Ultraäänihomogenisaattorit nanomateriaalien deagglomeraatioon

Nykypäivän nopeasti kehittyvässä materiaalitieteen maisemassa Hielscher-sonikaattorit erottuvat tarjoamalla vertaansa vailla olevan tarkkuuden nanomateriaalien deagglomeraatioon laboratoriodekantterilasissa ja tuotantomittakaavassa. Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit antavat tutkijoille ja insinööreille mahdollisuuden työntää rajoja siitä, mikä on mahdollista nanoteknologian sovelluksissa.

Nanomateriaalien taajama: haasteet ja Hielscher-ratkaisut

Nanomateriaaliformulaatiot laboratorio- tai teollisuusmittakaavassa kohtaavat usein kasautumisongelman. Hielscher-sonikaattorit käsittelevät tätä korkean intensiteetin ultraäänikavitaation avulla, mikä varmistaa tehokkaan hiukkasten deagglomeroinnin ja dispersion. Esimerkiksi hiilinanoputkella parannettujen materiaalien muotoilussa Hielscherin sonikaattorit ovat olleet avainasemassa sotkeutuneiden nippujen hajottamisessa, mikä parantaa niiden sähköisiä ja mekaanisia ominaisuuksia.

Ultraääninanomateriaalien deagglomeraatio tuottaa yhtenäiset kapeat hiukkaskokojakaumat.

Vaiheittainen opas tehokkaaseen nanomateriaalien dispersioon ja deagglomeraatioon

  1. Valitse sonicator: Valitse äänenvoimakkuuden ja viskositeetin vaatimusten perusteella sovellukseesi sopiva Hielscher-sonikaattorimalli. Autamme sinua mielellämme. Ota meihin yhteyttä vaatimuksissasi!
  2. Valmistele näyte: Sekoita nanomateriaali sopivaan liuottimeen tai nesteeseen.
  3. Aseta sonikaatioparametrit: Säädä amplitudi- ja pulssiasetuksia materiaalisi herkkyyden ja haluttujen tulosten perusteella. Vetoomukset pyytävät meiltä suosituksia ja deagglomeraatioprotokollia!
  4. Seuraa prosessia: Käytä säännöllistä näytteenottoa deagglomeroinnin tehokkuuden arvioimiseksi ja parametrien säätämiseksi tarpeen mukaan.
  5. Post-sonikaatiokäsittely: Varmista stabiloitu dispersio sopivilla pinta-aktiivisilla aineilla tai käyttämällä sitä välittömästi sovelluksissa.
Sonikaatio on vakiintunut termojohtavien nanohiukkasten deagglomeraatiossa ja funktionalisoinnissa sekä stabiilien korkean suorituskyvyn nanofluidien tuotannossa jäähdytyssovelluksiin.

Hiilinanoputkien (CNT) ultraäänideagglomeraatio polyetyleeniglykolissa (PEG)

Videon pikkukuva

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Usein kysyttyjä nanomateriaalien taajaman poistamista koskevia kysymyksiä (FAQ)

  • Miksi nanohiukkaset agglomeroituvat?

    Nanohiukkasilla on taipumus agglomeroitua korkean pinta-tilavuussuhteensa vuoksi, mikä johtaa pintaenergian merkittävään kasvuun. Tämä suuri pintaenergia johtaa hiukkasten luontaiseen taipumukseen vähentää altistunutta pinta-alaansa ympäröivään väliaineeseen, mikä ajaa ne yhteen ja muodostamaan klustereita. Tätä ilmiötä ohjaavat pääasiassa van der Waalsin voimat, sähköstaattiset vuorovaikutukset ja joissakin tapauksissa magneettiset voimat, jos hiukkasilla on magneettisia ominaisuuksia. Agglomeraatio voi olla haitallista nanohiukkasten ainutlaatuisille ominaisuuksille, kuten niiden reaktiivisuudelle, mekaanisille ominaisuuksille ja optisille ominaisuuksille.

  • Mikä estää nanohiukkasia tarttumasta yhteen?

