Nanomateriaalien ultraäänidispersio (nanohiukkaset)
Nanomateriaaleista on tullut olennainen osa niinkin erilaisia tuotteita kuin suorituskykyiset materiaalit, aurinkosuojat, suorituskykypinnoitteet tai muovikomposiitteja. Ultraäänikavitaatiota käytetään nanokokoisten hiukkasten hajottamiseen nesteiksi, kuten veteen, öljyyn, liuottimiksi tai harkoiksi.
Nanohiukkasten ultraäänidispersio
Soveltaminen Nanohiukkasten ultraäänidispersio on moninaisia vaikutuksia. Ilmeisin on materiaalien leviäminen nesteisiin jotta hiukkasten agglomeraatit hajoisivat. Toinen prosessi on ultraäänen käyttö vuoden aikana hiukkasen synteesi tai saostuminen. Yleensä tämä johtaa pienempiin hiukkasiin ja suurempaan koon tasaisuuteen. Ultraääni kavitaatio parantaa materiaalin siirtoa myös hiukkasilla. Tätä vaikutusta voidaan käyttää pinnan parantamiseen functionalization materiaaleista, joilla on suuri ominaispinta-ala.
Nanomateriaalien hajottaminen ja koon pienentäminen
Nanomateriaalit, esim. Metallioksidit, nanoklaudet tai hiilinanoputket yleensä agglomeroidaan sekoitettaessa nesteeseen. Tehokkaat välineet deagglomerating ja hajotus tarvitaan liimausvoimien voittamiseksi, kun jauhe on kastettu. Agglomeraattorakenteiden ultraääninen hajoaminen vesipitoisissa ja ei-vesipitoisissa suspensioissa mahdollistaa nanosidemateriaalien täyden potentiaalin hyödyntämisen. Erilaisten nanorakenteisten agglomeraattien vaihtelevien kiinteiden pitoisuuksien erilaisissa dispersioissa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet huomattavan etuna ultraäänen suhteessa muihin tekniikoihin, kuten roottorin staattorisekoittimiin (esim. Ultra-turrax), mäntähomogenisaattoreihin tai märkäjyrsintämenetelmiin, esim. Helmimyllyihin tai kolloidimyllyihin . Hielscherin ultraäänilaitteita voidaan käyttää melko suurilla kiintoainepitoisuuksilla. Esimerkiksi piidioksidi rikkoutumisnopeuden todettiin olevan riippumaton kiinteä pitoisuus jopa 50% painon mukaan. Ultrasoundia voidaan soveltaa korkean pitoisuuden master-erän hajottamiseen - matalien ja korkean viskositeetin omaavien nesteiden käsittelyyn. Tämä tekee maaleista ja pinnoitteista erittäin hyvän käsittelyratkaisun, joka perustuu erilaisiin väliaineisiin, kuten veteen, hartsiin tai öljyyn.
Ultrasonic homogenisaattori UP400St nanospergointia
Ultraääni kavitaatio
Ultrasonication dispergoituminen ja deagglomeration ovat seurausta ultraäänikavitaatiosta. Kun nesteitä altistetaan ultraäänelle, nesteeseen etenevät ääniaallot johtavat vaihteleviin korkeapaineisiin ja matalapaineisiin sykleihin. Tämä koskee mekaanista rasitusta yksittäisten hiukkasten houkuttimista. Ultraääni kavitaatio nesteissä aiheuttaa nopeita nestemäisiä suihkukoneita jopa 1000km / h (noin 600mph). Tällaiset suuttimet puristavat nestettä suurissa paineissa hiukkasten välillä ja erottavat ne toisistaan. Pienemmät hiukkaset kiihdytetään nestemäisten suihkun avulla ja törmäävät suurilla nopeuksilla. Tämä tekee ultraäänestä tehokkaan keinon dispergointia varten jyrsintä mikronikokoisia ja sub-mikronikokoisia hiukkasia.
