Deagglomeration التراسونیک نانوذرات سیلیس

نانوذرات سیلیس مانند سیلیس دود شده (مانند آئروسیل) افزودنی پرکاربرد در صنایع مختلف هستند. به منظور به دست آوردن نانوسیلیس کاملا کاربردی با ویژگی های مواد مورد نظر، نانوذرات سیلیس باید از بین رفته و به صورت ذرات تک پراکنده توزیع شوند. ثابت شده است که deagglomeration مافوق صوت یک روش بسیار کارآمد و قابل اعتماد برای توزیع نانوسیلیس به طور یکنواخت به عنوان ذرات تک پراکنده در یک سیستم تعلیق.

نانوسیلیس – ویژگی ها و کاربردها

سیلیس (SiO_H2S) و به ویژه نانوذرات سیلیس (Si-NPs) افزودنی های رایج در بسیاری از صنایع هستند. ذرات سیلیس با 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 اهداف مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، خواص منحصر به فرد مواد SiO با اندازه نانو_H2S به منظور تقویت (نانو) کامپوزیت ها، بتن و سایر مواد استفاده می شود. به عنوان مثال پوشش های مبتنی بر نانوسیلیس هستند که خواص نسوز را ارائه می دهند یا شیشه ای که با نانوسیلیس پوشش داده شده است که در نتیجه خواص ضد انعکاس پیدا می کند. در صنعت ساختمان و ساختمان، از دوده سیلیس (میکروسیلیس) و نانوسیلیس به عنوان ماده بسیار پوزولانی استفاده می شود که برای افزایش کارایی و همچنین خواص مکانیکی و دوام بتن استفاده می شود. هنگامی که دود سیلیس و نانوسیلیس با هم مقایسه می شوند، نانوساختار SiO_H2S پوزولان در مراحل اولیه فعال تر از دود سیلیس است زیرا نانوسیلیس سطح خاص و ظرافت بسیار بیشتری را ارائه می دهد. مساحت سطح بزرگتر مکان های بیشتری را برای واکنش با بتن ارائه می دهد و به طور خاص با عمل به عنوان یک هسته به ریزساختار بتنی بهبود یافته کمک می کند. نفوذپذیری گاز که شاخصی برای دوام بتن است، در بتن تقویت شده با نانوسیلیس در مقایسه با بتن حاوی دوده سیلیس سنتی بهبود می یابد.
در زیست پزشکی و علوم زیستی، SiO_H2S نانوذرات به طور گسترده ای برای کاربردهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرند زیرا سطح بالا، زیست سازگاری عالی و اندازه منافذ قابل تنظیم نانوسیلیس طیف گسترده ای از کاربردهای جدید از جمله دارورسانی و درمان را ارائه می دهد.

نمودار توزیع اندازه ذرات نانو سیلیس را قبل از (منحنی سبز) و بعد از (منحنی قرمز) پراکندگی اولتراسونیک نشان می دهد.

التراسونیک Deagglomeration و پراکندگی نانو سیلیس

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

توزیع اندازه ذرات نانو سیلیکا deagglomerated مافوق صوت (با استفاده از Hielscher UP400St ultrasonicator) در آب (الف) 1 وزنی ، (ب) 2 وزنی ، (ج) 5 درصد وزنی و (د) 10 درصد وزنی آئروسیل 200 در فواصل زمانی مختلف.
مطالعه و نمودارها: Vikash 2020.

پردازش اولتراسونیک سیلیس با غلظت های جامد بالا و در مایعات چسبناک

پراکندگی نانوذرات در غلظت های پایین در حال حاضر یک چالش برانگیز است زیرا باید بر نیروهای پیوند شیمیایی مانند پیوندهای یونی، پیوندهای کووالانسی، پیوندهای هیدروژنی و برهمکنش های واندروالس غلبه کرد. با افزایش غلظت نانوذرات، به عنوان مثال، نانوذرات سیلیس، برهمکنش شیمیایی بین نانوذرات نیز به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این بدان معناست که یک تکنیک پراکندگی قدرتمند برای به دست آوردن نتایج پراکندگی پایدار خوب و طولانی مدت ضروری است. پراکنده کننده های التراسونیک به عنوان روش پراکندگی قابل اعتماد و بسیار کارآمد استفاده می شود که به راحتی قادر به پردازش دوغاب با ویسکوزیته بالا و حتی خمیرهایی با غلظت جامد بسیار بالا هستند. قابلیت پردازش دوغاب با بارهای جامد بالا از نانو ذرات، فراصوت را به فناوری پراکندگی ترجیحی برای نانو مواد تبدیل می کند.
مافوق صوت صنعتی Hielscher می تواند دوغاب خود را پردازش و یا خمیر در یک راکتور مداوم در خط تا زمانی که می توان آن را از طریق یک پمپ تغذیه می شود.