    Nanohiukkasten yhteen tarttumisen estäminen edellyttää taajamista ohjaavien sisäisten voimien voittamista. Tämä saavutetaan tyypillisesti pinnan muokkausstrategioilla, jotka ottavat käyttöön sterisen tai sähköstaattisen stabiloinnin. Sterinen stabilointi sisältää polymeerien tai pinta-aktiivisten aineiden kiinnittämisen nanohiukkasten pintaan, mikä luo fyysisen esteen, joka estää läheisen lähestymisen ja aggregaation. Sähköstaattinen stabilointi puolestaan saavutetaan päällystämällä nanohiukkaset varautuneilla molekyyleillä tai ioneilla, jotka antavat saman varauksen kaikille hiukkasille, mikä johtaa keskinäiseen hylkimiseen. Nämä menetelmät voivat tehokkaasti torjua van der Waalsia ja muita houkuttelevia voimia pitämällä nanohiukkaset vakaassa dispergoituneessa tilassa. Ultrasonication auttaa sterisen tai sähköstaattisen stabiloinnin aikana.

  • Miten nanohiukkasten kasautuminen voidaan estää?

    Nanohiukkasten kasautumisen estäminen edellyttää monipuolista lähestymistapaa, joka sisältää hyviä dispersiotekniikoita, kuten sonikaatiota, dispersioväliaineen asianmukaista valintaa ja stabilointiaineiden käyttöä. Ultraääni korkean leikkauksen sekoittaminen on tehokkaampaa nanohiukkasten hajottamiseksi ja agglomeraattien hajottamiseksi kuin vanhanaikaiset kuulamyllyt. Sopivan dispersioväliaineen valinta on kriittistä, koska sen on oltava yhteensopiva sekä nanohiukkasten että käytettyjen stabilointiaineiden kanssa. Pinta-aktiivisia aineita, polymeerejä tai suojapinnoitteita voidaan levittää nanohiukkasiin sterisen tai sähköstaattisen hylkimisen aikaansaamiseksi, mikä stabiloi dispersion ja estää kasautumisen.

  • Miten nanomateriaaleja voidaan deagglomeroida?

    Nanomateriaalien taajaman vähentäminen voidaan saavuttaa soveltamalla ultraäänienergiaa (sonikaatio), joka tuottaa kavitaatiokuplia nestemäisessä väliaineessa. Näiden kuplien romahtaminen tuottaa voimakasta paikallista lämpöä, korkeaa painetta ja voimakkaita leikkausvoimia, jotka voivat hajottaa nanohiukkasklustereita. Sonikoinnin tehokkuuteen deagglomeroituvissa nanohiukkasissa vaikuttavat tekijät, kuten sonikaatioteho, kesto sekä nanohiukkasten ja väliaineen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.

  • Mitä eroa on agglomeraatin ja aggregaatin välillä?

    Agglomeraattien ja aggregaattien välinen ero on hiukkassidosten lujuudessa ja niiden muodostumisen luonteessa. Agglomeraatit ovat hiukkasten klustereita, joita pitävät yhdessä suhteellisen heikot voimat, kuten van der Waalsin voimat tai vetysidos, ja ne voidaan usein hajottaa yksittäisiksi hiukkasiksi käyttämällä mekaanisia voimia, kuten sekoittamista, ravistelua tai sonikaatiota. Aggregaatit koostuvat kuitenkin hiukkasista, joita sitovat yhteen vahvat voimat, kuten kovalenttiset sidokset, mikä johtaa pysyvään liitokseen, jota on paljon vaikeampi hajottaa. Hielscher-sonikaattorit tarjoavat voimakkaan leikkauksen, joka voi rikkoa hiukkasaggregaatteja.

  • Mitä eroa on coalescen ja agglomeraatin välillä?

    Yhteensulautuminen ja kasautuminen viittaavat hiukkasten yhteentulemiseen, mutta niihin liittyy erilaisia prosesseja. Koalesenssi on prosessi, jossa kaksi tai useampia pisaroita tai hiukkasia sulautuu yhdeksi kokonaisuudeksi, johon liittyy usein niiden pintojen ja sisäisen sisällön fuusio, mikä johtaa pysyvään liitokseen. Tämä prosessi on yleinen emulsioissa, joissa pisarat sulautuvat alentamaan järjestelmän kokonaispintaenergiaa. Agglomeraatiossa sitä vastoin kiinteät hiukkaset yhdistyvät muodostamaan klustereita heikompien voimien, kuten van der Waalsin voimien tai sähköstaattisten vuorovaikutusten, kautta yhdistämättä niiden sisäisiä rakenteita. Toisin kuin yhteensulautuminen, agglomeroituneet hiukkaset voidaan usein erottaa takaisin yksittäisiksi komponenteiksi oikeissa olosuhteissa.

