پراکندگی و deagglomeration از مواد جامد به مایعات یک برنامه مهم از سونوگرافی قدرت و sonicators پروب نوع است. کاویتاسیون التراسونیک تولید برش فوق العاده بالا است که اگلومره ذرات را به ذرات پراکنده می شکند. با توجه به نیروهای برشی بالا متمرکز محلی ان، فراصوت ایده ال برای تولید پراکندگی mircon و نانو اندازه برای ازمایش، تحقیق و توسعه، و البته برای تولید صنعتی است.

مخلوط کردن پودرها به مایعات یک گام رایج در فرمولاسیون محصولات مختلف مانند رنگ، جوهر، لوازم آرایشی، نوشیدنی ها، هیدروژل ها، یا رسانه های صیقل دهنده است. ذرات منفرد توسط نیروهای جاذبه ای با طبیعت مختلف فیزیکی و شیمیایی از جمله نیروهای ون در والس و کشش سطح مایع در کنار هم نگه داشته می شوند. این اثر برای مایعات ویسکوزیته بالاتر مانند پلیمرها یا resins قوی تر است. نیروهای جاذبه باید غلبه بر به منظور deagglomerate و پراکنده ذرات را به رسانه های مایع. در زیر بخوانید که چرا هموژنایزرهای مافوق صوت تجهیزات پراکنده برتر برای پراکنده شدن ذرات زیرمیکرون و نانو در آزمایشگاه و صنعت هستند.

پراکنده مافوق صوت از مواد جامد به مایعات

اصل کار هموژنیزرهای مافوق صوت بر اساس پدیده حفره صوتی است. حفره صوتی شناخته شده است برای ایجاد نیروهای فیزیکی شدید, از جمله نیروهای براری بسیار قوی. کاربرد تنش مکانیکی، آگلومراهای ذرات را از هم می شکند. همچنین مایع بین ذرات فشرده می شود.
در حالی که برای پراکنده شدن پودرها به مایعات، فناوری های مختلفی مانند هموژنایزرهای فشار بالا، آسیاب های مهره آشوبگر، مانع آسیاب های جت و روتور-استاتور-میکسر از نظر تجاری در دسترس هستند. با این حال پراکنده کننده های مافوق صوت مزایای قابل توجهی دارند. در زیر بخوانید که چگونه پراکنده مافوق صوت کار می کند و چه مزایایی از پراکنده مافوق صوت هستند.

 

 

اصل کار حفره مافوق صوت و پراکنده

در طول فراصوت، امواج صوتی با فرکانس بالا باعث ایجاد مناطق متناوب فشرده سازی و کمیاب شدن در محیط مایع می شوند. با عبور امواج صوتی از محیط، حباب هایی ایجاد می کنند که به سرعت گسترش می یابند و سپس با خشونت فرو می ریزند. این فرایند حفره صوتی نامیده می شود. فروپاشی حباب ها امواج شوک با فشار بالا، میکروجیت ها، و نیروهای شگرف تولید می کند که می توانند ذرات بزرگتر و آگلومراها را به ذرات کوچکتر بشکنند. در فرایندهای پراکنده مافوق صوت، ذرات خود را در تابع پراکنده به عنوان محیط فرز. شتاب توسط نیروهای براری حفره مافوق صوت, ذرات برخورد با یکدیگر و شکسته به قطعات کوچک. از آنجا که هیچ مهره یا مروارید به پراکنده مافوق صوت درمان اضافه شده است، جدایی زمان بر و کار شدید و تمیز کردن رسانه های فرز و همچنین آلودگی به طور کامل اجتناب می شود.
این باعث می شود فراصوت تا موثر در پراکنده کردن و deagglomerating ذرات, حتی کسانی که دشوار است برای شکستن با روش های دیگر. این امر منجر به توزیع یکنواخت تر ذرات می شود که منجر به بهبود کیفیت و عملکرد محصول می شود.
علاوه بر این، فراصوت به راحتی می تواند نانومواد مانند نانوکره ها، نانوکریستال ها، نانوشیفته ها، نانوفیبرها، نانوسیم ها، ذرات هسته پوسته و دیگر ساختارهای پیچیده را اداره، پراکنده و سنتز کند.
علاوه بر این، فراصوت را می توان در یک بازه زمانی نسبتاً کوتاه انجام داد که مزیت عمده ای نسبت به دیگر تکنیک های پراکنده سازی است.

