomerados de partículas. Otro proceso es la aplicación de ultrasonidos durante síntesis de partícula o la precipitación. Generalmente, esto conduce a partículas más pequeñas y el aumento de la uniformidad de tamaño. La cavitación ultrasónica mejora la transferencia de material en las superficies de partículas, también. Este efecto se puede utilizar para mejorar la superficie funcionalización de materiales que tienen una alta área de superficie específica.

Dispersante y de reducción del tamaño de los nanomateriales

Degussa polvo de dióxido de titanio antes y después del procesamiento cavitacional ultrasónica.Nanomateriales, por ejemplo óxidos metálicos, nanoarcillas o nanotubos de carbono tienden a aglomerarse cuando se mezcla en un líquido. medio eficaz de desaglomeración y dispersión son necesarios para superar las fuerzas de enlace después de wettening el polvo. La desintegración ultrasónica de las estructuras de aglomerado en suspensiones acuosas y no acuosas, permite la utilización de todo el potencial de los materiales de tamaño nanométrico. Las investigaciones en varias dispersiones de aglomerados de nanopartículas con un contenido de sólidos variables han demostrado la considerable ventaja de los ultrasonidos en comparación con otras tecnologías, tales como mezcladores de rotor-estator (por ejemplo Ultra Turrax), homogeneizadores de pistón, o métodos de molienda húmeda, por ejemplo talón molinos o molinos coloidales. sistemas ultrasónicos Hielscher se pueden ejecutar en concentraciones bastante altas en sólidos. Por ejemplo, para sílice se encontró que la tasa de rotura a ser independiente de la sólido concentración de hasta 50% por peso. El ultrasonido puede ser aplicado para la dispersión de alta concentración master-lotes - el procesamiento de líquidos de baja y alta viscosidad. Esto hace que la solución de ultrasonido buen procesamiento para pinturas y revestimientos, basados ​​en diferentes medios, tales como agua, resina o aceite.

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Cavitación acústica

Cavitación ultrasónica de agua causada por la intensa aplicación de ultrasonidosLa dispersión y la desaglomeración por ultrasonidos son un resultado de la cavitación ultrasónica. Cuando la exposición de líquidos a los ultrasonidos de las ondas sonoras que se propagan en el resultado de líquido en la alternancia de ciclos de alta presión y de baja presión. Esto se aplica tensión mecánica en las fuerzas de atracción entre las partículas individuales. La cavitación ultrasónica en líquidos hace que chorros de líquido de alta velocidad de hasta 1.000 kilometros / h (aprox. 600 mph). Tales chorros pulse líquido a alta presión entre las partículas y separarlos unos de otros. Las partículas más pequeñas son acelerados con los chorros de líquido y chocan a altas velocidades. Esto hace que la ecografía un medio eficaz para la dispersión, sino también para el pulverización de micras de tamaño y partículas sub micras de tamaño.

Síntesis asistida por ultrasonidos de partículas / precipitación

reactor Optimizado sono-química (Banert et al., 2006)Las nanopartículas pueden ser generados de abajo hacia arriba por síntesis o precipitación. Sonochemistry es una de las primeras técnicas utilizadas para preparar los compuestos de tamaño nanométrico. Suslick en su obra original, se sometió a ultrasonidos Fe (CO)5 ya sea como un líquido puro o en una solución deaclin y nanopartículas de hierro amorfos de tamaño 10-20nm obtenidos. Generalmente, una mezcla sobresaturada se inicia la formación de partículas sólidas de un material altamente concentrada. Ultrasonidos mejora la mezcla de los precursores y aumenta la transferencia de masa en la superficie de la partícula. Esto conduce a tamaño de partícula más pequeño y mayor uniformidad.

Haga clic aquí para leer más sobre la precipitación asistida por ultrasonidos de los nanomateriales.

La funcionalización de superficies con ultrasonido

Muchos nanomateriales, como óxidos metálicos, tinta de inyección y pigmentos de tóner, o materiales de carga para un rendimiento recubrimientos, Requieren funcionalización de la superficie. Para funcionalizar la superficie completa de cada partícula individual, se requiere un buen método de dispersión. Cuando se dispersa, las partículas son típicamente rodeados por una capa límite de moléculas atraídos a la superficie de la partícula. A fin de que nuevos grupos funcionales para llegar a la superficie de la partícula, esta capa límite tiene que ser roto o retirado. Los chorros líquidos resultantes de la cavitación ultrasónica pueden alcanzar velocidades de hasta 1.000 kilometros / hr. Este estrés ayuda a superar las fuerzas de atracción y lleva a las moléculas funcionales a la superficie de la partícula. En sonoquímica, Este efecto se utiliza para mejorar el rendimiento de los catalizadores dispersos.

Ultrasonidos antes de la medición del tamaño de partículas

Ultrasonidos de muestras mejora la exactitud de su tamaño de partícula o la medición de la morfología. El nuevo SonoStep combina el ultrasonido, la agitación y bombeo de muestras en un diseño compacto. Es fácil de operar y se puede utilizar para entregar muestras sonicadas a dispositivos analíticos, tales como analizadores de tamaño de partícula. La sonicación intensa ayuda a dispersar partículas aglomeradas que conducen a resultados más consistentes. Haga clic aquí para leer más!