تولید التراسونیک نانوسیالات سیلیس

Modragon و همکاران (2012) نانوسیالات سیلیس تهیه شده با پراکندگی نانوذرات سیلیس در آب مقطر با استفاده از پروب نوع ultrasonicator UP400S. به منظور تولید نانوسیالات سیلیسی پایدار با مقدار جامد معین (یعنی 20 درصد)، با ویسکوزیته پایین و رفتار مایع مشابه، شامل تیمار با انرژی بالا با پروب فراصوت به مدت 5 دقیقه، محیط های پایه (مقادیر pH بالاتر از 7) و بدون افزودن نمک است. پراکندگی اولتراسونیک منجر به نانوسیالات با ویسکوزیته پایین شد. نانوسیالات التراسونیک آماده مانند مایع رفتار و با 20٪ از بارگذاری جامد در مدت زمان بسیار کوتاه به لطف پراکندگی خوب به دست آمده با فراصوت آماده شد.
"از بین تمام روش های پراکندگی موجود، پراکندگی با کاوشگرهای اولتراسونیک به عنوان موثرترین روش تایید شده است." (مودراگون و همکاران ، 2012)
Petzold و همکاران (2009) به همین نتیجه برای deagglomeration پودر Aerosil رسیدند و دریافتند که پروب اولتراسونیک به دلیل انرژی بسیار متمرکز اعمال شده، موثرترین سیستم پراکندگی است.

مافوق صوت برای Deagglomeration و پراکندگی نانوذرات سیلیس

هنگامی که نانو سیلیس در کاربردهای صنعتی، تحقیقات یا علوم مواد استفاده می شود، پودر سیلیس خشک باید در یک فاز مایع گنجانده شود. پراکندگی نانوسیلیس به یک تکنیک پراکندگی قابل اعتماد و موثر نیاز دارد که انرژی کافی را برای گلوگلومره زدایی ذرات منفرد سیلیس اعمال می کند. مافوق صوت به خوبی به عنوان پراکنده کننده های 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 همگن به یک فاز مایع.

Hielscher Ultrasonics طراحی، تولید و توزیع پراکنده کننده های مافوق صوت با کارایی بالا برای هر نوع برنامه های کاربردی همگن سازی و deagglomeration. هنگامی که آن را به تولید نانو پراکندگی می آید، کنترل فراصوت دقیق و درمان مافوق صوت قابل اعتماد از تعلیق نانوذرات به منظور به دست آوردن محصولات با کارایی بالا ضروری است.
پردازنده های Hielscher Ultrasonics به شما کنترل کامل بر تمام پارامترهای پردازش مهم مانند ورودی انرژی، شدت اولتراسونیک، دامنه، فشار، دما و زمان نگهداری. بدین ترتیب، می توانید پارامترها را در شرایط بهینه تنظیم کنید، که متعاقبا منجر به پراکندگی نانو با کیفیت بالا مانند دوغاب نانوسیلیس می شود.
برای هر حجم / ظرفیت: Hielscher ارائه می دهد ultrasonicators و مجموعه گسترده ای از لوازم جانبی. این امکان پیکربندی سیستم اولتراسونیک ایده آل را برای کاربرد و ظرفیت تولید شما فراهم می کند. از ویال های کوچک حاوی چند میلی لیتر به جریان های حجم بالا از هزاران گالن در ساعت، Hielscher ارائه می دهد راه حل اولتراسونیک مناسب برای فرآیند شما.
نیرومندی: سیستم های اولتراسونیک ما قوی و قابل اعتماد هستند. همه مافوق صوت Hielscher برای عملیات 24/7/365 ساخته شده و نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار کمی دارند.
کاربر پسند بودن: نرم افزار شرح داده شده از دستگاه های اولتراسونیک ما اجازه می دهد تا پیش انتخاب و صرفه جویی در تنظیمات فراصوت برای فراصوت ساده و قابل اعتماد. منوی بصری به راحتی از طریق یک صفحه نمایش لمسی رنگی دیجیتال قابل دسترسی است. کنترل مرورگر از راه دور به شما امکان می دهد از طریق هر مرورگر اینترنتی کار و نظارت کنید. ضبط خودکار داده ها باعث صرفه جویی در پارامترهای فرآیند هر فراصوت در حال اجرا بر روی یک کارت SD ساخته شده است.
بهره وری انرژی عالی: هنگامی که در مقایسه با فن آوری های پراکندگی جایگزین، مافوق صوت Hielscher برتری با بهره وری انرژی برجسته و نتایج برتر در توزیع اندازه ذرات.

نمودار نشان می دهد مزیت قابل توجهی از پراکندگی مافوق صوت سیلیس با Hielscher UIP1000 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 نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد: