Sonofragmentation توصیف شکستگی از ذرات را به تکه های اندازه نانو توسط سونوگرافی با قدرت بالا. در مقابل به مشترک deagglomeration مافوق صوت و فرز – که در آن ذرات عمدتا دانه ای و برخورد بین ذرات از هم جدا – ، سونو fragementation توسط تعامل مستقیم بین ذرات و موج شوک مشخص شده است. قدرت بالا / پایین سونوگرافی فرکانس کاویتاسیون و نیروهای برشی در نتیجه شدید در مایعات ایجاد می کند. شرایط شدید فروپاشی حباب حفره و برخورد interparticular سخت کار کردن ذرات به مواد اندازه بسیار خوب است.

تولید التراسونیک و تهیه نانو ذرات

اثرات امواج فراصوت برای تولید مواد نانو به خوبی شناخته شده: دیسپرس، Deagglomeration و فرز & سنگزنی و همچنین تکه تکه شدن توسط فراصوت اغلب تنها روش موثر برای درمان نانو ذرات. این امر به ویژه که آن را به مواد نانو بسیار زیبا با funcionalities خاص به عنوان با اندازه نانو ذرات ویژگی های منحصر به فرد بیان می شود. برای ایجاد مواد نانو با ویژگی های خاص، یک فرایند فراصوت حتی و قابل اعتماد باید تضمین شود. Hielscher تامین تجهیزات سونوگرافی، از مقیاس آزمایشگاهی به اندازه کامل تولید تجاری.

سونو تکه تکه شدن توسط حفره

ورودی از نیروهای مافوق صوت قدرتمند را به مایعات شرایط شدید ایجاد می کند. وقتی سونوگرافی انتشار یک رسانه مایع، امواج مافوق صوت به طور متناوب در فشرده سازی و چرخه حجم (فشار بالا و چرخه فشار کم) منجر شود. در طول چرخه فشار پایین، حباب برقی کوچک در مایع بوجود می آیند. اینها کاویتاسیون حباب بیش از چند چرخه کم فشار رشد تا زمانی که دستیابی به یک اندازه زمانی که آنها می توانند انرژی بیشتری را جذب کند. در این حالت حداکثر انرژی و اندازه حباب، کاویتاسیون ترکیدن حباب با خشونت جذب می شود و به صورت محلی ایجاد شرایط دشوار. با توجه به فروپاشی کاویتاسیون حباب ها، درجه حرارت بسیار بالا تقریبا. 5000K و فشار تقریبی 2000atm به صورت محلی می رسد انفجار باعث جت مایع تا سرعت 280m / s (≈ 1000km / h) می شود. Sono-fragmentation توصیف استفاده از این نیروهای شدید برای تقسیم ذرات به ابعاد کوچکتر در محدوده زیر میکرون و نانو. با یک پردازش پیشرفته، شکل ذرات از زاویه ای به کروی تبدیل می شود که ذرات را با ارزش تر می کند. نتایج حاصل از ضریب زوال بیان شده به صورت ضریب شکست است که به عنوان یک تابع ورودی قدرت، حجم صوتی و اندازه آگلومره ها بیان می شود.
Kusters و همکاران (۱۹۹۴) پراکندگی التراسونیک کمک از آگلومره در رابطه با مصرف انرژی آن مورد بررسی قرار. نتایج محققان "نشان می دهد که روش پراکندگی مافوق صوت به عنوان کارآمد به عنوان تکنیک های سنگ زنی معمولی. عمل صنعتی از پراکندگی مافوق صوت (به عنوان مثال پروب بزرگتر ، توان عملیاتی به طور مداوم از تعلیق) ممکن است این نتایج را تغییر دهید تا حدودی ، اما بیش از همه انتظار می رود که مصرف انرژی خاص دلیلی برای انتخاب این comminutron نیست تکنیک بلکه توانایی آن برای تولید ذرات بسیار خوب (زیر میکرون) است. [Kusters و همکاران ۱۹۹۴] به خصوص برای فرسایش پودر مانند سیلیس یا زیرکونیا، انرژی خاص مورد نیاز در هر توده پودر واحد به میزان کمتری بدست سنگ زنی اولتراسونیک تر از روش سنگ زنی معمولی پیدا شد. امواج فراصوت ذرات نه تنها با فرز و سنگ زنی، بلکه با پرداخت مواد جامد تاثیر می گذارد. در نتیجه، کرویت بالای ذرات می توان به دست آورد.

