Hielscheri ultraheli tehnoloogia

Sonofragmentimine - Power Ultrasound mõju kohta osakeste lõhkemist

Sonofragmentatsioon kirjeldab osakeste purunevaid nanoosakesi fragmente suure võimsusega ultraheli abil. Vastupidiselt ühisele ultraheli deagglomeration ja freesimine – kus osakesed on peamiselt jahvatatud ja eraldatud osakestevahelise kokkupõrgete – iseloomustab sono-fragementatsiooni otsene koostoime osakeste ja šokk laine. Kõrge võimsusega/madala sagedusega ultraheli loob kavitatsiooni ja seega intensiivne nihkejõud vedelikes. Äärmuslikud tingimused cavitational mull kokkuvarisemine ja eriti kokkupõrke jahvatamine osakesed väga trahvi suurus materjali.

Ultraheli tootmine ja nanoosakeste valmistamine

Võimsus ultraheli mõju nanomaterjalide tootmiseks on tuntud: hajutamine, deagglomeration ja freesimine & Jahvatamine kui ka killustatus ultrahelitöötluse teel on sageli ainus efektiivne meetod nanoosakesed. See on eriti tõsi, kui tegemist on väga hea nano materjale, millel on väga peen seened nagu nano suurus unikaalne osakeste omadused on väljendatud. Kindlate funktsioonidega nanoosakeste loomiseks tuleb tagada isegi ja usaldusväärne ultrahelitöötlusprotsess. Hielscher varustab ultraheli seadmed labori skaalal täieliku kaubandusliku tootmise suurusega.

Sono-killustatus Kavitatsiooniga

Võimas ultraheli jõudude sisend vedelike tekitab äärmuslikke tingimusi. Kui ultraheli paljundab vedeliku keskmise, ultraheli lained põhjustavad vahelduva tihendamise ja hõrenemine tsüklit (kõrge rõhu ja madala rõhu tsüklit). Madala rõhu tsüklite ajal tekivad vedelikus väikesed vaktsinatsioonimullid. Need kavitatsioon mullid kasvavad üle mitme madala rõhu tsükli, kuni nad saavutavad suuruse, kui nad ei suuda absorbeerida rohkem energiat. Selles olekus maksimaalse neeldumisenergia ja mullide suurus, kavitatsioon mull laguneb vägivaldselt ja loob kohalikud äärmuslikud tingimused. Selle tõttu, et kavitatsioon õhumullid, väga kõrged temperatuurid u. 5000K ja surve umbes 2000atm saavutatakse kohalikult. Implosioon põhjustab vedelikujoad kuni 280m/s (≈ 1000km/h) kiiruse. Sono-killustumine kirjeldab nende intensiivsete jõudude kasutamist, et killustada osakesi väiksematele mõõtmetele sub-mikroni ja nano vahemikus. Progressiivne ultrahelitöötlus, osakeste kuju muutub nurkne sfääriline, mis muudab osakesed väärtuslikumaks. Sonofragmentatsiooni tulemusi väljendatakse killustumise määraga, mis on väljendatud toitesisendi funktsioonina, sonikeeritud mahu ja aglomeraatide suurusega.
Kusters et al. (1994) uuris agiteedi ultraheliga toetatud killustatust seoses energiatarbimisega. Teadlaste tulemused näitavad, et ultraheli dispersiooni tehnika võib olla sama efektiivne kui tavapärased lihvimistehnikad. Ultraheli dispersiooni tööstuslik tava (nt suuremad sondid, pidev vedrustuse läbilaskevõime) võib neid tulemusi mõnevõrra muuta, kuid üle-kõik eeldatakse, et konkreetne energiatarbimine ei ole selle comminutroni valimise põhjus pigem selle võimet toota väga peeneid (submicron) osakesi. " [Kusters et al. 1994] Eriti pulbrid, nagu ränidioksiid või tsirkooniat, leiti, et konkreetne energiapulbri kohta nõutav energia on ultraheli jahvatamise abil madalam kui tavapäraste jahvatusmeetodite puhul. Ultraheliuuring mõjutab osakesi mitte ainult jahvatamise ja jahvatamise teel, vaid ka tahkete ainete poleerimise teel. Seega on võimalik saavutada osakeste kõrge sfoosus.