  • Miten nanomateriaaliagglomeraatteja rikotaan?

    Agglomeraattien rikkominen edellyttää mekaanisten voimien käyttöä hiukkasia yhdessä pitävien voimien voittamiseksi. Tekniikoita ovat korkea leikkaussekoitus, jyrsintä ja ultrasonication. Ultrasonication on tehokkain tekniikka nanohiukkasten deagglomeraatioon, koska sen tuottama kavitaatio tuottaa voimakkaita paikallisia leikkausvoimia, jotka voivat erottaa heikkojen voimien sitomat hiukkaset.

  • Mitä sonikaatio tekee nanohiukkasille?

    Sonikaatio soveltaa näytteeseen korkeataajuisia ultraääniaaltoja, jotka aiheuttavat nopeita värähtelyjä ja kavitaatiokuplien muodostumista nestemäisessä väliaineessa. Näiden kuplien luhistuminen tuottaa voimakasta paikallista lämpöä, korkeita paineita ja leikkausvoimia. Nanohiukkasten osalta Hielscher-sonikaattorit hajottavat hiukkaset tehokkaasti hajottamalla agglomeraatit ja estämällä uudelleenkeskittymisen energiansyötöllä, joka voittaa houkuttelevat hiukkasten väliset voimat. Tämä prosessi on välttämätön yhdenmukaisten hiukkaskokojakaumien saavuttamiseksi ja materiaalin ominaisuuksien parantamiseksi eri sovelluksissa.

  • Mitkä ovat nanohiukkasten dispersiomenetelmät?

    Nanohiukkasten deagglomeraatio- ja dispersiomenetelmät voidaan luokitella mekaanisiin, kemiallisiin ja fysikaalisiin prosesseihin. Ultrasonication on erittäin tehokas mekaaninen menetelmä, joka erottaa hiukkaset fyysisesti. Hielscher-sonikaattoreita suositaan niiden tehokkuudesta, skaalautuvuudesta, kyvystä saavuttaa hienoja dispersioita ja niiden sovellettavuudesta monenlaisiin materiaaleihin ja liuottimiin missä tahansa mittakaavassa. Mikä tärkeintä, Hielscher-sonikaattoreiden avulla voit laajentaa prosessiasi lineaarisesti ilman kompromisseja. Kemiallisiin menetelmiin puolestaan kuuluu pinta-aktiivisten aineiden, polymeerien tai muiden kemikaalien käyttö, jotka adsorboituvat hiukkasten pinnoille ja tarjoavat sterisen tai sähköstaattisen hylkimisen. Fysikaalisiin menetelmiin voi kuulua väliaineen ominaisuuksien, kuten pH: n tai ionilujuuden, muuttaminen dispersion stabiilisuuden parantamiseksi. Ultrasonication voi auttaa nanomateriaalien kemiallista dispersiota.

  • Mikä on nanohiukkassynteesin sonikaatiomenetelmä?

    Nanohiukkassynteesin sonikaatiomenetelmä sisältää ultraäänienergian käytön nanohiukkasten muodostumiseen johtavien kemiallisten reaktioiden helpottamiseksi tai parantamiseksi. Tämä voi tapahtua kavitaatioprosessin kautta, joka tuottaa paikallisia äärimmäisen lämpötilan ja paineen kuumia pisteitä, edistää reaktiokinetiikkaa ja vaikuttaa nanohiukkasten nukleaatioon ja kasvuun. Sonikaatio voi auttaa hallitsemaan hiukkaskokoa, muotoa ja jakautumista, mikä tekee siitä monipuolisen työkalun haluttujen ominaisuuksien omaavien nanohiukkasten synteesissä.

  • Mitkä ovat kaksi sonikaatiomenetelmää?

