Ultrazvučna disperzija nanomaterijala (nanočestica)
Nanomaterijali su postali sastavni dio različitih proizvoda kao što su materijali visoke učinkovitosti, sredstva za zaštitu od sunca, učinkoviti premazi ili plastični kompoziti. Ultrazvučna kavitacija koristi se za raspršivanje čestica nano veličine u tekućine, kao što su voda, ulje, otapala ili smole.
Ultrazvučna disperzija nanočestica
Primjena od Ultrazvučna disperzija nanočestica ima višestruko djelovanje. Najočitiji je raspršivanje materijala u tekućinama kako bi se razbili aglomerati čestica. Drugi proces je primjena ultrazvuka tijekom sinteza čestica ili taloženje. Općenito, to dovodi do manjih čestica i veće ujednačenosti veličine. ultrazvučna kavitacija također poboljšava prijenos materijala na površini čestica. Ovaj se učinak može koristiti za poboljšanje površine funkcionalizacija materijala s visokom specifičnom površinom.
Raspršivanje i smanjenje veličine nanomaterijala
Nanomaterijali, npr. metalni oksidi, nanogline odn Ugljikove nanocijevi imaju tendenciju nakupljanja kada se pomiješaju s tekućinom. Učinkovito sredstvo za deaglomeraciju i Raspršivanje potrebni su za prevladavanje sila vezivanja nakon vlaženja praha. Ultrazvučno razbijanje aglomeratnih struktura u vodenim i nevodenim suspenzijama omogućuje iskorištavanje punog potencijala materijala nanoveličine. Istraživanja različitih disperzija nanočestičnih aglomerata s promjenjivim sadržajem krutine pokazala su značajnu prednost ultrazvuka u usporedbi s drugim tehnologijama, kao što su rotor statorske miješalice (npr. ultra turrax), klipni homogenizatori ili metode mokrog mljevenja, npr. mlinovi s kuglicama ili koloidni mlinovi . Hielscher ultrazvučni sustavi mogu raditi pri prilično visokim koncentracijama krutih tvari. Na primjer za Silicij utvrđeno je da je stopa loma neovisna o koncentracija čvrste tvari do 50% prema težini. Ultrazvuk se može primijeniti za disperziju master-serija visoke koncentracije – obrada tekućina niske i visoke viskoznosti. To čini ultrazvuk dobrim rješenjem za obradu boja i premaza, na temelju različitih medija, kao što su voda, smola ili ulje.
Ultrazvučni homogenizator UP400St za nano-disperzije
ultrazvučna kavitacija
Disperzija i deaglomeracija ultrazvukom su rezultat ultrazvučne kavitacije. Kada se tekućine izlažu ultrazvuku, zvučni valovi koji se šire u tekućinu rezultiraju izmjeničnim ciklusima visokog i niskog tlaka. Ovo primjenjuje mehaničko naprezanje na sile privlačenja između pojedinačnih čestica. ultrazvučna kavitacija u tekućinama uzrokuje brzi mlaz tekućine do 1000 km/h (približno 600 mph). Takvi mlazovi pritišću tekućinu pod visokim tlakom između čestica i odvajaju ih jedne od drugih. Manje čestice se ubrzavaju mlazovima tekućine i sudaraju se velikim brzinama. To čini ultrazvuk učinkovitim sredstvom za raspršivanje, ali i za mljevenje čestica mikronske i submikronske veličine.
Ultrazvučno potpomognuta sinteza čestica / taloženje
Nanočestice se mogu generirati odozdo prema gore sintezom ili taloženjem. Sonokemija je jedna od najranijih tehnika korištenih za pripremu spojeva nanoveličine. Suslick je u svom izvornom radu sonificirao Fe(CO)5 bilo kao čista tekućina ili u otopini deaklina i dobivene nanočestice amorfnog željeza veličine 10-20 nm. Općenito, prezasićena smjesa počinje stvarati čvrste čestice iz visoko koncentriranog materijala. Ultrasonication poboljšava miješanje prekursora i povećava prijenos mase na površini čestica. To dovodi do manje veličine čestica i veće ujednačenosti.
UIP2000hdT, snažan ultrazvučni uređaj od 2 kW za raspršivanje SWCNT-a.
Funkcionalizacija površine pomoću ultrazvuka
Mnogi nanomaterijali, poput metalnih oksida, inkjet tinta i pigmenti tonera ili punila za učinkovitost premazi, zahtijevaju površinsku funkcionalizaciju. Kako bi se funkcionalizirala kompletna površina svake pojedine čestice potrebna je dobra metoda disperzije. Kada su raspršene, čestice su obično okružene graničnim slojem molekula koje privlači površina čestice. Kako bi nove funkcionalne skupine dospjele na površinu čestice, ovaj granični sloj treba razbiti ili ukloniti. Mlazovi tekućine koji nastaju ultrazvučnom kavitacijom mogu doseći brzine do 1000 km/h. Ovaj stres pomaže u nadvladavanju sila privlačenja i nosi funkcionalne molekule na površinu čestice. U Sonokemija, ovaj se učinak koristi za poboljšanje učinka dispergiranih katalizatora.
