Sonofragmentation उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड द्वारा नैनो आकार के टुकड़ों में कणों का टूटना वर्णन करता है। आम अल्ट्रासोनिक deagglomeration और मिलिंग के विपरीत – कणों मुख्य रूप से grinded और अंतर-कण टकराव से अलग कर दिया जाता है, जहां – , सोनो-fragementation कण और सदमे की लहर के बीच सीधा संपर्क से भिन्न है। उच्च शक्ति / कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड तरल पदार्थ में गुहिकायन और इस तरह तीव्र कतरनी बलों पैदा करता है। cavitational बुलबुला पतन और interparticular टक्कर के चरम स्थितियों के कणों को बहुत ठीक आकार सामग्री पीस लें।

अल्ट्रासोनिक उत्पादन और नैनो कणों की तैयारी

Dispersing, deagglomeration और मिलिंग: नैनो सामग्री के उत्पादन के लिए बिजली अल्ट्रासाउंड के प्रभाव से जानी जाती हैं & साथ ही कर रहे हैं अक्सर ही प्रभावी तरीका sonication द्वारा विखंडन के रूप में पीस के इलाज के लिए नैनो कणों। यह विशेष रूप से सच है जब इसके साथ नैनो आकार अद्वितीय कण विशेषताओं व्यक्त कर रहे हैं के रूप में अपवादभूत funcionalities साथ बहुत ठीक नैनो सामग्री के लिए आता है। विशिष्ट कार्यों से नैनो सामग्री बनाने के लिए, एक और भी और विश्वसनीय sonication प्रक्रिया सुनिश्चित किया जाना चाहिए। Hielscher पूर्ण वाणिज्यिक उत्पादन आकार के लिए लैब पैमाने से अल्ट्रासोनिक उपकरण आपूर्ति करती है।

सोनो-विखंडन Cavitation द्वारा

तरल पदार्थ में शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक बलों के इनपुट चरम स्थितियों बनाता है। अल्ट्रासाउंड एक तरल माध्यम से प्रसारित करते हैं, अल्ट्रासोनिक तरंगों संपीड़न और विरलीकरण चक्र (उच्च दबाव और कम दबाव चक्र) बारी में परिणाम। कम दबाव चक्र के दौरान, छोटी वैक्यूम बुलबुले तरल में उत्पन्न होती हैं। इन गुहिकायन बुलबुले कई कम दबाव चक्र के साथ बढ़ती है जब तक वे एक आकार जब वे और अधिक ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते हैं प्राप्त। अधिकतम के इस राज्य में हिंसक ऊर्जा और बबल के आकार गुहिकायन बुलबुला पतन अवशोषित और स्थानीय स्तर पर चरम स्थितियों बनाता है। की विविधता के कारण गुहिकायन बुलबुले, लगभग बहुत उच्च तापमान। 5000K और लगभग दबाव। 2000atm स्थानीय स्तर पर पहुंचे हैं। इम्प्रोसियन परिणाम 280 मीटर / एस (≈1000 किमी / घंटा) वेग के तरल जेट में परिणाम। सोनो-विखंडन इन तीव्र बलों के उपयोग को उप-माइक्रोन और नैनो रेंज में छोटे आयामों के लिए खंड कणों के उपयोग का वर्णन करता है। एक प्रगतिशील sonication के साथ, कण आकार कोणीय से गोलाकार करने के लिए बदल जाता है, जो कणों को और अधिक मूल्यवान बनाता है। Sonofragmentation के परिणाम विखंडन दर के रूप में व्यक्त किया जाता है जो बिजली इनपुट, sonicated मात्रा और agglomerates के आकार के रूप में वर्णित है।
Kusters एट अल (1994) अपनी ऊर्जा की खपत के संबंध में agglomerates के ultrasonically सहायता प्रदान विखंडन की जांच की। शोधकर्ताओं के परिणाम "संकेत है कि अल्ट्रासोनिक फैलाव तकनीक पारंपरिक पीसने की तकनीक के रूप में के रूप में कुशल हो सकता है। अल्ट्रासोनिक फैलाव के औद्योगिक अभ्यास (जैसे बड़ा जांच, निलंबन के निरंतर थ्रूपुट) इन परिणामों को कुछ हद तक बदल सकते हैं, लेकिन सभी से अधिक यह उम्मीद है कि विशिष्ट ऊर्जा की खपत इस comminutron के चयन के लिए कारण नहीं है तकनीक बल्कि इसकी क्षमता अत्यंत ठीक (submicron) कणों का उत्पादन करने के लिए। [कुस्टर्स एट अल. 1994] विशेष रूप से इस तरह के रूप में eroding पाउडर के लिए सिलिका या zirconia, विशिष्ट ऊर्जा प्रति इकाई पाउडर बड़े पैमाने पर आवश्यक पारंपरिक पीसने तरीकों की तुलना में अल्ट्रासोनिक पीसने से कम हो पाया था। Ultrasonication कणों न केवल मिलिंग और पीसने से, लेकिन यह भी ठोस चमकाने से प्रभावित करता है। इस प्रकार, कण का एक उच्च गोलाई प्राप्त किया जा सकता।