    Sonikaatiomenetelmien kaksi päätyyppiä ovat eräkoettimen sonikaatio ja inline-koettimen sonikaatio. Eräanturin sonikaatio sisältää ultraäänianturin asettamisen nanomateriaalilietteeseen. Inline-koettimen sonikaatiotoisaalta sisältää nanomateriaalilietteen pumppaamisen ultraäänireaktorin läpi, jossa sonikaatioanturi tarjoaa voimakasta ja paikallista ultraäänienergiaa. Jälkimmäinen menetelmä on tehokkaampi suurempien tuotantomäärien käsittelyyn, ja sitä käytetään laajalti tuotantomittakaavan nanohiukkasten dispersiossa ja deagglomeraatiossa.

  • Kuinka kauan nanohiukkasten sonikointi kestää?

    Nanohiukkasten sonikaatioaika vaihtelee suuresti riippuen materiaalista, taajaman alkutilasta, näytteen pitoisuudesta ja halutuista loppuominaisuuksista. Tyypillisesti sonikaatioajat voivat vaihdella muutamasta sekunnista useisiin tunteihin. Sonikaatioajan optimointi on ratkaisevan tärkeää, koska alisonikaatio voi jättää agglomeraatit ehjiksi, kun taas yli-sonication voi johtaa hiukkasten pirstoutumiseen tai ei-toivottuihin kemiallisiin reaktioihin. Empiirinen testaus valvotuissa olosuhteissa on usein tarpeen optimaalisen sonikaatiokeston määrittämiseksi tietylle sovellukselle.

  • Miten sonikaatioaika vaikuttaa hiukkaskokoon?

    Sonikaatioaika vaikuttaa suoraan hiukkaskokoon ja jakautumiseen. Aluksi lisääntynyt sonikaatio johtaa hiukkaskoon pienenemiseen agglomeraattien hajoamisen vuoksi. Kuitenkin tietyn pisteen jälkeen pitkittynyt sonikaatio ei välttämättä pienennä hiukkaskokoa merkittävästi ja voi jopa aiheuttaa rakenteellisia muutoksia hiukkasissa. Optimaalisen sonikaatioajan löytäminen on välttämätöntä halutun hiukkaskokojakauman saavuttamiseksi vaarantamatta materiaalin eheyttä.

  • Onko sonikaatio rikkoa molekyylejä?

    Sonikaatio voi rikkoa molekyylejä, mutta tämä vaikutus riippuu suuresti molekyylin rakenteesta ja sonikaatio-olosuhteista. Korkean intensiteetin sonikaatio voi aiheuttaa sidoksen rikkoutumisen molekyyleissä, mikä johtaa pirstoutumiseen tai kemialliseen hajoamiseen. Tätä vaikutusta käytetään sonokemiassa kemiallisten reaktioiden edistämiseen vapaiden radikaalien muodostumisen kautta. Kuitenkin useimmissa sovelluksissa, joihin liittyy nanohiukkasten dispersio, sonikaatioparametrit optimoidaan molekyylien rikkoutumisen välttämiseksi samalla kun saavutetaan tehokas deagglomeraatio ja dispersio.

  • Kuinka erotat nanohiukkaset liuoksista?

    Nanohiukkasten erottaminen liuoksista voidaan saavuttaa erilaisilla menetelmillä, mukaan lukien sentrifugointi, suodatus ja saostus. Sentrifugointi käyttää keskipakovoimaa hiukkasten erottamiseen koon ja tiheyden perusteella, kun taas ultrasuodatus käsittää liuoksen kuljettamisen kalvon läpi, jonka huokoskoot säilyttävät nanohiukkaset. Saostuminen voidaan indusoida muuttamalla liuottimen ominaisuuksia, kuten pH: ta tai ionilujuutta, jolloin nanohiukkaset agglomeroituvat ja laskeutuvat. Erotusmenetelmän valinta riippuu nanohiukkasista’ fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet sekä myöhemmän käsittelyn tai analyysin vaatimukset.

Hielscher UP400St sonicator deagglomeraatteja nanomateriaaleja

Hielscher UP400St sonikaattori nanomateriaalien deagglomeraatioon

Materiaalitutkimus Hielscher Ultrasonicsilla

Hielscher-koetintyyppiset sonikaattorit ovat olennainen työkalu nanomateriaalien tutkimuksessa ja sovelluksessa. Vastaamalla nanomateriaalien deagglomeroinnin haasteisiin päättäväisesti ja tarjoamalla käytännöllisiä, käytännöllisiä ratkaisuja, pyrimme olemaan resurssisi huippuluokan materiaalitieteen etsinnässä.