Ultrasonically Assisted Particle Synthesis / Saostuminen
Nanopartikkeleita voidaan tuottaa alhaalta ylöspäin synteesin tai saostumisen avulla. Sonokemia on yksi aikaisimmista tekniikoista, joita käytetään nanosyyttiyhdisteiden valmistamiseen. Kestävät hänen alkuperäisessä työssäan sonicated Fe (CO)5 joko siistinä nesteinä tai deakkliliuoksena ja saatiin 10-20 nm: n kokoisia amorfisia raudan nanopartikkeleita. Yleensä ylikyllästetty seos alkaa muodostaa kiinteitä partikkeleita erittäin tiivistetystä materiaalista. Ultrasonication parantaa esikursoreiden sekoittumista ja lisää massansiirtoa hiukkasen pinnalle. Tämä johtaa pienempään hiukkaskokoon ja suurempaan yhdenmukaisuuteen.
UIP2000hdT, 2kW tehokas ultraäänilaite SWCNT: n hajottamista.
Pintafunktiointi ultraäänen avulla
Monet nanomateriaalit, kuten metallioksidit, mustesuihkumuste ja väriainepigmentit tai täyteaineet suorituskykyyn pinnoitteet, vaativat pintafunkcionalisointia. Jokaisen yksittäisen hiukkasen täydellisen pinnan funktionalisoimiseksi tarvitaan hyvä dispersiomenetelmä. Hajaantuneena, hiukkaset ympäröivät tyypillisesti hiukkasen pinnalle kiinnitettyjen molekyylien rajakerros. Jotta uudet toiminnalliset ryhmät pääsisivät hiukkasen pintaan, tämä rajakerros on hajotettava tai poistettava. Ultraääni kavitaation aiheuttamat nestemäiset suihkut voivat saavuttaa jopa 1000 km / h nopeudet. Tämä jännitys auttaa voittamaan houkuttelevat voimat ja kantaa funktionaaliset molekyylit hiukkasen pinnalle. Sisään sonokemian, tätä vaikutusta käytetään parantamaan dispergoitujen katalyyttien suorituskykyä.
Ultrasonication ennen partikkelikokoa
Näytteiden ultrasonication parantaa partikkelikoon tai morfologian mittauksen tarkkuutta. Uusi SonoStep yhdistää ultraäänen, sekoittamisen ja näytteiden pumppauksen kompaktiin muotoiluun. Se on helppokäyttöinen ja sitä voidaan käyttää tuottamaan sonikoituja näytteitä analyyttisiin laitteisiin, kuten hiukkaskokoanalysaattoreihin. Voimakas sonikointi auttaa hajottamaan agglomeroidut hiukkaset, mikä johtaa johdonmukaisempaan tulokseen.Klikkaa tästä lue lisää!
Ultraäänikäsittely Lab- ja tuotantovaiheille
Ultraääniprosessoreita ja virtaussoluja purkautumista ja dispersioita varten ovat käytettävissä laboratorio ja tuotanto taso. Teollisuusjärjestelmiä voidaan helposti jälkiasentaa toimimaan sisäisesti. Tutkimukselle ja prosessien kehittämiselle suosittelemme UIP1000hd (1 000 wattia).
Hielscher tarjoaa laajan valikoiman ultraäänilaitteita ja lisävarusteita nanomateriaalien tehokkaaseen hajoamiseen, esim. Maaleissa, musteissa ja pinnoitteissa.
- Pienikokoiset laboratoriolaitteet enintään 400 wattia tehoa.
Näitä laitteita käytetään pääasiassa näytteenvalmistukseen tai alustaviin toteutettavuustutkimuksiin ja ne ovat vuokrattavissa. - 500 ja 1000 ja 2000 wattit ultraääniprosessorit kuten UIP1000hd asetettu virtaussolulla ja erilaisilla tehostussarvet ja sonotrodes voi käsitellä suurempia volyymivirtoja.
Tämän tyyppisiä laitteita käytetään parametrien optimointiin (kuten amplitudi, käyttöpaine, virtaus jne.) Penkki- tai koelaitteiston mittakaavassa. - Ultrasonic prosessorit 2kW, 4kW, 10kW ja 16kW ja useampien tällaisten yksiköiden suuremmat klusterit voivat käsitellä tuotantovolyymivirtoja lähes kaikilla tasoilla.
