نانوذرات سیلیکا مانند سیلیکا فومد (مانند آئروسل) یک افزودنی به طور گسترده مورد استفاده در صنایع مختلف است. برای به دست آوردن نانوسیلیکای کاملاً کاربردی با ویژگی های مواد مورد نظر، نانو ذرات سیلیس باید به صورت ذرات تک پراکنده داگلومرا شده و توزیع شوند. deagglomeration مافوق صوت ثابت شده است که یک تکنیک بسیار کارآمد و قابل اعتماد برای توزیع نانوسیلیکا به طور یکنواخت به عنوان ذرات تک پراکنده در تعلیق.

نانوسیلیکا – ویژگی ها و کاربردها

سیلیکا (سیلیس_H2S) و به خصوص نانوذرات سیلیکا (Si-NPs) افزودنی های رایج در بسیاری از صنایع هستند. ذرات سیلیس در اندازه نانو سطح بسیار بزرگی را ارائه می دهند و ویژگی های ذرات منحصر به فردی را بیان می کنند که در بسیاری از صنایع برای مقاصد مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، خواص مواد منحصر به فرد SiO به اندازه نانو_H2S به منظور تقویت (نانو)کامپوزیت، بتن و مواد دیگر اعمال می شود. نمونه ها پوشش های مبتنی بر نانوسیلیکا هستند که خواص ضد آتش یا شیشه ای پوشش داده شده با نانوسیلیکا را ارائه می دهد که در نتیجه خواص ضدفلکتیو را به دست می آورد. در صنعت ساختمان و ساختمان، از دود سیلیکا (میکروسیلیکا) و نانوسیلیکا به عنوان مواد بسیار پوزولانیک استفاده می شود که برای افزایش قابلیت کار و همچنین خواص مکانیکی و دوام بتن استفاده می شود. هنگامی که دود سیلیس و نانوسیلیکا مقایسه می شوند، SiO نانوساختار_H2S پوزولان در مرحله اولیه فعال تر از دود سیلیس از نانوسیلیکا ارائه می دهد به طور قابل توجهی بزرگتر سطح خاص و ظرافت. سطح بزرگتر ارائه می دهد سایت های بیشتری برای واکنش با بتن و کمک به طور خاص به میکرو ساختار بتن بهبود یافته با اقدام به عنوان یک هسته. قابلیت ترامد گاز که شاخصی برای دوام بتن است، در بتنی که با نانو سیلیس تقویت می شود در مقایسه با بتن حاوی دود سنتی سیلیس بهبود می یافت.
در زیست پزشکی و علم زندگی، SiO_H2S نانوذرات به طور گسترده ای برای کاربردهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرند از آنجا که سطح بالا، زیست سازش پذیری عالی، و اندازه منافذ قابل تنظیم نانوسیلیکا ارائه می دهد طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی جدید از جمله تحویل دارو و ترانوستیک.

نمودار نشان می دهد توزیع اندازه ذرات نانو سیلیس قبل از (منحنی سبز) و پس از (منحنی قرمز) پراکنده مافوق صوت.

Deagglomeration مافوق صوت و پراکنده نانو سیلیس

اصل کار deagglomeration مافوق صوت و پراکنده بر اساس اثرات حفره مافوق صوت تولید شده است, علمی به عنوان حفره صوتی شناخته شده. استفاده از سونوگرافی با قدرت بالا، فرکانس پایین در مایعات یا دوغاب ها می تواند باعث حفره صوتی و در نتیجه شرایط شدید، که به صورت محلی به عنوان فشارها و دماهای بسیار بالا رخ می دهد، و میکرواستریم با جت های مایع تا 280m/s. این اثرات شدید فیزیکی و مکانیکی حفره مافوق صوت باعث فرسایش در سطح ذرات و همچنین خرد شدن ذرات از طریق برخورد بین ذرات می شود. این نیروهای شدید از حفره مافوق صوت / صوتی را فراصوت یک روش بسیار کارآمد و قابل اعتماد برای deagglomeration و پراکنده شدن ذرات در اندازه نانو آوچ به عنوان نانو سیلیس، نانولوله ها و دیگر مواد نانو.

توزیع اندازه ذرات از نانو سیلیکا فوق صوت deagglomerated (با استفاده از Hielscher UP400St مافوق صوت) در آب (a) 1 wt٪, (ب) 2 wt٪, (ج) 5 wt٪, و (د) 10 wt٪ Aerosil 200 در فواصل زمانی مختلف.
مطالعه و نمودار: Vikash 2020.

پردازش مافوق صوت از سیلیس با غلظت جامد بالا و در مایعات سکو

پراکنده کردن نانوذرات در غلظت های پایین در حال حاضر چالش برانگیز است از آنجا که نیروهای پیوند شیمیایی مانند پیوندهای یونی، پیوندهای کوالانس، پیوندهای هیدروژنی، و تعاملات ون در والز باید غلبه کنند. با افزایش غلظت نانوذرات، به عنوان مانند ذرات نانو سیلیس، برهم کنش شیمیایی بین نانوذرات نیز به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این بدان معنی است که یک تکنیک پراکنده قدرتمند ضروری است به منظور به دست آوردن نتایج خوب، طولانی مدت پراکنده پایدار است. پخش کننده های مافوق صوت به عنوان روش پراکنده قابل اعتماد و بسیار موثر استفاده می شود, که به راحتی قادر به پردازش دوغاب با ویسکوزیته های بالا و حتی خمیر با غلظت جامد بسیار بالا. قابلیت پردازش دوغاب با بارهای جامد بالا از نانو ذرات تبدیل فراصوت به فن آوری پراکنده ترجیح داده شده برای نانو مواد.
Ultrasonicators صنعتی Hielscher می تواند دوغاب یا خمیر خود را در راکتور مداوم در خط تا زمانی که می توان آن را از طریق پمپ تغذیه پردازش.