Ota yhteyttä tänään tutkiaksesi, miten sonikaatiotekniikkamme voi mullistaa nanomateriaalisovelluksesi.

Kysy lisä tietoja

Käytä alla olevaa lomaketta pyytääksesi lisätietoja ultraääniprosessoreista, sovelluksista ja hinnasta. Olemme iloisia voidessamme keskustella prosessista kanssasi ja tarjota sinulle ultraäänijärjestelmä, joka täyttää vaatimuksesi!









Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.




Yleiset nanomateriaalit, jotka edellyttävät taajaman vähentämistä

Materiaalitutkimuksessa nanomateriaalien deagglomerointi on avainasemassa nanomateriaalien ominaisuuksien optimoinnissa eri sovelluksissa. Näiden nanomateriaalien ultraäänideagglomeraatio ja dispersio on perusta tieteen ja teollisuuden kehitykselle, mikä varmistaa niiden suorituskyvyn eri sovelluksissa.

  1. hiilinanoputket (CNT): Käytetään nanokomposiiteissa, elektroniikassa ja energian varastointilaitteissa niiden poikkeuksellisten mekaanisten, sähköisten ja lämpöominaisuuksien vuoksi.
  2. Metallioksidin nanohiukkaset: Sisältää titaanidioksidia, sinkkioksidia ja rautaoksidia, jotka ovat ratkaisevia katalyysissä, aurinkosähkössä ja antimikrobisina aineina.
  3. Grafeeni ja grafeenioksidi: Johtaville musteille, joustavalle elektroniikalle ja komposiittimateriaaleille, joissa deagglomerointi varmistaa niiden ominaisuuksien hyödyntämisen.
  4. Hopean nanohiukkaset (AgNP): Käytetään pinnoitteissa, tekstiileissä ja lääkinnällisissä laitteissa niiden antimikrobisten ominaisuuksien vuoksi, jotka edellyttävät tasaista dispersiota.
  5. Kullan nanohiukkaset (AuNP): Käytetään lääkkeiden annostelussa, katalyysissä ja biosensaatiossa niiden ainutlaatuisten optisten ominaisuuksien vuoksi.
  6. piidioksidinanohiukkaset: Lisäaineet kosmetiikassa, elintarvikkeissa ja polymeereissä kestävyyden ja toimivuuden parantamiseksi.
  7. Keraamiset nanohiukkaset: Käytetään pinnoitteissa, elektroniikassa ja biolääketieteellisissä laitteissa parantamaan ominaisuuksia, kuten kovuutta ja johtavuutta.
  8. polymeeriset nanohiukkaset: Suunniteltu lääkkeiden annostelujärjestelmiin, jotka tarvitsevat deagglomeraatiota yhdenmukaisen lääkevapautumisnopeuden saavuttamiseksi.
  9. Magneettiset nanohiukkaset: Kuten rautaoksidin nanohiukkaset, joita käytetään MRI-varjoaineissa ja syövän hoidossa, jotka vaativat tehokasta deagglomeraatiota haluttujen magneettisten ominaisuuksien saavuttamiseksi.

 

Tässä videossa osoitamme sinulle sonicator UP200Ht: n huomattavan tehokkuuden, joka dispergoi hiilijauhetta veteen. Katso, kuinka nopeasti ultrasonication voittaa hiukkasten väliset vetovoimat ja sekoittaa vaikeasti sekoitettavan hiilipitoisen jauheen veteen. Poikkeuksellisen sekoitustehonsa vuoksi sonikaatiota käytetään yleisesti hiilimustan, C65: n, fullereenien C60 ja hiilinanoputkien (CNT) yhtenäisten nanodispersioiden tuottamiseen teollisuudessa, materiaalitieteessä ja nanoteknologiassa.

Hiilimateriaalien ultraäänidispersio ultraäänianturilla UP200Ht

Videon pikkukuva

 

Keskustelemme mielellämme prosessistanne.

Otetaan yhteyttä.