Կերամիկական կախույթների ուլտրաձայնային դիսպերգում
Ուլտրաձայնային դիսպերգատորները կերամիկական կախույթների բաղադրակազմերի մշակման և դրանց վերամշակման հաստատված ու բարձր արդյունավետ տեխնոլոգիա են։ Ժամանակակից կերամիկական արտադրությունում վերջնական արտադրանքի որակն ու գործառնական հատկությունները մեծապես կախված են կախույթի համասեռությունից, կայունությունից և մասնիկների չափային բաշխումից։ Հզոր ուլտրաձայնը հուսալի և դեպի ավելի մեծ մասշտաբներ ընդլայնելի լուծում է առաջարկում այս խիստ պահանջները բավարարելու համար՝ լաբորատոր հետազոտություններից մինչև լիամասշտաբ արդյունաբերական արտադրություն։
Ուլտրաձայնային սարքեր՝ կերամիկական դիսպերսիաների համար
Կերամիկական կախույթները սովորաբար կազմված են կերամիկական փոշիներից՝ լուծիչների, դիսպերգացնող նյութերի, կապակցանյութերի, պլաստիֆիկատորների և տարբեր գործառնական հավելանյութերի հետ համակցված։ Կայուն և համասեռ կախույթ ստանալու համար անհրաժեշտ են կերամիկական մասնիկների մանրակրկիտ թրջում և ագլոմերատների լիակատար քայքայում։ Խառնման ավանդական մեթոդները հաճախ դժվարանում են կատարել այս խնդիրները, հատկապես մանր փոշիների, պինդ նյութի բարձր պարունակության կամ բարձր մածուցիկությամբ բաղադրակազմերի դեպքում։
Ուլտրաձայնային դիսպերգատորները հեղուկ միջավայրում առաջացնում են ինտենսիվ կավիտացիա։ Մանրադիտակային կավիտացիոն պղպջակների ներպայթյունն առաջացնում է տեղային ուժեղ սահքի ուժեր, որոնք արդյունավետորեն թրջում են մասնիկների մակերևույթները, քայքայում ագլոմերատները և մասնիկները հավասարաչափ բաշխում կախույթի ամբողջ ծավալում։ Այս մեխանիզմը հնարավորություն է տալիս արդյունավետորեն դիսպերգել և ապաագլոմերացնել կերամիկական փոշիները, նույնիսկ երբ դրանք ունեն ուժեղ միջմասնիկային փոխազդեցության ուժեր կամ հիդրոֆոբ մակերևութային հատկություններ։
Սեղանի ուլտրաձայնային սարք UIP1000hdT կերամիկական մասնիկների թաց աղացման և դիսպերգման համար
Կոլոիդային կախույթների ուլտրաձայնային մշակում․ բարելավված թրջում, ապաագլոմերացում և մասնիկների չափերի փոքրացում
Արդյունավետ թրջումն ու ապաագլոմերացումն անհրաժեշտ են այնպիսի արատների կանխարգելման համար, ինչպիսիք են փոշու կոշտուկները, որոնք սովորաբար կոչվում են «ձկան աչքեր» և կարող են լրջորեն վատթարացնել կախույթի որակն ու հետագա մշակումը։ Ուլտրաձայնային սահքի ուժերը նպաստում են մասնիկների արագ հիդրատացմանը և թույլ են տալիս դիսպերգացնող նյութերին ավելի արդյունավետ գործել մասնիկների միջֆազային սահմաններում։
Դիսպերգումից բացի, ուլտրաձայնային մշակմամբ կարելի է հասնել մասնիկների չափերի վերահսկվող փոքրացման՝ ուլտրաձայնային թաց աղացման և միկրոաղացման միջոցով։ Կերամիկական մասնիկների չափերը կարելի է փոքրացնել մինչև ենթամիկրոնային կամ նանոմետրային տիրույթներ՝ հնարավորություն տալով արտադրել առաջադեմ կերամիկական կախույթներ և բարձր գործառնական հատկություններով նանոկոմպոզիտներ։ Մեխանիկական աղացման կամ բարձր արագությամբ խառնման համեմատ՝ ուլտրաձայնային դիսպերգատորներն այս արդյունքներին հասնում են մշակման ավելի կարճ տևողությամբ և վերարտադրելիության ավելի բարձր մակարդակով։
Բարձր մածուցիկությամբ և հղկող բաղադրակազմերի մշակում
Ուլտրաձայնային դիսպերգատորների հիմնական առավելություններից մեկը դժվար մշակվող բաղադրակազմերի հետ աշխատելու կարողությունն է։ Կերամիկական կախույթները հաճախ ունեն բարձր մածուցիկություն՝ պինդ նյութերի բարձր պարունակության կամ կապակցանյութերի և պլաստիֆիկատորների առկայության պատճառով։ Ուլտրաձայնային համակարգերն այս պայմաններում շարունակում են արդյունավետ գործել՝ մշակվող ամբողջ ծավալում պահպանելով ուժեղ սահքի ուժեր։