تولید مافوق صوت نانوفلوئیدهای سیلیس

مدراگون و همکاران (2012) نانوفلوئیدهای سیلیس تهیه شده توسط پراکنده کردن نانوذرات سیلیس در آب تزویر با استفاده از کاوشگر نوع مافوق صوت UP400S. به منظور تولید نانو مایعات پایدار سیلیکا با محتوای جامد خاص (به عنوان معنی، 20٪)، با ویسکوزیته پایین و مانند رفتار مایع، در یک درمان انرژی بالا با یک کاوشگر سونوگرافی به مدت 5 دقیقه، رسانه های پایه (pH ارزش بالاتر از 7) و بدون اضافه کردن نمک تشکیل شده است. پراکنده شدن مافوق صوت منجر به نانوفلوئیدهای با ویسکوزیته پایین شد. نانوفلوئیدهای آماده مافوق صوت مانند مایع رفتار می کردند و با 20٪ از بارگذاری جامد در یک زمان بسیار کوتاه به لطف پراکنده خوب به دست آمده با فراصوت آماده شد.
"از تمام روش های پراکنده در دسترس، پراکنده شدن با پروب های مافوق صوت به عنوان یکی از موثرترین تایید شده است." (Modragon et al., 2012)
Petzold و همکاران (2009) به همان نتیجه گیری برای deagglomeration از پودر آئروسل پیدا کردن که کاوشگر مافوق صوت موثرترین سیستم پراکنده با توجه به انرژی بسیار متمرکز اعمال شده است.

امواج فراصوت برای Deagglomeration و پراکنده از نانوذرات سیلیس

هنگامی که نانو سیلیس در کاربردهای صنعتی، تحقیق یا علم مواد مورد استفاده قرار می گیرد، ایمود پودر سیلیس خشک در یک فاز مایع گنجانیده می شود. پراکنده شدن نانو سیلیس نیاز به یک تکنیک پراکنده سازی قابل اعتماد و مؤثر دارد که انرژی کافی را برای داگلومرا کردن ذرات سیلیس واحد اعمال می کند. امواج فراصوت به خوبی به عنوان پراکنده کننده قدرتمند و قابل اعتماد شناخته شده, بنابراین مورد استفاده برای deagglomerate و توزیع مواد مختلف مانند سیلیس, نانولوله, گرافن, مواد معدنی و بسیاری از مواد دیگر به طور همگن به یک فاز مایع.

Hielscher Ultrasonics طرح ، تولید و توزیع با عملکرد بالا پخش مافوق صوت برای هر نوع همگن سازی و deagglomeration برنامه های کاربردی. هنگامی که آن را به تولید نانو پراکنده می آید, کنترل فراصوت دقیق و درمان مافوق صوت قابل اعتماد از تعلیق نانوذرات ضروری است به منظور به دست آوردن محصولات با عملکرد بالا.
پردازنده های Hielscher Ultrasonics به شما کنترل کامل بر تمام پارامترهای پردازش مهم مانند ورودی انرژی، شدت مافوق صوت، دامنه، فشار، دما و زمان حفظ و نگهداری. در نتیجه، شما می توانید پارامترها را با شرایط بهینه سازی شده تنظیم کنید که متعاقباً منجر به پراش نانو با کیفیت بالا مانند دوغاب های نانوسیلیکا می شود.
برای هر حجم / ظرفیت: Hielscher ارائه می دهد ultrasonicators و نمونه کارها گسترده ای از لوازم جانبی. این اجازه می دهد تا برای پیکربندی سیستم مافوق صوت ایده آل برای برنامه شما و ظرفیت تولید. از ویال های کوچک حاوی چند میلی لیتر به جریان حجم بالا از هزاران گالن در ساعت، Hielscher ارائه می دهد راه حل مناسب مافوق صوت برای روند خود را.
نیرومندی: سیستم های مافوق صوت ما قوی و قابل اعتماد هستند. همه Hielscher ultrasonicators برای 24/7/365 عمل ساخته شده و نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار کمی.
کاربر دوستی: نرم افزار استادانه از دستگاه های مافوق صوت ما اجازه می دهد تا قبل از انتخاب و صرفه جویی در تنظیمات فراصوت برای فراصوت ساده و قابل اعتماد. منوی شهودی به راحتی از طریق یک صفحه نمایش لمسی رنگی دیجیتال قابل دسترسی است. کنترل مرورگر از راه دور اجازه می دهد تا شما را به کار و نظارت از طریق هر مرورگر اینترنت. ضبط خودکار داده ها پارامترهای فرایند هر گونه فراصوت اجرا بر روی کارت SD ساخته شده را نجات می دهد.
بهره وری انرژی عالی: هنگامی که در مقایسه با فن آوری های پراکنده جایگزین, Ultrasonicators Hielscher برتری با بهره وری انرژی برجسته و نتایج برتر در توزیع اندازه ذرات.

نمودار نشان می دهد مزیت قابل توجهی از پراکنده مافوق صوت از سیلیس با Hielscher UIP1000 زمانی که در مقایسه با فوق العاده turrax. امواج فراصوت نیاز به انرژی کمتر و رسیدن به اندازه ذرات به شدت کوچکتر از سیلیس.

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