Ultrasonication prije mjerenja veličine čestica
Ultrazvučna obrada uzoraka poboljšava točnost mjerenja veličine čestica ili morfologije. Novi SonoStep kombinira ultrazvuk, miješanje i pumpanje uzoraka u kompaktnom dizajnu. Jednostavan je za rukovanje i može se koristiti za isporuku ultrazvučno obrađenih uzoraka analitičkim uređajima, kao što su analizatori veličine čestica. Intenzivna sonikacija pomaže u raspršivanju aglomeriranih čestica što dovodi do dosljednijih rezultata.Kliknite ovdje da biste pročitali više!
Ultrazvučna obrada za laboratorijske i proizvodne razmjere
Dostupni su ultrazvučni procesori i protočne ćelije za deaglomeraciju i disperziju Laboratorija i proizvodnja razini. Industrijski sustavi se lako mogu naknadno opremiti za rad u liniji. Za istraživanje i razvoj procesa preporučujemo korištenje UIP1000hd (1000 vata).
Hielscher nudi širok raspon ultrazvučnih uređaja i pribora za učinkovito raspršivanje nanomaterijala, npr. u bojama, tintama i premazima.
- Kompaktni laboratorijski uređaji od do Snaga 400 vata.
Ovi se uređaji uglavnom koriste za pripremu uzoraka ili početne studije izvedivosti i dostupni su za najam. - 500 i 1000 i 2000 vata ultrazvučni procesori poput UIP1000hd set s protočnom ćelijom i raznim pojačivačima i sonotrodama može obraditi tokove većeg volumena.
Uređaji kao što je ovaj koriste se za optimizaciju parametara (kao što su: amplituda, radni tlak, brzina protoka itd.) u mjerilu stolnog ili pilot postrojenja. - Ultrazvučni procesori 2kW, 4kW, 10kW i 16kW a veći klasteri od nekoliko takvih jedinica mogu obraditi tokove proizvodnje na gotovo bilo kojoj razini.
Stolna oprema dostupna je za iznajmljivanje pod dobrim uvjetima za provođenje procesa. Rezultati takvih ispitivanja mogu se skalirati linearno na razinu proizvodnje – smanjujući rizik i troškove uključene u razvoj procesa. Rado ćemo vam pomoći online, telefonom ili osobno. Molim te nađi naše adrese ovdje, ili koristite obrazac ispod.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Nanomaterijali – Popratne informacije
Nanomaterijali su materijali veličine manje od 100 nm. Brzo napreduju u formulacije boja, tinti i premaza. Nanomaterijali spadaju u tri široke kategorije: metalni oksidi, nanogline i Ugljikove nanocijevi. Nanočestice metalnog oksida uključuju cinkov oksid, titanijev oksid, željezni oksid, cerijev oksid i cirkonijev oksid na nanomjernoj razini, kao i spojeve miješanih metala poput indij-kositrenog oksida te cirkonija i titana, kao i spojeve miješanih metala poput indija -kositar oksid. Ova mala stvar ima utjecaj na mnoge discipline, poput fizike, Kemija i biologije. U bojama i premazima nanomaterijali ispunjavaju dekorativne potrebe (npr. boja i sjaj), funkcionalne svrhe (npr. vodljivost, inaktivacija mikroba) i poboljšavaju zaštitu (npr. otpornost na ogrebotine, UV stabilnost) boja i premaza. Osobito metalni oksidi nano veličine, kao što su TiO2 i ZnO ili aluminij, cerij i Silicij a pigmenti nano veličine nalaze primjenu u novim formulacijama boja i premaza.
Kada se veličina materije smanji, ona mijenja svoje karakteristike, poput boje i interakcije s drugom materijom, poput kemijske reaktivnosti. Promjena karakteristika uzrokovana je promjenom elektroničkih svojstava. od strane smanjenje veličine čestica, povećava se površina materijala. Zbog toga veći postotak atoma može djelovati s drugom materijom, npr. s matricom smola.
Površinska aktivnost ključni je aspekt nanomaterijala. Aglomeracija i agregacija blokira površinu od kontakta s drugom materijom. Samo dobro raspršene ili jednostruko raspršene čestice omogućuju iskorištavanje punog blagotvornog potencijala materije. Kao rezultat, dobro raspršivanje smanjuje količinu nanomaterijala potrebnu za postizanje istih učinaka. Kako je većina nanomaterijala još uvijek prilično skupa, ovaj je aspekt od velike važnosti za komercijalizaciju formulacija proizvoda koji sadrže nanomaterijale. Danas se mnogi nanomaterijali proizvode suhim postupkom. Kao rezultat toga, čestice je potrebno umiješati u tekuće formulacije. Ovdje većina nanočestica stvara aglomerate tijekom vlaženja. Posebno Ugljikove nanocijevi su vrlo kohezivni što otežava njihovo raspršivanje u tekućine, kao što su voda, etanol, ulje, polimer ili epoksidna smola. Konvencionalni uređaji za obradu, npr. visokosmične ili rotor-statorske miješalice, visokotlačni homogenizatori ili koloidni i diskasti mlinovi ne uspijevaju odvojiti nanočestice u diskretne čestice. Osobito za male tvari od nekoliko nanometara do nekoliko mikrona, ultrazvučna kavitacija je vrlo učinkovita u razbijanju aglomerata, agregata, pa čak i primarnih materijala. Kada se ultrazvuk koristi za mljevenje šarža visoke koncentracije, tekući mlazovi koji proizlaze iz ultrazvučne kavitacije, čine da se čestice sudaraju jedna s drugom pri brzinama do 1000 km/h. Ovo prekida van der Waalsove sile u aglomeratima, pa čak i primarnim česticama.
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.