פיזור על-קולי של ננו-חומרים (ננו-חלקיקים)

ננו-חומרים הפכו למרכיב אינטגרלי של מוצרים מגוונים כמו חומרים בעלי ביצועים גבוהים, מסנני קרינה, ציפויי ביצועים או חומרים מרוכבים מפלסטיק. קוויטציה קולית משמשת לפיזור חלקיקים בגודל ננו לנוזלים, כגון מים, שמן, ממסים או שרפים.

פיזור על-קולי של ננו-חלקיקים

היישום של פיזור על-קולי של ננו-חלקיקים יש השפעות סעפת. הברור ביותר הוא פיזור חומרים בנוזלים על מנת לשבור אגרומרטים חלקיקים. תהליך נוסף הוא יישום של אולטרסאונד במהלך סינתזת חלקיקים או משקעים. בדרך כלל, זה מוביל חלקיקים קטנים יותר ואחידות גודל מוגברת. קוויטציה קולית משפר גם את העברת החומר במשטחי חלקיקים. אפקט זה יכול לשמש לשיפור פני השטח פונקציונליזציה של חומרים בעלי שטח פנים ספציפי גבוה.

פיזור והקטנת גודל של ננו-חומרים

ננו-חומרים, למשל תחמוצות מתכת, ננו-חימר או ננו-צינוריות פחמן נוטים להיות agglomerated כאשר מעורבב לתוך נוזל. אמצעים יעילים של deagglomerating ו פיזור יש צורך להתגבר על כוחות המליטה לאחר הרטבת האבקה. הפירוק העל-קולי של מבני האגלומרט בתרחיפים מימיים ולא מימיים מאפשר ניצול מלוא הפוטנציאל של חומרים ננומטריים. מחקרים בפיזורים שונים של אגלומרטים ננו-חלקיקיים עם תוכן מוצק משתנה הוכיחו את היתרון הניכר של אולטרסאונד בהשוואה לטכנולוגיות אחרות, כגון מערבלי סטטור רוטור (למשל אולטרה טורקס), הומוגנייזרים בוכנה, או שיטות כרסום רטובות, כגון טחנות חרוזים או טחנות קולואיד. מערכות קוליות Hielscher ניתן להפעיל בריכוזים מוצקים גבוהים למדי. לדוגמה עבור סיליקה שיעור השבירה נמצא בלתי תלוי ב ריכוז מוצק עד 50% לפי משקל. ניתן ליישם אולטרסאונד לפיזור קבוצות מאסטר בריכוז גבוה – עיבוד נוזלים בעלי צמיגות נמוכה וגבוהה. זה הופך את האולטרסאונד לפתרון עיבוד טוב לצבעים וציפויים, המבוססים על מדיות שונות, כגון מים, שרף או שמן.

קוויטציה קולית

פיזור ו deagglomeration על ידי ultrasonication הם תוצאה של cavitation קולי. בעת חשיפת נוזלים לאולטרסאונד, גלי הקול המתפשטים לתוך הנוזל גורמים לסירוגין למחזורי לחץ גבוה ולחץ נמוך. זה מפעיל לחץ מכני על הכוחות המושכים בין חלקיקים בודדים. קוויטציה קולית בנוזלים גורם סילוני נוזל במהירות גבוהה של עד 1000 קמ"ש (כ-600 קמ"ש). סילונים כאלה לוחצים על נוזל בלחץ גבוה בין החלקיקים ומפרידים אותם זה מזה. חלקיקים קטנים יותר מואצים עם סילוני הנוזל ומתנגשים במהירויות גבוהות. זה הופך את האולטרסאונד לאמצעי יעיל לפיזור, אך גם ל כרסום של חלקיקים בגודל מיקרון ותת-מיקרון.

סינתזת חלקיקים בסיוע אולטרה-סאונד / משקעים

ננו-חלקיקים יכולים להיווצר מלמטה למעלה על ידי סינתזה או משקעים. סונוכימיה היא אחת הטכניקות המוקדמות ביותר המשמשות להכנת תרכובות ננומטריות. סוסליק ביצירתו המקורית, סוניק Fe(CO)₅ או כנוזל מסודר או בתמיסת דיקלין וקיבל ננו-חלקיקי ברזל אמורפיים בגודל 10-20 ננומטר. בדרך כלל, תערובת סופר-רוויה מתחילה ליצור חלקיקים מוצקים מחומר מרוכז מאוד. Ultrasonication משפר את הערבוב של הסמנים מראש ומגדיל את העברת המסה על פני השטח חלקיקי. זה מוביל לגודל חלקיקים קטן יותר ואחידות גבוהה יותר.