مزایای استفاده از پراکنده مافوق صوت بیش از جایگزین فن آوری های اختلاط

پراکنده کننده های مافوق صوت ارائه مزایای متعددی بیش از فن آوری های مخلوط جایگزین مانند هموژنایزر فشار بالا، فرز مهره و یا روتور استاتور مخلوط. برخی از برجسته ترین مزیت ها عبارتند از:

• کاهش اندازه ذرات بهبود یافته: پراکنده کننده های مافوق صوت می توانند به طور موثری اندازه ذرات را به محدوده نانومتر کاهش دهند که با بسیاری از فناوری های اختلاط دیگر امکان پذیر نیست. این باعث می شود آنها را ایده آل برای برنامه های کاربردی که در آن اندازه ذرات خوب بحرانی است.
• مخلوط کردن سریع تر: پراکنده کننده های مافوق صوت می توانند مواد را سریع تر از بسیاری از فناوری های دیگر مخلوط و پراکنده کنند که باعث صرفه جویی در زمان و افزایش بهره وری می شود.
• بدون آلودگی: پراکنده کننده های مافوق صوت نیاز به استفاده از آسیاب رسانه ای auch به عنوان مهره یا مروارید، که آلودگی پراکنده توسط سایش.
• کیفیت محصول بهتر: پراکنده کننده های مافوق صوت می توانند مخلوط های یکنواخت تر و تعلیق تولید, و در نتیجه کیفیت محصول بهتر و قوام. به خصوص در جریان را از طریق حالت، دوغاب پراکنده عبور منطقه حفره مافوق صوت در شیوه ای بسیار کنترل اطمینان از درمان بسیار یکنواخت است.
• مصرف انرژی پایین تر: پراکنده کننده های مافوق صوت به طور معمول نیاز به انرژی کمتری نسبت به فناوری های دیگر دارند که هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد.
• تنوع: پراکنده کننده های مافوق صوت را می توان برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی استفاده می شود, از جمله همگن سازی, امولیزاسیون, پراکنده, و deagglomeration. آن ها همچنین می توانند از عهده مواد مختلفی از جمله مواد ساینده، الیاف، مایعات خورنده، و حتی گازها برآیند.

با توجه به این مزایای فرایند و همچنین قابلیت اطمینان و عملیات ساده، پراکنده مافوق صوت پیشی گرفتن از فن آوری های مخلوط جایگزین، آنها را به یک انتخاب محبوب برای بسیاری از برنامه های کاربردی صنعتی است.

پراکنده مافوق صوت و Deagglomeration در هر مقیاس

Hielscher ارائه می دهد دستگاه های اولتراسونیک برای پراکنده و deagglomeration از هر حجم برای دسته ای و یا پردازش درون خطی. دستگاه های ازمایشگاهی التراسونیک برای حجم از 1.5mL به حدود استفاده می شود. 2L. دستگاه های اولتراسونیک صنعتی در توسعه فرایند و تولید دسته از 0.5 به حدود 2000L و یا نرخ جریان از 0.1L به 20m³ در ساعت استفاده می شود.

Hielscher مافوق صوت صنعتی پردازنده های مافوق صوت می تواند دامنه های بسیار بالا در نتیجه قابل اعتماد پراکنده و ذرات فرز به نانو مقیاس ارائه. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7 عمل اجرا شود. حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند.

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:

مزایای استفاده از پراکنده مافوق صوت: آسان به مقیاس بالا

متفاوت از دیگر فن آوری های پراکنده, امواج فراصوت را می توان به راحتی از آزمایشگاه به اندازه تولید مقیاس. آزمایش های آزمایشگاهی اجازه خواهد داد که اندازه تجهیزات مورد نیاز را به دقت انتخاب کنید. هنگامی که در مقیاس نهایی استفاده می شود، نتایج فرایند با نتایج آزمایشگاه یکسان است.

مافوق صوت : قوی و آسان برای تمیز کردن

قدرت مافوق صوت از طریق یک sonotrode به مایع منتقل می شود. این یک بخش متقارن به طور معمول دوار است، که از تیتانیوم با کیفیت هواپیما جامد ماشین آلات است. این نیز تنها در حال حرکت / لرزش بخش مرطوب است. این تنها بخش است، که منوط به پوشیدن است و می توان آن را به راحتی در عرض چند دقیقه جایگزین کرد. فلنگ های نوسان-دکوپلینگ اجازه می دهند تا sonotrode را به ظروف باز یا بسته فشار یا سلول های جریان در هر جهت گیری سوار کنند. به هیچ یاتاقان نیاز نیست. تمام قطعات مرطوب شده دیگر به طور کلی از فولاد ضد زنگ ساخته شده است. رآکتورهای سلول جریانی هندسه های ساده ای دارند و می توانند به راحتی از هم گسیفته و تمیز شوند، به عنوان مانند با برافروختن و پاک کردن. هیچ orifices کوچک و یا گوشه پنهان وجود دارد.

تمیز کننده اولتراسونیک ،تعبیه شده در خود دستگاه

سونوگرافی به خوبی برای برنامه های کاربردی تمیز کردن آن شناخته شده است, چنین سطح, تمیز کردن بخشی. شدت مافوق صوت مورد استفاده برای برنامه های کاربردی پراکنده بسیار بالاتر از تمیز کردن مافوق صوت معمولی است. هنگامی که آن را به تمیز کردن قطعات مرطوب از دستگاه مافوق صوت می آید, قدرت مافوق صوت می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای کمک به تمیز کردن در طول برافروختن و شستشو, به عنوان حفره مافوق صوت / صوتی حذف ذرات و باقی مانده مایع از sonotrode و از دیواره سلول جریان.

---

---

ادبیات/منابع

• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
• László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.