Բացի այդ, կերամիկական փոշիներն իրենց բնույթով հղկող են։ Ուլտրաձայնային դիսպերգատորները լավ են համապատասխանում նման նյութերի մշակմանը, քանի որ չունեն կախույթի հետ շփվող՝ բարձր արագությամբ պտտվող մասեր կամ մեխանիկական խցվածքներ։ Այս կառուցվածքը նվազագույնի է հասցնում մաշվածությունը, նվազեցնում տեխնիկական սպասարկման պահանջները և ապահովում երկարաժամկետ շահագործման հուսալիություն՝ նույնիսկ արդյունաբերական անընդհատ աշխատանքի պայմաններում։
Ուլտրաձայնով աղացված կերամիկական մասնիկներ
Կայունություն, արդյունավետություն և մասշտաբի մեծացում
Ուլտրաձայնային դիսպերգատորները մշակման արդյունավետությամբ և արտադրանքի որակով մշտապես գերազանցում են ավանդական խառնիչներն ու խառնման սարքերը։ Բնորոշ առավելություններից են մշակման տևողության զգալի կրճատումը՝ հաճախ մինչև 90 տոկոսով, խմբաքանակից խմբաքանակ հատկությունների ավելի բարձր կայունությունը և գործընթացի այնպիսի պարամետրերի ճշգրիտ վերահսկումը, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ներմուծվող էներգիան և գտնվելու ժամանակը։
Ուլտրաձայնային տեխնոլոգիայի կարևոր առավելությունը մասշտաբի մեծացման լիովին գծային բնույթն է։ Լաբորատոր կամ փորձնական մասշտաբի փորձարկումներում սահմանված գործընթացային պարամետրերը կարելի է ուղղակիորեն փոխանցել արդյունաբերական մասշտաբի համակարգերին՝ մեծացնելով ուլտրաձայնային հզորությունը և հոսքային թողունակությունը։ Դեպի ավելի մեծ մասշտաբներ այս կանխատեսելի ընդլայնելիությունը պարզեցնում է գործընթացի մշակումը և նվազեցնում հետազոտություններից ու մշակումներից առևտրային արտադրության անցման հետ կապված ռիսկը։
Լաբորատոր մշակումներից մինչև արդյունաբերական արտադրություն
Ուլտրաձայնային դիսպերգատորները հասանելի են կառուցվածքային տարբերակների լայն տեսականիով՝ իրագործելիության ուսումնասիրությունների համար նախատեսված կոմպակտ լաբորատոր ընկղմվող հոմոգենիզատորներից մինչև անընդհատ ներհոսքային մշակման համար նախատեսված բարձր հզորությամբ արդյունաբերական համակարգեր։ Հետազոտությունների և մշակումների միջավայրում ուլտրաձայնային դիսպերգատորները թույլ են տալիս ճշգրիտ օպտիմալացնել բաղադրակազմերն ու մշակման պայմանները։ Կախույթի ցանկալի բնութագրերին հասնելուց հետո նույն ուլտրաձայնային սկզբունքները կարելի է կիրառել արտադրական մասշտաբով՝ առանց որակը վատթարացնելու։
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են անընդհատ մշակել կերամիկական կախույթների մեծ ծավալներ, ինչը դրանք դարձնում է իդեալական այնպիսի կիրառությունների համար, ինչպիսիք են ժապավենային ձուլումը, կերամիկական ծածկույթները, տեխնիկական կերամիկան, էլեկտրոնային կերամիկան և կառուցվածքային կերամիկական կոմպոզիտները։ Լուծիչների հիմքով կամ վտանգավոր բաղադրակազմերի մշակման համար հասանելի են նաև ATEX հավաստագրված համակարգեր։
Գրականություն / հղումներ
- Isabel Santacruz, M. Isabel Nieto, Jon Binner, Rodrigo Moreno (2009): Wet forming of concentrated nano-BaTiO3 suspensions. Journal of the European Ceramic Society, Volume 29, Issue 5, 2009. 881-886.
- Astrid Dietrich, Achim Neubrand(2001): Effects of Particle Size and Molecular Weight of Polyethylenimine on Properties of Nanoparticulate Silicon Dispersions. Journal of the American Ceramic Society Volume84, Issue4, April 2001. 806-812.