سونو تکه تکه شدن برای تبلور نانومواد

"در حالی که شکی نیست که برخورد بین ذره ای در دوغاب از کریستال مولکولی تحت تابش با سونوگرافی رخ می دهد وجود دارد، آنها منبع غالب از تکه تکه شدن است. در مقابل به کریستال مولکولی، ذرات فلزی توسط امواج ضربه ای به طور مستقیم آسیب دیده نیست و می تواند تنها با (نادر اما بسیار) شدید تر برخورد بین ذره ای تحت تاثیر قرار. تغییر در مکانیسم غالب برای فراصوت از پودر فلز در مقابل دوغاب آسپرین برجسته تفاوت در خواص ذرات فلزی چکش خوار و کریستال مولکولی، اغلب ". [Zeiger / Suslick 2011، 14532]

Sonofragmentation ذرات آسپرین [Zeiger / Suslick 2011]

Gopi و همکاران (۲۰۰۸) در مورد بررسی ساخت ذرات سرامیکی submicrometer با خلوص بالا (عمدتا در محدوده زیر ۱۰۰ نانومتر) از خوراک به اندازه میکرومتر (به عنوان مثال ، 70-80 μm) با استفاده از سونوگرافی. آنها مشاهده تغییر قابل توجهی در رنگ و شکل ذرات سرامیکی آلومینا به عنوان یک نتیجه از سونو پراکندگی. ذرات در میکرون ، زیر میکرون و نانو اندازه محدوده را می توان به راحتی توسط فراصوت قدرت بالا به دست آمده است. Sphericity ذرات با افزایش زمان ماند در میدان آکوستیک افزایش یافته است.

پراکندگی در سورفاکتانت

با توجه به شکستگی ذرات مافوق صوت موثر، استفاده از سورفاکتانت برای جلوگیری از deagglomeration از زیر میکرون و ذرات در اندازه نانو به دست آمده، ضروری است. اندازه ذرات کوچکتر، بالاتر نسبت apect از سطح، که باید با سورفاکتانت پوشش داده شود تا آنها را در تعلیق و برای جلوگیری از coagualation ذرات (تراکم). استفاده از امواج فراصوت می گذارد در اثر پراکنده کردن: به طور همزمان به سنگ زنی و تکه تکه شدن، فراصوت پراکنده قطعات ذرات دانه ای با سورفاکتانت به طوری که تراکم بارها او ذرات (تقریبا) به طور کامل اجتناب نانو.

تولید صنعتی

برای خدمت به بازار با نانو مواد با کیفیت بالا که ویژگی های فوق العاده ای را بیان می کند، تجهیزات پردازش قابل اعتماد مورد نیاز است. اولتراسونیکاتورها تا 16 کیلو وات به ازای هر واحد که خوشه بندی می شوند، امکان پردازش حجم جریان های نامحدود را فراهم می کند. با توجه به مقیاس پذیری کاملا خطی فرآیندهای اولتراسونیک، کاربردهای اولتراسونیک می توانند بدون آزمایش ریسک در آزمایشگاه آزمایش شوند، بهینه شده در مقیاس پایه و بدون نیاز به خط مشی در خط تولید. همانطور که اندازه گیری اولتراسونیک به فضای بزرگ نیاز ندارد، می توان آن را حتی به جریان های جریان موجود اضافه کرد. این عملیات آسان است و می تواند از طریق کنترل از راه دور کنترل و اجرا شود، در حالی که تعمیر و نگهداری یک سیستم اولتراسونیک تقریبا غیر قابل کنترل است.

توزیع اندازه ذرات و تصاویر SEM از آلیاژ مبتنی بر Bi2Te3 قبل و بعد از فرز مافوق صوت. علي – توزیع اندازه ذرات ؛ ب – تصویر SEM قبل از فرز اولتراسونیک; ج – تصویر SEM پس از فرز مافوق صوت برای 4 ساعت; د – تصویر SEM پس از فرز مافوق صوت برای 8 ساعت.
منبع: Marquez گارسیا و همکاران ۲۰۱۵.

ادبیات/منابع