Penkki alkuun laitteet on vuokrattavissa hyvissä olosuhteissa ajaa prosessi tutkimuksissa. Tällaisten kokeiden tuloksia voidaan skaalata lineaarisesti tuotantotasolle – mikä vähentää prosessin kehittämiseen liittyviä riskejä ja kustannuksia. Autamme sinua mielellämme verkossa, puhelimessa tai henkilökohtaisesti. Ole hyvä ja löydä osoitteemme täällä, tai käytä alla olevaa lomaketta.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
nanomateriaalit – Taustatieto
Nanomateriaalit ovat alle 100 nm: n kokoisia materiaaleja. Ne edistyvät nopeasti maalien, musteiden ja pinnoitteiden formulaatioihin. Nanomateriaalit kuuluvat kolmeen laajaan luokkaan: metallioksidit, nanoklaudet ja hiilinanoputket. Metallioksidit nanopartikkelit sisältävät nanomittakaavan sinkkioksidia, titaanioksidia, rautaoksidia, ceriumoksidia ja zirkoniumoksidia sekä sekametalliyhdisteitä, kuten indiumtinaoksidia ja zirkoniumia ja titaania, sekä sekametalliyhdisteitä, kuten indiumia tinaoksidia. Tämä pieni asia vaikuttaa useisiin tieteenaloihin, kuten fysiikkaan, Kemia ja biologia. Maaleissa ja päällysteissä nanomateriaalit täyttävät koristeelliset tarpeet (esim. Väri ja kiilto), toiminnalliset tarkoitukset (esim. Johtavuus, mikrobi-inaktivoituminen) ja parantavat maalien ja päällysteiden suojausta (esim. Naarmuuntumista, UV-stabiilisuutta). Erityisesti nanokokoiset metallioksidit, kuten TiO2 ja ZnO tai Alumina, Ceria ja piidioksidi ja nanokokoiset pigmentit ovat sovelluksia uusissa maaleissa ja päällystysvalmisteissa.
Kun materiaali pienenee, se muuttaa ominaisuutensa, kuten värin ja vuorovaikutuksen muun aineen, kuten kemiallisen reaktiivisuuden kanssa. Ominaisuuksien muutos johtuu sähköisten ominaisuuksien muutoksesta. Mukaan hiukkaskoko vähenee, materiaalin pinta-alaa lisätään. Tästä johtuen suuremman prosenttiosuus atomeista voi olla vuorovaikutuksessa muiden aineiden kanssa, esimerkiksi hartsien matriisin kanssa.
Pinta-ala on tärkeä osa nanomateriaaleja. Agglomerointi ja aggregaatio estävät pinta-alaa kosketuksesta muiden aineiden kanssa. Vain hyvin hajallaan olevat tai yksittäisperäiset hiukkaset mahdollistavat aineen täyden hyödyllisen potentiaalin hyödyntämisen. Tuloksena hyvä hajonta vähentää nanomateriaalien määrää, joita tarvitaan saman vaikutuksen saavuttamiseksi. Koska useimmat nanomateriaalit ovat edelleen melko kalliita, tämä näkökohta on erittäin tärkeä nanomateriaaleja sisältävien tuoteformulaatioiden kaupallistamiseksi. Nykyään monet nanomateriaalit valmistetaan kuivassa prosessissa. Tämän seurauksena hiukkaset on sekoitettava nestemäisiin formulaatioihin. Tällöin useimmat nanopartikkelit muodostavat agglomeraatteja kostutuksen aikana. Erityisesti hiilinanoputket ovat hyvin yhtenäisiä, mikä vaikeuttaa niiden hajottamista nesteiksi, kuten vesi, etanoli, öljy, polymeeri tai epoksihartsi. Tavanomainen käsittelylaitteisto, esim. Suuritehoiset tai roottori-staattorisekoittimet, korkeapainehomogenisaattorit tai kolloidi- ja diskamyllyt, jäävät lyhyiksi erottamalla nanopartikkelit erillisiin hiukkasiin. Erityisesti pienille aineille useista nanometreistä pari mikronia kohti ultraäänikavitaatio on erittäin tehokas agglomeraattien, aggregaattien ja jopa primäärien hajotessa. Kun ultraääntä käytetään jyrsintä suurista pitoisuussarjoista, nestevirtausvirrat, jotka syntyvät ultraäänikavitaatiosta, tekevät hiukkaset törmäävät toisistaan nopeuksilla jopa 1000 km / h. Tämä katkaisee van der Waalsin voimat agglomeraateissa ja jopa primaarihiukkasissa.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.