Sono – nanomaterjalide kristalliseerumise killustatus

"Kuigi on vähe kahtlust, et ristosakeste kokkupõrkeid ei esine ultraheli kiiritatud molekulaarsete kristallide läga, ei ole nad killustumise allikas. Erinevalt molekulaarkristallidest ei kahjustata metallosakesi otse šokilainete poolt ja neid võib mõjutada ainult intensiivsem (kuid palju harvam) ristosakeste kokkupõrkeid. Metallpulbrite ultrahelitöötluse ja aspiriin-slurridega seotud domineeriva mehhanismi vahetus tõstab esile tempereeritava metallosakeste ja lõhelise molekulaarkristallide omadused. " [Zeiger/Suslick 2011, 14532]

Atsetüülsalitsüülhappe osakeste ultraheli killustatus

Asooliosakeste sonofragmentatsioon [Zeiger/Suslick 2011]

Gopi et al. (2008) uuris sonofragmentatsiooni kasutades mikromeetri suuruses söödas (nt 70-80 μm) kõrge puhtusastmega submikromeetri alumiiniumoksiidiga osakesi (valdavalt Alam-100 nm vahemikus). Nad täheldavad olulist muutust alumiiniumoksiidiga keraamiliste osakeste värvuse ja kuju tõttu sono-killustumise tagajärjel. Osakesed mikroni, submicron ja nano suurusega vahemikus on kergesti saadud suure võimsusega ultrahelitöötlus. Osakeste kerilisus suurenes, suurendades samal ajal akustilise peetumisajaga.

Dispersioon pindaktiivse aine puhul

Efektiivse ultraheli osakeste purunemiste tõttu on pindaktiivsete ainete kasutamine oluline, et vältida submikroni ja nanoosakeste saadud osakeste deagglomeratsiooni. Mida väiksem on osakeste suurus, seda suurem on pindala apect suhe, mis peab olema kaetud pindaktiivse ainega, et hoida neid suspensioonis ja vältida osakeste koagulimist (agglomeration). Ultraheli eeliseks on hajutamise efekt: samaaegselt lihvimine ja killustumine, ultraheliga hajutatakse jahvatatud osakeste fragmendid pindaktiivse ainega nii, et nanoosakeste aglomeratsioon on (peaaegu) täielikult Vältida.

Tööstuslik tootmine

Kvaliteetse nanomaterjaliga turu teenindada, mis väljendab erakordseid funktsioone, on vaja usaldusväärseid töötlemisseadmeid. Ultrahelikaatorid kuni 16kW ühiku kohta, mis on klasterdatud, võimaldavad kindlust, et ta töötleb praktiliselt piiramatu mahuga vooge. Ultraheli protsesside täieliku lineaarse skaleeritavuse tõttu võivad ultraheli rakendused olla laboris riskivaba, optimeeritud Pink-top skaalal ja seejärel rakendada ilma probleemideta tootmisliini. Kuna ultraheli varustus ei nõua suurt ruumi, võib seda isegi olemasolevatesse protsessivoogudele paigaldada. Operatsioon on lihtne ja seda saab jälgida ja käitada kaugjuhtimispuldi kaudu, samas kui ultraheli süsteemi hooldamine on peaaegu negatiivne.

Kirjandus / viited

  • Ambedkar, B. (2012): ultraheli kivisüsi pesu eemaldamiseks ja de-sulfureerimiseks: eksperimentaalne uurimine ja mehaaniline modelleerimine. Springer, 2012.
  • Eder, Rafael J. P.; Schrank, Simone; Besenhard, Maximilian O.; Roblegg, Eva; Gruber-Woelfler, Heidrun; Khinast, Johannes G. (2012): pidev sonocrystallization atsetüülsalitsüülhape (ASA): kontrolli Crystal Size. Kristallkasv & Disain 12/10, 2012. 4733-4738.
  • Gopi, K. R.; Nagarajan, R. (2008): edusammud Nanoalumiiniumoksiid keraamiliste osakeste valmistamine Sonofragmentatsiooni abil. IEEE tehingud nanotehnoloogiaga 7/5, 2008. 532-537.
  • Kusters, Karl; Pratsinis, Sotiris E.; Thoma, Steven G.; Smith, Douglas M. (1994): energia suuruse vähendamise seadused ultraheli killustumise suhtes. Pulbri tehnoloogia 80, 1994. 253-263.
  • Zeiger, Brad W.; Suslick, Kenneth S. (2011): Molekulaarsete kristallide sonofragementatsioon. Ameerika keemia Seltsi päevik. 2011, mis on.

Kontakt / küsi

Rääkige meile oma töötlemise nõuetele. Me soovitame kõige sobivam setup ja töötlemise parameetrid oma projekti.





Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.



Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot" (Vajuta suurendamiseks!)

Ultraheli sonotrode edastab helilainete vedelikku. Sonotrode pinna all olev udune on näidanud, et kavitational hot spot Ala.