नेनो सामग्री के क्रिस्टलीकरण के लिए सोनो-विखंडन

"हालांकि इसमें कोई शक नहीं कि interparticle टक्कर अल्ट्रासाउंड के साथ विकिरणित आणविक क्रिस्टल के slurries में पाए जाते हैं मिलते हैं, वे विखंडन का प्रमुख स्रोत नहीं हैं। आणविक क्रिस्टल के विपरीत, धातु के कणों सीधे झटका से क्षतिग्रस्त नहीं कर रहे हैं और केवल अधिक तीव्र (लेकिन बहुत दुर्लभ) द्वारा interparticle टक्कर प्रभावित हो सकते हैं। एस्पिरिन slurries बनाम धातु पाउडर के sonication के लिए प्रमुख तंत्र में बदलाव लचीला धातु कणों और भुरभुरा आणविक क्रिस्टल के गुणों के अंतर पर प्रकाश डाला गया। "[Zeiger / Suslick 2011, 14532]

एस्पिरिन कणों की Sonofragmentation [Zeiger / Suslick 2011]

गोपी एट अल (2008) ने माइक्रोमीटर आकार के फ़ीड (जैसे, 70-80 डिग्री) से उच्च शुद्धता वाले सबमाइक्रोमीटर एल्यूमिना सिरेमिक कणों (मुख्य रूप से उप-100 एनएम रेंज में) के निर्माण की जांच की। उन्होंने सोनो-फ़्रेग्मेंटेशन के परिणामस्वरूप एल्यूमिना सिरेमिक कणों के रंग और आकार में महत्वपूर्ण परिवर्तन देखा। माइक्रोन, सबमाइक्रोन और नैनो आकार की रेंज में कण आसानी से उच्च शक्ति sonication द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। ध्वनिक क्षेत्र में प्रतिधारण समय में वृद्धि के साथ कणों की गोलाई में वृद्धि हुई।

Surfactant में फैलाव

प्रभावी अल्ट्रासोनिक कण टूटना के कारण, सर्फेकेंट्स के उपयोग उप माइक्रोन और नैनो आकार के कणों प्राप्त की deagglomeration को रोकने के लिए आवश्यक है। छोटे कण आकार, उच्च सतह क्षेत्र, जो पृष्ठसक्रियकारक साथ कवर किया जाना चाहिए उन्हें निलंबन में रखने के लिए और कणों 'coagualation (ढेर) से बचने के लिए की apect अनुपात। ultrasonication का लाभ dispersing प्रभाव में देता है: इसके साथ ही पीसने और विखंडन के लिए, ultrasounds पृष्ठसक्रियकारक साथ grinded कण टुकड़े बिखरे ताकि ढेर बहुधा वह कणों (लगभग) पूरी तरह से बचा जाता है नैनो।

औद्योगिक उत्पादन

उच्च गुणवत्ता वाले नैनो सामग्री के साथ बाजार की सेवा करने के लिए जो असाधारण कार्यक्षमताओं को व्यक्त करता है, विश्वसनीय प्रसंस्करण उपकरण की आवश्यकता होती है। 16 किलोवाट प्रति यूनिट के साथ अल्ट्रासोनिकेटर जो क्लस्टरिज़ेबल हैं वे किले को वस्तुतः असीमित वॉल्यूम धाराओं की प्रसंस्करण की अनुमति देते हैं। अल्ट्रासोनिक प्रक्रियाओं की पूरी तरह से रैखिक पैमाने पर होने के कारण, अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोगों को प्रयोगशाला में जोखिम मुक्त परीक्षण किया जा सकता है, जो बेंच-टॉप स्केल में अनुकूलित किया जाता है और फिर उत्पादन लाइन में समस्याओं के बिना लागू किया जाता है। चूंकि अल्ट्रासोनिक समीकरण को एक बड़ी जगह की आवश्यकता नहीं होती है, इसे मौजूदा प्रक्रिया धाराओं में भी फिर से लगाया जा सकता है। ऑपरेशन आसान है और निगरानी और रिमोट कंट्रोल के माध्यम से चलाया जा सकता है, जबकि एक अल्ट्रासोनिक सिस्टम के रखरखाव लगभग उपेक्षित है।

कण आकार वितरण और Bi2Te3 आधारित मिश्र धातु के SEM छवियों से पहले और अल्ट्रासोनिक मिलिंग के बाद। ए – कण आकार वितरण; बी – अल्ट्रासोनिक मिलिंग से पहले SEM छवि; सी – 4 ज के लिए अल्ट्रासोनिक मिलिंग के बाद SEM छवि; डी – 8 एच के लिए अल्ट्रासोनिक मिलिंग के बाद SEM छवि।
स्रोत: मार्केज़-Garcia एट अल. 2015.

साहित्य/संदर्भ