Սիլիցիումի նանոմասնիկների ուլտրաձայնային ապաագլոմերացիա

Սիլիցիումի նանոմասնիկները, ինչպիսիք են գոլորշիացված սիլիցիումը (օրինակ՝ Աերոզիլը), լայնորեն օգտագործվող հավելանյութ են տարբեր ոլորտներում: Ցանկալի նյութական բնութագրերով լիարժեք ֆունկցիոնալ նանոսիլիկա ստանալու համար սիլիցիումի նանոմասնիկները պետք է ապաագլոմերացվեն և բաշխվեն որպես մեկ ցրված մասնիկներ: Ապացուցված է, որ ուլտրաձայնային դեագլոմերացիան բարձր արդյունավետ և հուսալի տեխնիկա է նանոսիլիկիան միատեսակ բաշխելու համար, որպես մեկ ցրված մասնիկներ կասեցման մեջ:

նանոսիլիկ – Բնութագրերը և կիրառությունները

Սիլիցիում (SiO₂) և հատկապես սիլիցիումի նանոմասնիկները (Si-NPs) սովորական հավելումներ են բազմաթիվ ոլորտներում: Նանո չափի սիլիցիումի մասնիկներն առաջարկում են շատ մեծ մակերես և արտահայտում են մասնիկների յուրահատուկ բնութագրեր, որոնք օգտագործվում են բազմաթիվ ոլորտներում տարբեր նպատակներով: Օրինակ, նանո չափի SiO-ի եզակի նյութական հատկությունները₂ կիրառվում են (նանո) կոմպոզիտների, բետոնի և այլ նյութերի ամրապնդման համար։ Օրինակներ են նանոսիլիկային հիմքով ծածկույթները, որոնք առաջարկում են հրակայուն հատկություններ կամ ապակի՝ պատված նանոսիլիկով, որն այդպիսով ձեռք է բերում հակառեֆլեկտիվ հատկություններ: Շինարարական և շինարարական արդյունաբերության մեջ սիլիցի գոլորշին (միկրոսիլիկ) և նանոսիլիկն օգտագործվում են որպես բարձր պոզոլանային նյութ, որն օգտագործվում է բետոնի աշխատունակությունը, ինչպես նաև բետոնի մեխանիկական և դիմացկուն հատկությունները բարձրացնելու համար: Երբ սիլիցիումի գոլորշին և նանոսիլիկան համեմատվում են, նանոկառուցվածքով SiO-ը₂ Պոզոլանն ավելի ակտիվ է վաղ փուլում, քան սիլիցիումի գոլորշին, քանի որ նանոսիլիկն առաջարկում է զգալիորեն ավելի մեծ հատուկ մակերես և նրբություն: Ավելի մեծ մակերեսն առաջարկում է ավելի շատ տեղամասեր բետոնի հետ արձագանքելու համար և նպաստում է կոնկրետ բարելավված բետոնե միկրոկառուցվածքին՝ գործելով որպես միջուկ: Գազի թափանցելիությունը՝ բետոնի դիմացկունության ցուցանիշը, բարելավված է նանոսիլիկով ամրացված բետոնի մեջ՝ համեմատած ավանդական սիլիցիումի գոլորշի պարունակող բետոնի հետ:
Կենսաբժշկության և կենսաբանության մեջ SiO₂ Նանոմասնիկները լայնորեն ուսումնասիրվում են տարբեր կիրառությունների համար, քանի որ նանոսիլիկայի բարձր մակերեսը, գերազանց կենսահամատեղելիությունը և կարգավորելի ծակոտիների չափը առաջարկում են նոր կիրառությունների լայն շրջանակ, ներառյալ դեղամիջոցների առաքումը և թերանոստիկա:

Գծապատկերը ցույց է տալիս նանո-սիլիկայի մասնիկների չափերի բաշխումը մինչև (կանաչ կոր) և հետո (կարմիր կոր) ուլտրաձայնային ցրումը:

Նանո-սիլիկայի ուլտրաձայնային դեագգլոմերացիա և ցրում

Ուլտրաձայնային դեագլոմերացիայի և ցրման աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է ուլտրաձայնային ձևով առաջացած կավիտացիայի ազդեցության վրա, որը գիտականորեն հայտնի է որպես ակուստիկ կավիտացիա: Բարձր հզորության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնի կիրառումը հեղուկների կամ ցեխերի մեջ կարող է առաջացնել ակուստիկ կավիտացիա և, հետևաբար, ծայրահեղ պայմաններ, որոնք տեղի են ունենում տեղում որպես շատ բարձր ճնշում և ջերմաստիճան, և մինչև 280 մ/վ արագությամբ հեղուկ շիթերի միկրոհոսք: Ուլտրաձայնային կավիտացիայի այս ինտենսիվ ֆիզիկական և մեխանիկական ազդեցությունները առաջացնում են էրոզիա մասնիկների մակերեսին, ինչպես նաև մասնիկների փշրում միջմասնիկների բախման արդյունքում: Ուլտրաձայնային / ակուստիկ կավիտացիայի այս ինտենսիվ ուժերը սոնիկացիան դարձնում են բարձր արդյունավետ և հուսալի մեթոդ նանո չափերի մասնիկների դեագլոմերացիայի և ցրման համար, ինչպիսիք են նանո-սիլիկոն, նանոխողովակները և այլ նանո նյութերը:

Ուլտրաձայնային դեագլոմերացված նանո-սիլիկայի մասնիկների չափի բաշխում (օգտագործելով Hielscher UP400St ուլտրաձայնային սարքը) (ա) 1 wt%, (b) 2 wt%, (c) 5 wt% և (d) 10 wt% Aerosil 200 ջրի մեջ տարբեր ժամանակային ընդմիջումներով:
Ուսումնասիրություն և գրաֆիկներ՝ Վիկաշ 2020թ.

Սիլիցիումի ուլտրաձայնային մշակում բարձր պինդ կոնցենտրացիաներով և մածուցիկ հեղուկներով

Ցածր կոնցենտրացիաներում նանոմասնիկների ցրումը արդեն իսկ դժվար է, քանի որ քիմիական կապի ուժերը, ինչպիսիք են իոնային կապերը, կովալենտային կապերը, ջրածնային կապերը և վան դեր Վալսի փոխազդեցությունները, պետք է հաղթահարվեն: Նանոմասնիկների կոնցենտրացիայի աճով, օրինակ՝ նանո-սիլիկ մասնիկները, զգալիորեն ավելանում է նաև նանոմասնիկների միջև քիմիական փոխազդեցությունը: Սա նշանակում է, որ հզոր ցրման տեխնիկան էական է լավ, երկարաժամկետ կայուն դիսպերսիայի արդյունքներ ստանալու համար: Ուլտրաձայնային ցրիչները օգտագործվում են որպես հուսալի և բարձր արդյունավետ դիսպերսման մեթոդ, որոնք հեշտությամբ ունակ են մշակել բարձր մածուցիկությամբ և նույնիսկ շատ բարձր պինդ կոնցենտրացիաներով մածուկներ: Նանո-մասնիկների բարձր պինդ բեռներով լորձաթաղանթները մշակելու հնարավորությունը ուլտրաձայնային ստացումը վերածում է նանո-նյութերի ցրման նախընտրելի տեխնոլոգիայի:
Hielscher արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերը կարող են մշակել ձեր փոշին կամ մածուկը շարունակական ներգծային ռեակտորում, քանի դեռ այն կարող է սնվել պոմպի միջոցով:

Սիլիցիումի նանոհեղուկների ուլտրաձայնային արտադրություն

Modragon et al. (2012) պատրաստված սիլիցիումի նանոհեղուկներ, որոնք պատրաստված են սիլիցիումի նանոմասնիկները թորած ջրի մեջ ցրելու միջոցով՝ օգտագործելով զոնդ տիպի ուլտրաձայնային սարք UP400S. Որոշակի պինդ պարունակությամբ (այսինքն՝ 20%), ցածր մածուցիկությամբ և հեղուկի նման պահվածքով կայուն սիլիցիումի նանոհեղուկներ արտադրելու համար բաղկացած է բարձր էներգիայի մշակումից ուլտրաձայնային զոնդով 5 րոպե, հիմնական միջավայրեր (7-ից բարձր pH արժեքներ) և ոչ աղի ավելացում: Ուլտրաձայնային ցրումը հանգեցրեց ցածր մածուցիկությամբ նանոհեղուկների: Ուլտրաձայնային եղանակով պատրաստված նանոհեղուկներն իրենց պահում էին հեղուկի պես և պատրաստվել էին 20% պինդ բեռնվածությամբ շատ կարճ ժամանակում՝ շնորհիվ լավ ցրման, որը ձեռք է բերվել sonication-ով:
«Բոլոր առկա ցրման մեթոդներից ուլտրաձայնային զոնդերով ցրումը հաստատվել է որպես ամենաարդյունավետը» (Modragon et al., 2012):
Petzold et al. (2009) եկել է նույն եզրակացության Aerosil փոշի ապաագլոմերացիայի համար՝ պարզելով, որ ուլտրաձայնային զոնդն ամենաարդյունավետ ցրման համակարգն է՝ կիրառվող բարձր կենտրոնացված էներգիայի շնորհիվ:

Ուլտրաձայնային սարքեր սիլիցիումի նանոմասնիկների դեագլոմերացիայի և ցրման համար

Երբ նանոսիլիկն օգտագործվում է արդյունաբերական ծրագրերում, հետազոտություններում կամ նյութագիտության մեջ, չոր սիլիցիումի փոշին պետք է ներառվի հեղուկ փուլի մեջ: Նանո-սիլիցիումի ցրումը պահանջում է հուսալի և արդյունավետ ցրման տեխնիկա, որը բավականաչափ էներգիա է կիրառում սիլիցիումի առանձին մասնիկները ապաագլոմերացնելու համար: Ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են որպես հզոր և հուսալի ցրիչներ, հետևաբար օգտագործվում են տարբեր նյութերի, ինչպիսիք են սիլիցիումը, նանոխողովակները, գրաֆենը, հանքանյութերը և շատ այլ նյութեր միատարր կերպով հեղուկ փուլում ապաագլոմերացնելու և բաշխելու համար:

Hielscher Ultrasonics-ը նախագծում, արտադրում և տարածում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային դիսպերսերներ ցանկացած տեսակի համասեռացման և ապաագլոմերացիայի կիրառման համար: Երբ խոսքը վերաբերում է նանո-դիսպերսիաների արտադրությանը, ճշգրիտ ձայնային հսկողությունը և նանոմասնիկների կասեցման հուսալի ուլտրաձայնային բուժումը կարևոր են բարձր արդյունավետության արտադրանք ստանալու համար:
Hielscher Ultrasonics-ի պրոցեսորները լիովին վերահսկում են մշակման բոլոր կարևոր պարամետրերը, ինչպիսիք են էներգիայի մուտքագրումը, ուլտրաձայնային ինտենսիվությունը, ամպլիտուդը, ճնշումը, ջերմաստիճանը և պահպանման ժամանակը: Այսպիսով, դուք կարող եք հարմարեցնել պարամետրերը օպտիմալացված պայմաններին, ինչը հետագայում հանգեցնում է բարձրորակ նանո-ցրման, ինչպիսին է նանոսիլիկ ցեխը:
Ցանկացած ծավալի / հզորության համար. Hielscher-ն առաջարկում է ուլտրաձայնային սարքեր և աքսեսուարների լայն պորտֆել: Սա թույլ է տալիս կազմաձևել իդեալական ուլտրաձայնային համակարգի ձեր կիրառման և արտադրական հզորությունների համար: Մի քանի միլիլիտր պարունակող փոքր սրվակներից մինչև ժամում հազարավոր գալոնների մեծ ծավալի հոսքեր, Hielscher-ն առաջարկում է ձեր գործընթացի համար համապատասխան ուլտրաձայնային լուծում:
Ամուրություն: Մեր ուլտրաձայնային համակարգերը ամուր և հուսալի են: Բոլոր Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը կառուցված են 24/7/365 շահագործման համար և պահանջում են շատ քիչ սպասարկում:
Օգտագործողի բարեկամականություն. Մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակված ծրագրակազմը թույլ է տալիս նախապես ընտրել և պահպանել ձայնագրման կարգավորումները պարզ և հուսալի ձայնագրման համար: Ինտուիտիվ ընտրացանկը հեշտությամբ հասանելի է թվային գունավոր սենսորային էկրանի միջոցով: Բրաուզերի հեռակառավարումը թույլ է տալիս աշխատել և վերահսկել ցանկացած ինտերնետային բրաուզերի միջոցով: Տվյալների ավտոմատ ձայնագրումը պահպանում է ներկառուցված SD-քարտի վրա կատարվող ցանկացած ձայնագրման գործընթացի պարամետրերը:
Գերազանց էներգիայի արդյունավետություն. Երբ համեմատվում են այլընտրանքային ցրման տեխնոլոգիաների հետ, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը գերազանցում են էներգաարդյունավետության և մասնիկների չափի բաշխման գերազանց արդյունքները:

Գծապատկերը ցույց է տալիս սիլիցիումի ուլտրաձայնային ցրման զգալի առավելությունը Hielscher UIP1000-ի հետ համեմատած ուլտրա-տուրաքսի հետ: Ultrasonication պահանջում է ավելի քիչ էներգիա եւ հասնում է կտրուկ փոքր մասնիկների չափը silica.

Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.