Նանոնյութերի (նանոմասնիկների) ուլտրաձայնային դիսպերսում
Նանոնյութերը դարձել են այնպիսի բազմազան արտադրանքների անբաժանելի բաղադրիչ, ինչպիսիք են բարձր արդյունավետությամբ նյութերը, արևապաշտպան քսուքները, բարձր արդյունավետությամբ ծածկույթները կամ պլաստիկ կոմպոզիտները։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան օգտագործվում է նանոմետրային չափերի մասնիկները հեղուկներում, օրինակ՝ ջրում, յուղում, լուծիչներում կամ խեժերում դիսպերսելու համար։
Նանոմասնիկների ուլտրաձայնային դիսպերսում
Այս մեթոդի՝ նանոմասնիկների ուլտրաձայնային դիսպերսման, կիրառումը բազմաբնույթ ազդեցություններ ունի։ Ամենաակնհայտը նյութերի դիսպերսումն է հեղուկներում ՝ մասնիկների ագլոմերատները քայքայելու նպատակով։ Մեկ այլ գործընթաց է ուլտրաձայնի կիրառումը մասնիկների սինթեզի կամ նստեցման ընթացքում։ Ընդհանուր առմամբ, սա հանգեցնում է ավելի փոքր մասնիկների ստացմանը և դրանց չափերի միատեսակության բարձրացմանը։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան նաև բարելավում է նյութի փոխանցումը մասնիկների մակերևույթներին։ Այս ազդեցությունը կարող է օգտագործվել՝ բարելավելու մակերևույթի ֆունկցիոնալացումը այն նյութերի, որոնք ունեն մեծ տեսակարար մակերես։
Նանոնյութերի դիսպերսում և չափերի փոքրացում
Նանոնյութերը, օրինակ՝ մետաղների օքսիդները, նանոկավերը կամ ածխածնային նանոխողովակները , հեղուկի մեջ խառնվելիս հակված են ագլոմերացվելու։ Դեագլոմերացման և դիսպերսման արդյունավետ միջոցներ են անհրաժեշտ՝ փոշին թրջելուց հետո կապակցման ուժերը հաղթահարելու համար։ Ջրային և ոչ ջրային կախույթներում ագլոմերատային կառուցվածքների ուլտրաձայնային քայքայումը թույլ է տալիս ամբողջությամբ օգտագործել նանոմետրային չափերի նյութերի ներուժը։ Պինդ նյութի փոփոխական պարունակությամբ նանոմասնիկային ագլոմերատների տարբեր դիսպերսիաների ուսումնասիրությունները ցույց են տվել ուլտրաձայնի զգալի առավելությունը այլ տեխնոլոգիաների համեմատ, ինչպիսիք են ռոտոր–ստատորային խառնիչները (օրինակ՝ ultra turrax), մխոցային հոմոգենիզատորները կամ թաց աղացման մեթոդները, օրինակ՝ ուլունքային կամ կոլոիդային աղացները։ Hielscher ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են աշխատել պինդ նյութի բավականին բարձր կոնցենտրացիաների պայմաններում։ Օրինակ՝ սիլիցիումի երկօքսիդի համար պարզվել է, որ տրոհման արագությունը կախված չէ մինչև 50% պինդ նյութի կոնցենտրացիայից ՝ ըստ զանգվածի։ Ուլտրաձայնը կարող է կիրառվել բարձր կոնցենտրացիայով խտանյութերի դիսպերսման համար՝ մշակելով ցածր և բարձր մածուցիկությամբ հեղուկներ։ Սա ուլտրաձայնը դարձնում է մշակման լավ լուծում տարբեր միջավայրերի, օրինակ՝ ջրի, խեժի կամ յուղի հիմքով ներկերի և ծածկույթների համար։
Ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր UP400St ՝ նանոդիսպերսիաների համար
Ուլտրաձայնային կավիտացիա
Ուլտրաձայնային մշակմամբ դիսպերսումն ու դեագլոմերացումը ուլտրաձայնային կավիտացիայի արդյունք են։ Երբ հեղուկները ենթարկվում են ուլտրաձայնի ազդեցությանը, հեղուկում տարածվող ձայնային ալիքներն առաջացնում են բարձր և ցածր ճնշման հերթագայվող ցիկլեր։ Սա մեխանիկական լարվածություն է գործադրում առանձին մասնիկների միջև գործող ձգողական ուժերի վրա։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան հեղուկներում առաջացնում է մինչև 1000km/hr (մոտավորապես 600mph) արագությամբ հեղուկի շիթեր։ Այդպիսի շիթերը բարձր ճնշմամբ հեղուկ են մղում մասնիկների միջև և դրանք բաժանում միմյանցից։ Ավելի փոքր մասնիկներն արագանում են հեղուկի շիթերի հետ միասին և բախվում բարձր արագություններով։ Սա ուլտրաձայնը դարձնում է արդյունավետ միջոց ոչ միայն դիսպերսման, այլև աղացման համար՝ միկրոմետրային և ենթամիկրոմետրային չափերի մասնիկների դեպքում։
Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ մասնիկների սինթեզ / նստեցում
Նանոմասնիկները կարող են ստացվել փոքր կառուցվածքային միավորներից ավելի մեծերի կառուցման սկզբունքով՝ սինթեզի կամ նստեցման միջոցով։ Սոնոքիմիան նանոմետրային չափերի միացություններ ստանալու համար կիրառված ամենավաղ մեթոդներից մեկն է։ Սասլիկն իր սկզբնական աշխատանքում ուլտրաձայնով մշակել է Fe(CO)5 ՝ կամ մաքուր հեղուկի ձևով, կամ deaclin-ի լուծույթում, և ստացել 10–20nm չափերի ամորֆ երկաթի նանոմասնիկներ։ Ընդհանուր առմամբ, գերհագեցած խառնուրդը սկսում է պինդ մասնիկներ ձևավորել բարձր կոնցենտրացիայով նյութից։ Ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում է նախանյութերի խառնումը և մեծացնում զանգվածափոխանակությունը մասնիկի մակերևույթին։ Սա հանգեցնում է մասնիկների չափերի փոքրացմանը և միատեսակության բարձրացմանը։
UIP2000hdT, հզոր՝ 2kW ուլտրաձայնային սարք՝ SWCNTs-ը դիսպերսելու համար։
Մակերևույթի ֆունկցիոնալացում ուլտրաձայնի միջոցով
Շատ նանոնյութեր, ինչպիսիք են մետաղների օքսիդները, թանաքաշիթային տպագրության թանաքի և տոների գունանյութերը կամ լցանյութերը՝ բարձր արդյունավետությամբ ծածկույթների համար, պահանջում են մակերևույթի ֆունկցիոնալացում։ Յուրաքանչյուր առանձին մասնիկի ամբողջ մակերևույթը ֆունկցիոնալացնելու համար անհրաժեշտ է դիսպերսման արդյունավետ մեթոդ։ Դիսպերսված վիճակում մասնիկները սովորաբար շրջապատված են մասնիկի մակերևույթին ձգվող մոլեկուլների սահմանային շերտով։ Որպեսզի նոր ֆունկցիոնալ խմբերը հասնեն մասնիկի մակերևույթին, այդ սահմանային շերտը պետք է քայքայվի կամ հեռացվի։ Ուլտրաձայնային կավիտացիայի արդյունքում առաջացող հեղուկի շիթերի արագությունը կարող է հասնել մինչև 1000km/hr։ Այս մեխանիկական լարումն օգնում է հաղթահարել ձգողական ուժերը և ֆունկցիոնալ մոլեկուլները տեղափոխում է մասնիկի մակերևույթ։ Սոնոքիմիայում այս ազդեցությունն օգտագործվում է դիսպերսված կատալիզատորների արդյունավետությունը բարձրացնելու համար։
Ուլտրաձայնային մշակում՝ մասնիկների չափերի չափումից առաջ
Նմուշների ուլտրաձայնային մշակումը բարձրացնում է մասնիկների չափերի կամ մորֆոլոգիայի չափման ճշգրտությունը։ Նոր SonoStep-ը կոմպակտ կառուցվածքում համատեղում է ուլտրաձայնը, նմուշների խառնումը և պոմպով մղումը։ Այն հեշտ է շահագործել և կարող է օգտագործվել ուլտրաձայնով մշակված նմուշները վերլուծական սարքեր, օրինակ՝ մասնիկների չափերի անալիզատորներ, հասցնելու համար։ Ինտենսիվ ուլտրաձայնային մշակումն օգնում է դիսպերսել ագլոմերացված մասնիկները՝ ապահովելով ավելի կայուն արդյունքներ։ Ավելին կարդալու համար սեղմեք այստեղ։
Ուլտրաձայնային մշակում լաբորատոր և արտադրական մասշտաբներով
Դեագլոմերացման և դիսպերսման համար նախատեսված ուլտրաձայնային պրոցեսորներն ու հոսքային բջիջները հասանելի են լաբորատոր և արտադրական մակարդակների համար։ Արդյունաբերական համակարգերը կարելի է հեշտությամբ վերազինել՝ հոսքագծում աշխատելու համար։ Հետազոտությունների և գործընթացների մշակման համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել UIP1000hd (1 000 վատտ) սարքը։
Hielscher-ն առաջարկում է ուլտրաձայնային սարքերի և պարագաների լայն տեսականի՝ նանոնյութերի արդյունավետ դիսպերսման համար, օրինակ՝ ներկերում, թանաքներում և ծածկույթներում։
- Կոմպակտ լաբորատոր սարքեր՝ մինչև 400 վատտ հզորությամբ.
