Nanomateriaalien (nanohiukkasten) ultraäänidispersio
Nanomateriaaleista on tullut olennainen osa niinkin erilaisia tuotteita kuin korkean suorituskyvyn materiaaleja, aurinkovoiteita, suorituskykypinnoitteita tai muovikomposiitteja. Ultraäänikavitaatiota käytetään nanokokoisten hiukkasten hajottamiseen nesteiksi, kuten vedeksi, öljyksi, liuottimiksi tai hartseiksi.
Nanohiukkasten ultraäänidispersio
Soveltaminen Nanohiukkasten ultraäänidispersio on moninaisia vaikutuksia. Ilmeisin on materiaalien dispergointi nesteisiin hiukkasten agglomeraattien rikkomiseksi. Toinen prosessi on ultraäänen käyttö aikana hiukkasten synteesi tai saostuminen. Yleensä tämä johtaa pienempiin hiukkasiin ja lisääntyneeseen koon tasaisuuteen. ultraääni kavitaatio Parantaa materiaalinsiirtoa myös hiukkaspinnoilla. Tätä vaikutusta voidaan käyttää pinnan parantamiseen toiminnallisuus materiaaleista, joilla on suuri ominaispinta-ala.
Nanomateriaalien dispergointi ja koon pienentäminen
Nanomateriaalit, kuten metallioksidit, nanosavet tai hiilinanoputket yleensä agglomeroituu, kun se sekoitetaan nesteeseen. Tehokkaat deagglomerointi- ja Purkamalla tarvitaan sidosvoimien voittamiseksi jauheen kostuttamisen jälkeen. Agglomeraattirakenteiden ultraäänihajoaminen vesipitoisissa ja ei-vesipitoisissa suspensioissa mahdollistaa nanokokoisten materiaalien täyden potentiaalin hyödyntämisen. Tutkimukset vaihtelevan kiintoainepitoisuuden omaavien nanohiukkasagglomeraattien erilaisilla dispersioilla ovat osoittaneet ultraäänen huomattavan edun verrattuna muihin tekniikoihin, kuten roottorin staattorisekoittimiin (esim. ultraturrax), mäntähomogenisaattoreihin tai märkäjyrsintämenetelmiin, kuten helmimyllyihin tai kolloidimyllyihin. Hielscherin ultraäänijärjestelmiä voidaan käyttää melko suurilla kiintoainepitoisuuksilla. Esimerkiksi: Piidioksidi Rikkoutumisnopeuden todettiin olevan riippumaton kiinteä pitoisuus jopa 50% painon mukaan. Ultraääntä voidaan käyttää korkean pitoisuuden master-erien dispergointiin - matalan ja korkean viskositeetin nesteiden käsittelyyn. Tämä tekee ultraäänestä hyvän käsittelyratkaisun maaleille ja pinnoitteille, jotka perustuvat erilaisiin väliaineisiin, kuten veteen, hartsiin tai öljyyn.
ultraääni homogenisaattori UP400St nanodispersioiden osalta
ultraääni kavitaatio
Dispersio ja deagglomeraatio ultraäänellä ovat seurausta ultraäänikavitaatiosta. Kun nesteitä altistetaan ultraäänelle, nesteeseen leviävät ääniaallot johtavat vuorotellen korkeapaineisiin ja matalapaineisiin sykleihin. Tämä kohdistaa mekaanista rasitusta yksittäisten hiukkasten välisiin vetovoimatekijöihin. ultraääni kavitaatio nesteissä aiheuttaa nopeita nestesuihkuja, joiden nopeus on jopa 1000 km / h (noin 600 mph). Tällaiset suihkut painavat nestettä korkeassa paineessa hiukkasten välillä ja erottavat ne toisistaan. Pienemmät hiukkaset kiihdytetään nestesuihkujen kanssa ja törmäävät suurilla nopeuksilla. Tämä tekee ultraäänestä tehokkaan keinon dispergointiin, mutta myös Jyrsintä mikronin kokoisia ja alle mikronin kokoisia hiukkasia.