Procesamiento de ultrasonidos durante Lab y Escala de Producción

procesadores de ultrasonidos y células de flujo para la desaglomeración y dispersión están disponibles para laboratorios y producción nivel. Los sistemas industriales se pueden adaptar fácilmente para trabajar en línea. Para el desarrollo de la investigación y el proceso se recomienda utilizar el UIP1000hd (1,000 vatios).

Hielscher ofrece una amplia gama de dispositivos de ultrasonidos y accesorios para la dispersión eficiente de los nanomateriales, por ejemplo en pinturas, tintas y revestimientos.

  • aparatos de laboratorio compactos de hasta 400 vatios de potencia
    Estos dispositivos se utilizan principalmente para la preparación de la muestra o los estudios iniciales de viabilidad y están disponibles para el alquiler.
  • 500 y 1000 y 2000 vatios de potencia con procesadores ultrasónicos como el UIP1000hd conjunto con celda de flujo y varios cuernos de refuerzo y sonotrodos puede procesar flujos de mayor volumen.
    Los dispositivos como este son utilizados en la optimización de los parámetros (como: amplitud, la presión operativa, velocidad de flujo, etc.) en sobremesa o escala de planta piloto.
  • Los procesadores de ultrasonidos 2, 4, 10 y 16 kW y grupos más potentes compuestos por varias unidades pueden procesar flujos para casi cualquier nivel de producción.

Banco de equipos de alta está disponible para alquiler en buenas condiciones para ejecutar ensayos de proceso. Los resultados de estos ensayos se pueden escalar lineal a nivel de producción - la reducción del riesgo y los costos involucrados en el desarrollo del proceso. Estaremos encantados de ayudarle en línea, por teléfono o personalmente. Por favor, encontrar nuestras direcciones aquíO utilice el siguiente formulario.

Solicite una propuesta para este dispositivo

Para recibir una propuesta, por favor, introduzca su información de contacto en el siguiente formulario. Se ha preseleccionado una configuración estándar para el dispositivo, pero, por favor, no dude en revisarla y modificarla si lo necesita antes de enviar su solicitud.

  • Molienda húmeda y pulverización por ultrasonidos Dispersión ultrasónica

Referencias


pensamientos Aharon (2004): Usando sonoquímica para la fabricación de nanomateriales, Ultrasonic Sonochemistry invitado Aportes2004 Elsevier BV

Nanomateriales – antecedentes

Los nanomateriales son materiales de menos de 100 nm de tamaño. Ellos están progresando rápidamente en las formulaciones de pinturas, tintas y revestimientos. Los nanomateriales se dividen en tres grandes categorías: óxidos metálicos, nanoarcillas, y nanotubos de carbono. nanopartículas de óxido de metal, incluyen óxido de nanoescala zinc, óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de cerio y óxido de circonio, así como compuestos metálicos mixtos tales como óxido de indio-estaño y circonio y titanio, así como compuestos metálicos mixtos tales como indio óxido de -tin. Este pequeño detalle tiene un impacto en muchas disciplinas, como la física, química y la biología. En pinturas y revestimientos nanomateriales satisfacer las necesidades de decoración (por ejemplo, color y brillo), con fines funcionales (por ejemplo, la conductividad, la inactivación microbiana) y mejorar la protección (por ejemplo, resistencia al rayado, estabilidad UV) de pinturas y revestimientos. En particular nano de tamaño de metal-óxidos, tales como TiO2 y ZnO o alúmina, ceria y Sílice y pigmentos nano de tamaño encuentran aplicación en las nuevas formulaciones de pintura y recubrimiento.

Cuando la materia se reduce en tamaño que cambia sus características, como el color y la interacción con otras materias tales como la reactividad química. El cambio en las características es causada por el cambio de las propiedades electrónicas. Por el la reducción del tamaño de las partículas, the surface area of the material is increased. Due to this, a higher percentage of the atoms can interact with other matter, e.g. with the matrix of resins.

Surface activity is a key aspect of nanomaterials. Agglomeration and aggregation blocks surface area from contact with other matter. Only well dispersed or single-dispersed particles allow to utilize the full beneficial potential of the matter. In result good dispersing reduces the quantity of nanomaterials needed to achieve the same effects. As most nanomaterials are still fairly expensive, this aspect is of high importance for the commercialization of product formulations containing nanomaterials. Today, many nanomaterials are produced in a dry process. As a result, the particles need to be mixed into liquid formulations. This is where most nanoparticles form agglomerates during the wetting. Especially nanotubos de carbono son muy cohesivo lo que hace difícil para dispersarlos en líquidos, tales como agua, etanol, aceite, polímero o resina epoxi. dispositivos de procesamiento convencionales, por ejemplo de alto cizallamiento o rotor-estator, mezcladores homogeneizadores de alta presión o coloide y de disco molinos están a la altura en la separación de las nanopartículas en partículas discretas. En particular para la pequeña cuestión de varios nanómetros hasta par de micras, cavitación ultrasónica es muy eficaz para romper aglomerados, áridos e incluso primarias. Cuando el ultrasonido se utiliza para la pulverización de lotes de alta concentración, los Jets corrientes líquidas resultantes de la cavitación ultrasónica, hacen que las partículas colisionan entre sí a velocidades de hasta 1.000 kmh. Esto rompe las fuerzas de van der Waals en aglomerados e incluso partículas primarias.