Այս սարքերը հիմնականում օգտագործվում են նմուշների նախապատրաստման կամ իրագործելիության նախնական ուսումնասիրությունների համար և հասանելի են վարձակալությամբ։ - 500 և 1 000 և 2 000 վատտ հզորությամբ ուլտրաձայնային պրոցեսորները, օրինակ՝ հոսքային բջիջով, տարբեր ամպլիտուդային ուժեղացուցիչներով և սոնոտրոդներով UIP1000hd հավաքածուն, կարող են մշակել ավելի մեծ ծավալային հոսքեր։
Այսպիսի սարքերն օգտագործվում են պարամետրերի (օրինակ՝ ամպլիտուդի, աշխատանքային ճնշման, ծավալային հոսքի արագության և այլնի) օպտիմալացման համար՝ սեղանային սարքավորումների կամ փորձնական կայանքի մասշտաբով։ - Ուլտրաձայնային պրոցեսորները՝ 2kW, 4kW, 10kW և 16kW հզորությամբ, և մի քանի այդպիսի սարքերից կազմված ավելի մեծ խմբերը կարող են մշակել գրեթե ցանկացած մակարդակի արտադրական ծավալային հոսքեր։
Գործընթացի փորձարկումներ իրականացնելու համար սեղանային սարքավորումները հասանելի են վարձակալությամբ՝ բարենպաստ պայմաններով։ Այսպիսի փորձարկումների արդյունքները կարելի է գծային կերպով մասշտաբավորել մինչև արտադրական մակարդակ՝ նվազեցնելով գործընթացի մշակման հետ կապված ռիսկերն ու ծախսերը։ Մենք սիրով կօգնենք ձեզ առցանց, հեռախոսով կամ անձամբ։ Գտեք մեր հասցեներն այստեղ կամ օգտվեք ստորև ներկայացված ձևից։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման արտադրողականության մասին.
| Խմբաքանակի ծավալ | Ծավալային հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Նանոնյութեր – ընդհանուր տեղեկություններ
Նանոնյութերը 100nm-ից փոքր չափեր ունեցող նյութեր են։ Դրանք արագորեն ներմուծվում են ներկերի, թանաքների և ծածկույթների բաղադրությունների մեջ։ Նանոնյութերը բաժանվում են երեք լայն խմբի՝ մետաղների օքսիդներ, նանոկավեր և ածխածնային նանոխողովակներ։ Մետաղների օքսիդների նանոմասնիկները ներառում են նանոչափ ցինկի օքսիդը, տիտանի օքսիդը, երկաթի օքսիդը, ցերիումի օքսիդը և ցիրկոնիումի օքսիդը, ինչպես նաև խառը մետաղական միացություններ, ինչպիսիք են ինդիումի և անագի օքսիդը և ցիրկոնիումն ու տիտանը, ինչպես նաև խառը մետաղական միացություններ, ինչպիսիք են ինդիումի և անագի օքսիդը։ Այս փոքրաչափ նյութն ազդեցություն ունի բազմաթիվ գիտակարգերի վրա, ինչպիսիք են ֆիզիկան, քիմիան և կենսաբանությունը։ Ներկերում և ծածկույթներում նանոնյութերն ապահովում են դեկորատիվ պահանջները (օրինակ՝ գույնը և փայլը), ծառայում են ֆունկցիոնալ նպատակների (օրինակ՝ հաղորդականության, մանրէների ապաակտիվացման) և բարելավում են ներկերի ու ծածկույթների պաշտպանիչ հատկությունները (օրինակ՝ քերծվածքակայունությունը, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման նկատմամբ կայունությունը)։ Մասնավորապես, նանոչափ մետաղների օքսիդները, ինչպիսիք են TiO2 և ZnO կամ ալյումինի օքսիդը, ցերիումի օքսիդը և սիլիցիումի երկօքսիդը, և նանոչափ պիգմենտները կիրառվում են ներկերի և ծածկույթների նոր բաղադրություններում։
Երբ նյութի չափերը փոքրանում են, փոխվում են դրա հատկությունները, օրինակ՝ գույնը և այլ նյութերի հետ փոխազդեցությունը, այդ թվում՝ քիմիական ռեակտիվությունը։ Հատկությունների փոփոխությունը պայմանավորված է էլեկտրոնային հատկությունների փոփոխությամբ։ Մասնիկների չափերի փոքրացման շնորհիվ մեծանում է նյութի մակերևույթի մակերեսը։ Դրա շնորհիվ ատոմների ավելի մեծ տոկոսը կարող է փոխազդել այլ նյութերի, օրինակ՝ խեժերի մատրիցի հետ։
Մակերևութային ակտիվությունը նանոնյութերի առանցքային հատկանիշներից է։ Ագլոմերացումն ու ագրեգացումը խոչընդոտում են մակերևույթի շփումը այլ նյութերի հետ։ Միայն լավ դիսպերսված կամ առանձին դիսպերսված մասնիկներն են թույլ տալիս օգտագործել նյութի ամբողջ օգտակար ներուժը։ Արդյունքում լավ դիսպերսումը նվազեցնում է նույն ազդեցություններին հասնելու համար անհրաժեշտ նանոնյութերի քանակը։ Քանի որ նանոնյութերի մեծ մասը դեռ բավականին թանկ է, այս հանգամանքը մեծ նշանակություն ունի նանոնյութեր պարունակող արտադրանքի բաղադրությունների առևտրայնացման համար։ Այսօր շատ նանոնյութեր արտադրվում են չոր եղանակով։ Հետևաբար մասնիկները պետք է խառնվեն հեղուկ բաղադրությունների մեջ։ Հենց այս փուլում՝ թրջման ընթացքում, նանոմասնիկների մեծ մասն առաջացնում է ագլոմերատներ։ Հատկապես ածխածնային նանոխողովակները ունեն միմյանց կպչելու մեծ հակում, ինչը դժվարացնում է դրանց դիսպերսումը հեղուկներում, օրինակ՝ ջրում, էթանոլում, յուղում, պոլիմերում կամ էպօքսիդային խեժում։ Սովորական մշակման սարքերը, օրինակ՝ սահքի մեծ լարումով կամ ռոտոր–ստատորային խառնիչները, բարձր ճնշման հոմոգենիզատորները կամ կոլոիդային և սկավառակային աղացները, բավարար չափով չեն տարանջատում նանոմասնիկներն առանձին մասնիկների։ Մասնավորապես՝ մի քանի նանոմետրից մինչև մի քանի միկրոմետր չափերով մանր նյութերի դեպքում ուլտրաձայնային կավիտացիան շատ արդյունավետ է ագլոմերատների, ագրեգատների և նույնիսկ առաջնային մասնիկների քայքայման համար։ Բարձր կոնցենտրացիայով խմբաքանակների աղացման համար ուլտրաձայն կիրառելիս ուլտրաձայնային կավիտացիայի հետևանքով առաջացող հեղուկի շիթերը ստիպում են մասնիկներին բախվել միմյանց մինչև 1000km/h արագություններով։ Սա խզում է վան դեր Վաալսի ուժերը ագլոմերատներում և նույնիսկ առաջնային մասնիկներում։
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և արդյունահանման համար։