Ultraäänellä avustettu hiukkassynteesi / saostuminen
Nanohiukkasia voidaan tuottaa alhaalta ylöspäin synteesin tai saostumisen avulla. Sonokemia on yksi varhaisimmista tekniikoista, joita käytetään nanokokoisten yhdisteiden valmistamiseen. Suslick alkuperäisessä teoksessaan, sonikoitu Fe (CO)5 joko siistinä nesteenä tai diakliiniliuoksessa ja saatiin 10-20 nm: n kokoisia amorfisia raudan nanohiukkasia. Yleensä ylikyllästetty seos alkaa muodostaa kiinteitä hiukkasia erittäin väkevästä materiaalista. Ultrasonication parantaa esiasteiden sekoittumista ja lisää massansiirtoa hiukkasten pinnalla. Tämä johtaa pienempään hiukkaskokoon ja suurempaan tasaisuuteen.
UIP2000hdT, 2 kW: n tehokas ultraäänilaite SWCNT: n hajottamiseksi.
Surface-funktionalisointi ultraäänellä
Monet nanomateriaalit, kuten metallioksidit, mustesuihkumuste ja väriainepigmentit tai täyteaineet suorituskykyä varten Pinnoitteet, vaativat pinnan funktionalisoinnin. Kunkin yksittäisen hiukkasen koko pinnan funktionalisoimiseksi tarvitaan hyvä dispersiomenetelmä. Dispergoituessaan hiukkasia ympäröi tyypillisesti hiukkasten pintaan vedettyjen molekyylien rajakerros. Jotta uudet funktionaaliset ryhmät pääsevät hiukkaspinnalle, tämä rajakerros on hajotettava tai poistettava. Ultraäänikavitaatiosta johtuvat nestemäiset suihkut voivat saavuttaa jopa 1000 km / h nopeuden. Tämä jännitys auttaa voittamaan vetovoimat ja kuljettaa funktionaaliset molekyylit hiukkasten pinnalle. IN Sonokemia, tätä vaikutusta käytetään dispergoitujen katalyyttien suorituskyvyn parantamiseen.
Ultrasonication ennen hiukkaskoon mittausta
Näytteiden ultrasonication parantaa hiukkaskoon tai morfologian mittauksen tarkkuutta. Uusi SonoStep yhdistää ultraäänen, sekoittamisen ja näytteiden pumppauksen kompaktiin rakenteeseen. Sitä on helppo käyttää ja sitä voidaan käyttää sonikoitujen näytteiden toimittamiseen analyyttisiin laitteisiin, kuten hiukkaskoon analysaattoreihin. Voimakas sonikaatio auttaa hajottamaan agglomeroituja hiukkasia, mikä johtaa johdonmukaisempiin tuloksiin.Klikkaa tästä lukeaksesi lisää!
Ultraäänikäsittely laboratorio- ja tuotantomittakaavassa
Ultraääniprosessorit ja virtaussolut deagglomeraatioon ja dispersioon ovat saatavilla Laboratorio ja tuotanto taso. Teollisuusjärjestelmät voidaan helposti jälkiasentaa toimimaan linjassa. Tutkimukseen ja prosessien kehittämiseen suosittelemme UIP1000hd (1,000 wattia).
Hielscher tarjoaa laajan valikoiman ultraäänilaitteita ja lisävarusteita nanomateriaalien tehokkaaseen dispergointiin, esimerkiksi maaleissa, musteissa ja pinnoitteissa.
- Kompaktit laboratoriolaitteet enintään 400 watin teho.
Näitä laitteita käytetään pääasiassa näytteiden valmisteluun tai alustaviin toteutettavuustutkimuksiin, ja ne ovat vuokrattavissa. - 500 ja 1,000 ja 2,000 wattia ultraääniprosessorit, kuten UIP1000hd-sarja, jossa virtauskenno ja erilaiset tehostesarvet ja sonotrodit voi käsitellä suurempia volyymivirtoja.
Tällaisia laitteita käytetään parametrien (kuten: amplitudi, käyttöpaine, virtausnopeus jne.) optimointiin penkki- tai pilottilaitoksen mittakaavassa. - Ultraääniprosessorit 2kW, 4kW, 10kW ja 16kW Ja useiden tällaisten yksiköiden suuremmat klusterit voivat käsitellä tuotantomääriä lähes millä tahansa tasolla.