פונקציונליות פני השטח באמצעות אולטרסאונד

ננו-חומרים רבים, כמו תחמוצות מתכת, דיו הזרקת דיו ופיגמנטים של טונר, או חומרי מילוי לביצועים ציפוייםדורשים פונקציונליות פני השטח., על מנת לתפקד את פני השטח השלמים של כל חלקיק בודד, נדרשת שיטת פיזור טובה. כאשר הם מפוזרים, חלקיקים מוקפים בדרך כלל בשכבת גבול של מולקולות הנמשכות אל פני השטח של החלקיקים. על מנת שקבוצות פונקציונליות חדשות יגיעו לפני השטח של החלקיקים, יש לפרק או להסיר שכבת גבול זו. הסילונים הנוזליים הנובעים מקוויטציה קולית יכולים להגיע למהירויות של עד 1000 קמ"ש. לחץ זה מסייע להתגבר על הכוחות המושכים ונושא את המולקולות הפונקציונליות אל פני השטח של החלקיקים. ב סונוכימיההשפעה זו משמשת לשיפור הביצועים של זרזים מפוזרים.,

אולטרסוניקציה לפני מדידת גודל חלקיקים

אולטרה-סוניקציה של דגימות משפרת את הדיוק של גודל החלקיקים או מדידת המורפולוגיה. SonoStep החדש משלב אולטרסאונד, ערבוב ושאיבה של דגימות בעיצוב קומפקטי. הוא קל לתפעול וניתן להשתמש בו כדי להעביר דגימות קוליות להתקנים אנליטיים, כגון מנתחי גודל חלקיקים. הסוניקציה האינטנסיבית מסייעת בפיזור חלקיקים מצטברים ומובילה לתוצאות עקביות יותר.לחצו כאן לקריאה נוספת!

עיבוד על-קולי למעבדה ולקנה מידה של ייצור

מעבדים קוליים ותאי זרימה עבור deagglomeration ופיזור זמינים עבור מעבדה ו ייצור רמה. ניתן בקלות להתאים את המערכות התעשייתיות לעבודה מוטבעת. לצורך המחקר ופיתוח התהליכים, אנו ממליצים להשתמש ב UIP1000hd (1,000 וואט).

Hielscher מציעה מגוון רחב של התקנים קוליים ואביזרים לפיזור יעיל של ננו-חומרים, למשל בצבעים, דיו וציפויים.

• מכשירי מעבדה קומפקטיים של עד הספק 400 וואט.
  מכשירים אלה משמשים בעיקר להכנת דגימות או בדיקות היתכנות ראשוניות וזמינים להשכרה.
• 500 ו 1,000 ו 2,000 וואט מעבדים קוליים כמו ערכת UIP1000hd עם תא זרימה וצופרים וסונוטרודים מאיצים שונים יכול לעבד זרמי נפח גדולים יותר.
  מכשירים כאלה משמשים לאופטימיזציה של הפרמטרים (כמו: משרעת, לחץ תפעולי, קצב זרימה וכו ') בקנה מידה של ספסל עליון או מפעל טייס.
• מעבדים קוליים של 2kW, 4kW, 10kW ו 16kW ואשכולות גדולים יותר של כמה יחידות כאלה יכולים לעבד זרמי נפח ייצור כמעט בכל רמה.

ציוד עליון לספסל זמין להשכרה בתנאים טובים להפעלת ניסויי תהליך. תוצאות של ניסויים כאלה ניתנות להרחבה ליניארית לרמת הייצור – ובכך להפחית את הסיכון והעלויות הכרוכים בפיתוח התהליך. נשמח לעמוד לרשותכם אונליין, בטלפון או באופן אישי. אנא מצא הכתובות שלנו כאןאו השתמש בטופס שלהלן.,

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: