הומוגנייזרים על-קוליים לפירוק ננו-חומרים

בנוף מדעי החומרים המתפתח במהירות של ימינו, הסוניקטורים של Hielscher בולטים בכך שהם מספקים דיוק שאין שני לו לפירוק ננו-חומרים בכוסות מעבדה ובקנה מידה של ייצור. Hielscher קולי homogenizers להעצים חוקרים ומהנדסים לדחוף את הגבולות של מה אפשרי ביישומי ננוטכנולוגיה.

פירוק ננו-חומרים: אתגרים ופתרונות Hielscher

ניסוחים ננו-חומריים בקנה מידה מעבדתי או תעשייתי נתקלים לעתים קרובות בבעיית האגלומרציה. הסוניקטורים של Hielscher מטפלים בכך באמצעות קוויטציה קולית בעוצמה גבוהה, ומבטיחים פירוק ופיזור חלקיקים יעילים. לדוגמה, בניסוח של חומרים משופרים ננו-צינוריות פחמן, סוניקטורים של Hielscher סייעו בפירוק צרורות סבוכים, ובכך שיפרו את התכונות החשמליות והמכאניות שלהם.

פירוק ננו-חומרים על-קוליים מייצר התפלגות אחידה של גודל חלקיקים צרים.

מדריך שלב אחר שלב לפיזור ופירוק ננו-חומרים יעילים

  1. בחר את הסוניק שלך: בהתבסס על דרישות עוצמת הקול והצמיגות שלך, בחר דגם סולקטור Hielscher המתאים ליישום שלך. נשמח לעמוד לרשותכם. אנא צרו איתנו קשר עם הדרישות שלכם!
  2. הכינו את המדגם: ערבבו את הננו-חומר שלכם בממס או נוזל מתאים.
  3. הגדרת פרמטרים של סוניקציה: התאם את הגדרות המשרעת והפולס בהתבסס על רגישות החומר שלך והתוצאות הרצויות. בקש מאיתנו המלצות ופרוטוקולי הפצה!
  4. עקוב אחר התהליך: השתמש בדגימה תקופתית כדי להעריך את יעילות הדילוג ולהתאים פרמטרים לפי הצורך.
  5. טיפול לאחר סוניקציה: ודא פיזור מיוצב עם חומרים פעילי שטח מתאימים או על ידי שימוש מיידי ביישומים.
סוניקציה מבוססת היטב בפירוק ופונקציונליות של ננו-חלקיקים מוליכים תרמיים, כמו גם בייצור ננו-נוזלים יציבים בעלי ביצועים גבוהים עבור יישומי קירור.

פירוק על-קולי של ננו-צינוריות פחמן (CNT) בפוליאתילן גליקול (PEG)

תמונה ממוזערת של וידאו

בקשת מידע





שאלות נפוצות בנושא פירוק ננו-חומרים (FAQs)

  • מדוע ננו-חלקיקים מצטברים?

    ננו-חלקיקים נוטים להצטבר בשל יחס פני השטח לנפח הגבוה שלהם, מה שמוביל לעלייה משמעותית באנרגיית פני השטח. אנרגיית פני שטח גבוהה זו גורמת לנטייה מובנית של החלקיקים לצמצם את שטח הפנים החשוף שלהם לתווך הסובב אותם, מה שמניע אותם להתאחד וליצור אשכולות. תופעה זו מונעת בעיקר על ידי כוחות ואן דר ואלס, אינטראקציות אלקטרוסטטיות, ובמקרים מסוימים, כוחות מגנטיים אם לחלקיקים יש תכונות מגנטיות. הצטברות עלולה לפגוע בתכונות הייחודיות של ננו-חלקיקים, כגון תגובתיותם, תכונותיהם המכניות ותכונותיהם האופטיות.

  • מה מונע מננו-חלקיקים להידבק זה לזה?

    מניעת הידבקות של ננו-חלקיקים זה לזה כרוכה בהתגברות על הכוחות הפנימיים המניעים את האגלומרציה. זה מושג בדרך כלל באמצעות אסטרטגיות שינוי פני השטח המציגות ייצוב סטרי או אלקטרוסטטי. ייצוב סטרי כרוך בהצמדת פולימרים או חומרים פעילי שטח לפני השטח של ננו-חלקיקים, מה שיוצר מחסום פיזי המונע התקרבות וצבירה. ייצוב אלקטרוסטטי, לעומת זאת, מושג על ידי ציפוי ננו-חלקיקים במולקולות טעונות או יונים המקנים מטען זהה לכל החלקיקים, וכתוצאה מכך דחייה הדדית. שיטות אלה יכולות לנטרל ביעילות את ואן דר ואלס וכוחות מושכים אחרים, ולשמור על ננו-חלקיקים במצב פיזור יציב. אולטרסוניקציה מסייעת במהלך ייצוב סטרי או אלקטרוסטטי.

  • כיצד ניתן למנוע הצטברות של ננו-חלקיקים?

    מניעת הצטברות של ננו-חלקיקים דורשת גישה רבת פנים, המשלבת טכניקות פיזור טובות, כגון סוניקציה, בחירה נכונה של אמצעי פיזור ושימוש בחומרים מייצבים. ערבוב גזירה גבוה על-קולי יעיל יותר לפיזור ננו-חלקיקים ולפירוק אגלומרטים מאשר טחנות כדורים מיושנות. הבחירה של אמצעי פיזור מתאים היא קריטית, שכן הוא חייב להיות תואם הן לננו-חלקיקים והן לחומרים המייצבים המשמשים. חומרים פעילי שטח, פולימרים או ציפויי מגן יכולים להיות מיושמים על הננו-חלקיקים כדי לספק דחייה סטרית או אלקטרוסטטית, ובכך לייצב את הפיזור ולמנוע הצטברות.

  • כיצד אנו יכולים להפריד ננו-חומרים?

    הפחתת הצטברות של ננו-חומרים יכולה להיות מושגת באמצעות יישום של אנרגיה קולית (סוניקציה), אשר מייצרת בועות cavitation בתווך נוזלי. קריסת בועות אלה מייצרת חום מקומי עז, לחץ גבוה וכוחות גזירה חזקים שיכולים לפרק צבירי ננו-חלקיקים. יעילות הסוניקציה בפירוק ננו-חלקיקים מושפעת מגורמים כגון עוצמת סוניקציה, משך הזמן והתכונות הפיזיקליות והכימיות של הננו-חלקיקים והתווך.

  • מה ההבדל בין אגרולומרט לצבירה?

    ההבחנה בין אגרגטים לצברים נעוצה בחוזק קשרי החלקיקים ובאופי היווצרותם. אגרומרטים הם צבירים של חלקיקים המוחזקים יחד על ידי כוחות חלשים יחסית, כגון כוחות ואן דר ואלס או קשרי מימן, ולעתים קרובות ניתן לפזר אותם מחדש לחלקיקים בודדים באמצעות כוחות מכניים כגון ערבוב, טלטול או סוניקציה. אגרגטים, לעומת זאת, מורכבים מחלקיקים הקשורים זה לזה על ידי כוחות חזקים, כגון קשרים קוולנטיים, וכתוצאה מכך נוצר איחוד קבוע שקשה הרבה יותר לפרקו. הסוניקטורים של Hielscher מספקים את הגזירה האינטנסיבית שיכולה לשבור אגרגטים של חלקיקים.

  • מה ההבדל בין פחם לאגלומרט?

    התלכדות והצטברות מתייחסות להתלכדות של חלקיקים, אך הן כרוכות בתהליכים שונים. התלכדות היא תהליך שבו שתי טיפות או חלקיקים או יותר מתמזגים ליצירת ישות אחת, לעתים קרובות הכרוכה בהיתוך פני השטח והתוכן הפנימי שלהם, מה שמוביל לאיחוד קבוע. תהליך זה נפוץ באמולסיות שבהן טיפות מתמזגות כדי להוריד את אנרגיית פני השטח הכוללת של המערכת. אגלומרציה, לעומת זאת, כוללת בדרך כלל חלקיקים מוצקים המתאחדים ליצירת צבירים באמצעות כוחות חלשים יותר, כגון כוחות ואן דר ואלס או אינטראקציות אלקטרוסטטיות, מבלי למזג את המבנים הפנימיים שלהם. שלא כמו התלכדות, חלקיקים מצטברים יכולים לעתים קרובות להיות מופרדים בחזרה לרכיבים בודדים בתנאים המתאימים.

  • איך שוברים אגרגטים ננו-חומריים?

    שבירת אגרומרטים כרוכה ביישום כוחות מכניים כדי להתגבר על הכוחות המחזיקים את החלקיקים יחד. הטכניקות כוללות ערבוב גזירה גבוה, כרסום ואולטרה-סוניקציה. אולטרה-סוניקציה היא הטכנולוגיה היעילה ביותר לפירוק ננו-חלקיקים, שכן הקוויטציה שהיא מייצרת מייצרת כוחות גזירה מקומיים אינטנסיביים שיכולים להפריד חלקיקים הקשורים בכוחות חלשים.

  • מה סוניקציה עושה לננו-חלקיקים?

    סוניקציה מפעילה גלים על-קוליים בתדר גבוה על דגימה, וגורמת לתנודות מהירות ולהיווצרות בועות קוויטציה בתווך הנוזלי. קריסת בועות אלה יוצרת חום מקומי עז, לחצים גבוהים וכוחות גזירה. עבור ננו-חלקיקים, הסוניקטורים של היילשר מפזרים חלקיקים ביעילות על ידי פירוק אגלומרטים ומניעת הצטברות מחדש באמצעות קלט אנרגיה המתגבר על כוחות בין-חלקיקיים אטרקטיביים. תהליך זה חיוני להשגת התפלגות אחידה של גודל החלקיקים ולשיפור תכונות החומר עבור יישומים שונים.

  • מהן השיטות לפיזור ננו-חלקיקים?

    ניתן לסווג שיטות פירוק ופיזור של ננו-חלקיקים לתהליכים מכניים, כימיים ופיזיקליים. Ultrasonication היא שיטה מכנית יעילה מאוד, אשר פיזית מפריד חלקיקים. הסוניקטורים של Hielscher מועדפים על יעילותם, מדרגיותם, יכולתם להשיג פיזורים עדינים ויישומם על פני מגוון רחב של חומרים וממסים בכל קנה מידה. והכי חשוב, Hielscher sonicators מאפשרים לך להגדיל את התהליך שלך באופן ליניארי ללא פשרות. שיטות כימיות, לעומת זאת, כוללות שימוש בחומרים פעילי שטח, פולימרים או כימיקלים אחרים הנספגים למשטחי חלקיקים, ומספקים דחייה סטרית או אלקטרוסטטית. שיטות פיזיקליות עשויות לכלול שינוי תכונות התווך, כגון pH או חוזק יוני, כדי לשפר את יציבות הפיזור. אולטרה-סאונד יכול לסייע בפיזור כימי של ננו-חומרים.

  • מהי שיטת הסוניקציה לסינתזה של ננו-חלקיקים?

    שיטת הסוניקציה לסינתזה של ננו-חלקיקים כוללת שימוש באנרגיה על-קולית כדי להקל או לשפר תגובות כימיות המובילות להיווצרות ננו-חלקיקים. זה יכול להתרחש באמצעות תהליך cavitation, אשר מייצר נקודות חמות מקומיות של טמפרטורה ולחץ קיצוניים, קידום קינטיקה תגובה ולהשפיע על nucleation וצמיחה של ננו-חלקיקים. סוניקציה יכולה לסייע בשליטה על גודל, צורה ופיזור חלקיקים, מה שהופך אותה לכלי רב-תכליתי בסינתזה של ננו-חלקיקים בעלי תכונות רצויות.

  • מהם שני סוגי שיטות הסוניקציה?

    שני הסוגים העיקריים של שיטות סוניקציה הם סוניקציית בדיקה אצווה וסוניקציה של בדיקה מוטבעת. סוניקציה של בדיקת אצווה כוללת הצבת בדיקה על-קולית לתוך תרחיף ננו-חומרי. סוניקציה של בדיקה מוטבעת, לעומת זאת, כוללת שאיבת תרחיף ננו-חומרי דרך כור על-קולי, שבו גשושית סוניקציה מספקת אנרגיה על-קולית אינטנסיבית ומקומית. השיטה השנייה יעילה יותר לעיבוד נפחים גדולים יותר בייצור והיא נמצאת בשימוש נרחב בפיזור ננו-חלקיקים בקנה מידה של ייצור ודה-אגלומרציה.

  • כמה זמן לוקח ליצור ננו-חלקיקים?

    זמן הסוניקציה של ננו-חלקיקים משתנה במידה רבה בהתאם לחומר, למצב ההתחלתי של האגלומרציה, לריכוז הדגימה ולתכונות הסופיות הרצויות. בדרך כלל, זמני סוניקציה יכולים לנוע בין כמה שניות למספר שעות. אופטימיזציה של זמן הסוניקציה היא קריטית, שכן תת-סוניקציה עלולה להשאיר את האגלומרטים שלמים, בעוד שסוניקציית יתר עלולה להוביל לפיצול חלקיקים או לתגובות כימיות לא רצויות. בדיקות אמפיריות בתנאים מבוקרים נחוצות לעתים קרובות כדי לקבוע את משך הסוניקציה האופטימלי עבור יישום מסוים.

  • כיצד משפיע זמן הסוניקציה על גודל החלקיקים?

    זמן הסוניקציה משפיע ישירות על גודל החלקיקים ופיזורם. בתחילה, סוניקציה מוגברת מובילה לירידה בגודל החלקיקים עקב פירוק האגלומרטים. עם זאת, מעבר לנקודה מסוימת, סוניקציה ממושכת עשויה שלא להקטין עוד יותר את גודל החלקיקים באופן משמעותי ואף לגרום לשינויים מבניים בחלקיקים. מציאת זמן הסוניקציה האופטימלי חיונית להשגת התפלגות גודל החלקיקים הרצויה מבלי לפגוע בשלמות החומר.

  • האם סוניקציה שוברת מולקולות?

    סוניקציה יכולה לשבור מולקולות, אך השפעה זו תלויה מאוד במבנה המולקולה ובתנאי הסוניקציה. סוניקציה בעוצמה גבוהה עלולה לגרום לשבירת קשרים במולקולות, מה שמוביל לפיצול או פירוק כימי. השפעה זו מנוצלת בסונוכימיה לקידום תגובות כימיות באמצעות היווצרות רדיקלים חופשיים. עם זאת, עבור רוב היישומים הכוללים פיזור ננו-חלקיקים, פרמטרי הסוניקציה ממוטבים כדי למנוע שבירה מולקולרית תוך השגת פירוק ופיזור יעילים.

  • איך מפרידים ננו-חלקיקים מתמיסות?

    הפרדת ננו-חלקיקים מתמיסות יכולה להיות מושגת בשיטות שונות, כולל צנטריפוגה, סינון ומשקעים. צנטריפוגה משתמשת בכוח צנטריפוגלי כדי להפריד חלקיקים על בסיס גודל וצפיפות, בעוד אולטרה-סינון כרוך בהעברת התמיסה דרך ממברנה עם גודל נקבוביות השומרות על ננו-חלקיקים. משקעים יכולים להיגרם על ידי שינוי תכונות הממס, כגון pH או חוזק יוני, מה שגורם לננו-חלקיקים להצטבר ולשקוע. בחירת שיטת ההפרדה תלויה בננו-חלקיקים’ תכונות פיסיקליות וכימיות, כמו גם את הדרישות של עיבוד או ניתוח הבאים.

Hielscher UP400St sonicator deagglomerates nanomaterials

Hielscher UP400St sonicator עבור deagglomeration ננו-חומרים

מחקר חומרים עם Hielscher Ultrasonics

סוניקטורים מסוג Hielscher Probe הם כלי חיוני במחקר ננו-חומרים ויישום. על ידי התמודדות חזיתית עם האתגרים של פירוק ננו-חומרים והצעת פתרונות מעשיים וישימים, אנו שואפים להיות המשאב המועדף עליכם לחקר מדע חומרים חדשני.

צרו קשר עוד היום כדי לגלות כיצד טכנולוגיית הסוניקציה שלנו יכולה לחולל מהפכה ביישומי הננו-חומרים שלכם.

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.




ננו-חומרים נפוצים הדורשים פירוק

במחקר חומרים, פירוק ננו-חומרים הוא המפתח לאופטימיזציה של תכונות ננו-חומרים עבור יישומים שונים. פירוק קולי ופיזור של ננו-חומרים אלה הוא הבסיס להתקדמות בתחומים מדעיים ותעשייתיים, ומבטיח את ביצועיהם ביישומים שונים.

  1. צינוריות פחמן (CNTs)משמש בננו-מרוכבים, אלקטרוניקה והתקני אחסון אנרגיה בשל תכונותיהם המכאניות, החשמליות והתרמיות יוצאות הדופן.:
  2. ננו-חלקיקים של תחמוצת מתכתכולל טיטניום דו-חמצני, תחמוצת אבץ ותחמוצת ברזל, החיוניים בקטליזה, פוטו-וולטאים וכחומרים אנטי-מיקרוביאליים.:
  3. גרפן ותחמוצת גרפןעבור דיו מוליך, אלקטרוניקה גמישה וחומרים מרוכבים, כאשר deagglomeration מבטיח ניצול של התכונות שלהם.:
  4. ננו-חלקיקי כסף (AgNPs)משמשים בציפויים, טקסטיל ומכשור רפואי בשל תכונותיהם האנטי-מיקרוביאליות, הדורשות פיזור אחיד.:
  5. ננו-חלקיקי זהב (AuNPs)משמש בהעברת תרופות, קטליזה וחישה ביולוגית בשל התכונות האופטיות הייחודיות שלהם.:
  6. ננו-חלקיקי סיליקהתוספים בקוסמטיקה, מוצרי מזון ופולימרים לשיפור עמידות ופונקציונליות.:
  7. ננו-חלקיקים קרמייםמשמש בציפויים, אלקטרוניקה והתקנים ביו-רפואיים לתכונות משופרות כמו קשיות ומוליכות.:
  8. חלקיקים פולימרייםמיועד למערכות אספקת תרופות, הזקוקות להפרדה לצורך שיעורי שחרור עקביים של תרופות.:
  9. ננו-חלקיקים מגנטייםכגון ננו-חלקיקים של תחמוצת ברזל המשמשים בחומרי ניגוד MRI ובטיפול בסרטן, הדורשים פירוק יעיל של התכונות המגנטיות הרצויות.:

 

בסרטון זה אנו מדגימים לכם את היעילות יוצאת הדופן של הסוניקטור UP200Ht המפזר אבקת פחמן במים. שימו לב באיזו מהירות אולטרה-סוניקציה מתגברת על כוחות המשיכה בין החלקיקים ומערבבת את האבקה הפחמנית הקשה לערבוב במים. בשל כוח הערבוב יוצא הדופן שלה, סוניקציה משמשת בדרך כלל לייצור ננו-פיזור אחיד של פחמן שחור, C65, פולרנים C60 וננו-צינוריות פחמן (CNT) בתעשייה, במדע החומרים ובננוטכנולוגיה.

פיזור קולי של חומרי פחמן עם בדיקה קולית UP200Ht

תמונה ממוזערת של וידאו

 

נשמח לדון בתהליך שלך.

בואו ניצור קשר.