Penkkilaitteistoja voi vuokrata hyvissä olosuhteissa prosessikokeiden suorittamista varten. Tällaisten kokeiden tulokset voidaan skaalata lineaarisesti tuotantotasolle, mikä vähentää prosessin kehittämiseen liittyviä riskejä ja kustannuksia. Autamme sinua mielellämme verkossa, puhelimitse tai henkilökohtaisesti. Ole hyvä ja löydä Osoitteemme täällätai käytä alla olevaa lomaketta.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Nanomateriaalit – Taustatietoa
Nanomateriaalit ovat materiaaleja, joiden koko on alle 100 nm. Ne etenevät nopeasti maalien, musteiden ja pinnoitteiden formulaatioihin. Nanomateriaalit voidaan jakaa kolmeen laajaan luokkaan: metallioksidit, nanosavet ja hiilinanoputket. Metallioksidin nanohiukkasia ovat nanomittakaavan sinkkioksidi, titaanioksidi, rautaoksidi, ceriumoksidi ja zirkoniumoksidi sekä sekametalliyhdisteet, kuten indium-tinaoksidi ja zirkonium ja titaani, sekä sekametalliyhdisteet, kuten indium-tinaoksidi. Tämä pieni asia vaikuttaa moniin tieteenaloihin, kuten fysiikkaan, Kemia ja biologia. Maaleissa ja pinnoitteissa nanomateriaalit täyttävät maalien ja pinnoitteiden koristeelliset tarpeet (esim. väri ja kiilto), toiminnalliset tarkoitukset (esim. johtavuus, mikrobien inaktivointi) ja parantavat maalien ja pinnoitteiden suojaa (esim. naarmuuntumiskestävyys, UV-stabiilisuus). Erityisesti nanokokoiset metallioksidit, kuten TiO2 ja ZnO tai alumiinioksidi, Ceria ja Piidioksidi ja nanokokoiset pigmentit löytävät sovelluksen uusissa maali- ja pinnoiteformulaatioissa.
Kun aineen koko pienenee, se muuttaa sen ominaisuuksia, kuten väriä ja vuorovaikutusta muiden aineiden, kuten kemiallisen reaktiivisuuden, kanssa. Ominaisuuksien muutos johtuu elektronisten ominaisuuksien muutoksesta. Mennessä hiukkaskoon pienentäminen, materiaalin pinta-ala kasvaa. Tämän vuoksi suurempi prosenttiosuus atomeista voi olla vuorovaikutuksessa muiden aineiden, esimerkiksi hartsimatriisin, kanssa.
Pinnan aktiivisuus on nanomateriaalien keskeinen näkökohta. Taajama ja aggregaatio estävät pinta-alan kosketuksesta muiden aineiden kanssa. Vain hyvin dispergoituneet tai yksidispergoituneet hiukkaset mahdollistavat aineen täyden hyödyllisen potentiaalin hyödyntämisen. Tämän seurauksena hyvä dispergointi vähentää samojen vaikutusten saavuttamiseen tarvittavien nanomateriaalien määrää. Koska useimmat nanomateriaalit ovat edelleen melko kalliita, tämä näkökohta on erittäin tärkeä nanomateriaaleja sisältävien tuoteformulaatioiden kaupallistamisen kannalta. Nykyään monia nanomateriaaleja tuotetaan kuivassa prosessissa. Tämän seurauksena hiukkaset on sekoitettava nestemäisiin formulaatioihin. Tässä useimmat nanohiukkaset muodostavat agglomeraatteja kostutuksen aikana. Erityisesti hiilinanoputket ovat erittäin yhtenäisiä, mikä vaikeuttaa niiden hajottamista nesteiksi, kuten vedeksi, etanoliksi, öljyksi, polymeeriksi tai epoksihartsiksi. Tavanomaiset prosessointilaitteet, kuten leikkaus- tai roottoristaattorisekoittimet, korkeapainehomogenisaattorit tai kolloidi- ja levymyllyt, eivät pysty erottelemaan nanohiukkasia erillisiksi hiukkasiksi. Erityisesti pienille aineille useista nanometreistä pariin mikroniin, ultraäänikavitaatio on erittäin tehokas agglomeraattien, aggregaattien ja jopa primaarien rikkomisessa. Kun ultraääntä käytetään Jyrsintä Korkean pitoisuuden eristä ultraäänikavitaatiosta johtuvat nestesuihkuvirrat saavat hiukkaset törmäämään toisiinsa nopeudella jopa 1000 km / h. Tämä rikkoo van der Waalsin voimat agglomeraateissa ja jopa primaarisissa hiukkasissa.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita sekoitussovelluksiin, dispersioon, emulgointiin ja uuttamiseen laboratorio-, pilotti- ja teollisessa mittakaavassa.