- Ivanov, Roman; Hussainova, Irina; Aghayan, Marina; Petrov, Mihhail (2014): Graphene Coated Alumina Nanofibres as Zirconia Reinforcement. 9th International DAAAM Baltic Conference INDUSTRIAL ENGINEERING 24-26 April 2014, Tallinn, Estonia.
Արժե իմանալ
Ի՞նչ է կերամիկական կախույթը։
Կերամիկական կախույթը հեղուկ սուսպենզիա է՝ կազմված հեղուկ միջավայրում, սովորաբար ջրում կամ օրգանական լուծիչում դիսպերգված մանր կերամիկական մասնիկներից և այնպիսի հավելանյութերից, ինչպիսիք են դիսպերգացնող նյութերը, կապակցանյութերն ու պլաստիֆիկատորները։ Կերամիկական կախույթներն օգտագործվում են որպես մշակման միջանկյալ ձևեր՝ կերամիկական բաղադրիչները ձևավորելու, պատելու, ձուլելու կամ կաղապարելու համար՝ նախքան չորացումն ու եռակալումը։
Որո՞նք են կերամիկայի 5 տեսակները։
Կերամիկայի հինգ համընդհանուր ճանաչված տեսակներն են՝ ավանդական կերամիկան, որն ընդգրկում է կավահիմք նյութեր, օրինակ՝ ճենապակին և աղյուսները, առաջադեմ կերամիկան, որը հայտնի է նաև որպես տեխնիկական կերամիկա և ընդգրկում է այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են ալյումինի օքսիդը, ցիրկոնիումի երկօքսիդը և սիլիցիումի կարբիդը, ապակեկերամիկան, որն ապակուց ստացված մասնակի բյուրեղային նյութեր է ընդգրկում, կերամիկական մատրիցով կոմպոզիտները, որոնցում կերամիկական նյութերն ամրացվում են մանրաթելերով կամ մասնիկներով, և էլեկտրակերամիկան, որը գործառնական կերամիկա է՝ էլեկտրական, դիէլեկտրական կամ պիեզոէլեկտրական կիրառությունների համար։
Ի՞նչ են կերամիկական նյութերը։
Կերամիկական նյութերը սահմանվում են որպես մետաղից և ոչ մետաղից կազմված անօրգանական բյուրեղային նյութեր։ Դրանք պինդ են, իներտ, փխրուն, կարծր, սեղմման նկատմամբ ամուր, իսկ սահքի և ձգման նկատմամբ՝ թույլ։ Դրանք դիմակայում են թթվային կամ քայքայիչ միջավայրերի քիմիական էրոզիային և խիստ ջերմակայուն են։ Այս բացառիկ հատկությունների շնորհիվ կերամիկական նյութերը լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերական կիրառություններում, ինչպիսիք են ծածկույթները, կիսահաղորդիչները, սկավառակները և օպտիկական շղթաները։ Տարածված կերամիկական փոշիները (cermats) ներառում են ալյումինի օքսիդը, ցիրկոնիումի երկօքսիդը (ցիրկոնիան), բարիումի տիտանատը, բորի նիտրիդը, ֆերիտը, մագնեզիումի դիբորիդը (MgB2), ցինկի օքսիդը (ZnO), սիլիցիումի կարբիդը (SiC), սիլիցիումի նիտրիդը, ստեատիտը, տիտանի կարբիդը և իտրիումի բարիումի պղնձի օքսիդը (YBa2Cu3O7-x)։ Ուլտրաձայնային մշակումը կերամիկական կախույթների և կոմպոզիտների հուսալի մշակման լավ փորձարկված մեթոդ է։
Ի՞նչ է ընկղմվող հոմոգենիզատորը։
Ընկղմվող հոմոգենիզատորը բարձր էներգիայով խառնման սարք է, որի զոնդը կամ սոնոտրոդն անմիջապես ընկղմվում է հեղուկի կամ կախույթի մեջ՝ ինտենսիվ մեխանիկական կամ ուլտրաձայնային ուժեր կիրառելու համար։ Այս ուժերն առաջացնում են սահք, տուրբուլենտություն կամ կավիտացիա, որոնք քայքայում են ագլոմերատները, փոքրացնում մասնիկների չափերը և մշակվող ծավալում ստեղծում համասեռ ու կայուն դիսպերսիա։ Ավելին կարդացեք ուլտրաձայնային ընկղմվող հոմոգենիզատորների մասին։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափսերից մինչև արդյունաբերական չափսեր։