Teknologi ultrasound Hielscher

Sonofragmentation - Pengaruh Ultrasound Daya pada Kerusakan Partikel

Sonofragmentation menggambarkan kerusakan partikel menjadi fragmen berukuran nano dengan USG daya tinggi. Berbeda dengan deagglomeration ultrasonik umum dan penggilingan – di mana partikel terutama digiling dan dipisahkan oleh tabrakan antar-partikel – , Sono-fragementation dibedakan oleh interaksi langsung antara partikel dan gelombang kejut. daya tinggi / rendah USG frekuensi menciptakan kavitasi dan gaya geser dengan demikian intens dalam cairan. Kondisi ekstrim cavitational runtuhnya gelembung dan tabrakan interparticular menggiling partikel materi ukuran yang sangat baik.

Ultrasonic Produksi dan Penyusunan Nano Partikel

Efek dari kekuatan USG untuk produksi bahan nano yang terkenal: Dispersing, deagglomeration dan Milling & Grinding serta Fragmentasi dengan sonikasi sering satu-satunya metode yang efektif untuk mengobati nanopartikel. Hal ini terutama berlaku ketika datang ke bahan nano yang sangat halus dengan funcionalities utama seperti dengan ukuran nano karakteristik partikel unik disajikan. Untuk membuat bahan nano dengan fungsi tertentu, proses sonikasi bahkan dan handal harus dipastikan. Hielscher persediaan peralatan ultrasonik dari skala laboratorium untuk ukuran produksi penuh komersial.

Sono-Fragmentasi oleh Cavitation

Input dari kekuatan ultrasonik yang kuat ke dalam cairan menciptakan kondisi ekstrim. Ketika USG menyebar medium cair, gelombang ultrasonik menghasilkan bolak kompresi dan siklus penghalusan (tekanan tinggi dan siklus tekanan rendah). Selama siklus tekanan rendah, gelembung vaccum kecil timbul dalam cairan. Ini Kavitasi gelembung tumbuh selama beberapa siklus tekanan rendah sampai mereka mencapai ukuran ketika mereka tidak dapat menyerap lebih banyak energi. Pada keadaan ini maksimal diserap energi dan ukuran gelembung, kavitasi gelembung runtuhnya keras dan menciptakan lokal kondisi ekstrim. Karena ledakan dari Kavitasi gelembung, suhu yang sangat tinggi kira-kira. 5000K dan tekanan kira-kira. 2000atm tercapai secara lokal. Ledakan tersebut menghasilkan jet cair hingga kecepatan 280m / s (≈1000km / h). Fragmentasi Sono menggambarkan penggunaan kekuatan intens ini untuk memisahkan partikel-partikel pada dimensi yang lebih kecil di kisaran sub-mikron dan nano. Dengan sonication maju, bentuk partikel berubah dari sudut ke bola, yang membuat partikel lebih berharga. Hasil sonofragmentasi dinyatakan sebagai tingkat fragmentasi yang digambarkan sebagai fungsi input daya, volume sonicated dan ukuran aglomerat.
Kusters et al. (1994) meneliti fragmentasi ultrasonically dibantu agglomerates dalam kaitannya dengan konsumsi energi. Hasil peneliti "menunjukkan bahwa teknik dispersi ultrasonik dapat seefisien teknik grinding konvensional. Praktek industri dispersi ultrasonik (misalnya probe yang lebih besar, terus-menerus throughput suspensi) dapat mengubah hasil ini agak, tapi lebih-semua diharapkan bahwa konsumsi energi tertentu bukanlah alasan untuk pemilihan comminutron ini teknik, melainkan kemampuannya untuk menghasilkan partikel yang sangat halus (submikron). " [Kusters et al. 1994] Terutama untuk mengikis bubuk seperti Silika atau zirconia, energi spesifik yang dibutuhkan per satuan massa bubuk ditemukan menjadi lebih rendah dengan grinding ultrasonik daripada metode grinding konvensional. Ultrasonication mempengaruhi partikel tidak hanya oleh penggilingan dan grinding, tetapi juga dengan memoles padatan. Dengan demikian, suatu kebulatan tinggi dari partikel dapat dicapai.

Sono-fragmentasi untuk Kristalisasi dari Nanomaterials

“Meskipun ada sedikit keraguan bahwa tabrakan interparticle memang terjadi dalam lumpur kristal molekul disinari dengan USG, mereka bukan sumber dominan fragmentasi. Berbeda dengan kristal molekul, partikel logam tidak rusak oleh gelombang kejut langsung dan dapat dipengaruhi hanya oleh (jarang tapi jauh) lebih intens tabrakan interparticle. Pergeseran mekanisme dominan untuk sonication serbuk logam dibandingkan bubur aspirin menyoroti perbedaan sifat partikel logam ditempa dan kristal molekul rapuh. “[Zeiger / Sulick 2011, 14532]

Ultrasonic fragmentasi partikel asam asetilsalisilat

Sonofragmentation partikel aspirin [Zeiger / Sulick 2011]

Gopi et al. (2008) menyelidiki fabrikasi tinggi-kemurnian submicrometer partikel keramik alumina (terutama di sub-100 nm kisaran) dari ukuran mikrometer pakan (misalnya, 70-80 μm) menggunakan sonofragmentasi. Mereka mengamati perubahan yang signifikan dalam warna dan bentuk partikel alumina keramik sebagai akibat dari pemfragmentasi Sono. Partikel dalam mikron, submikron dan kisaran ukuran Nano dapat dengan mudah diperoleh dengan sonikasi daya tinggi. Sphericity partikel meningkat dengan meningkatnya waktu retensi di bidang akustik.

Dispersi dalam Surfaktan

Karena kerusakan partikel ultrasonik efektif, penggunaan surfaktan sangat penting untuk mencegah deagglomeration dari sub-mikron dan partikel berukuran nano yang diperoleh. Semakin kecil ukuran partikel, semakin tinggi rasio apect luas permukaan, yang harus ditutupi dengan surfaktan untuk menjaga mereka dalam suspensi dan untuk menghindari coagualation partikel (aglomerasi). Keuntungan dari ultrasonication terletak pada efek pendispersi: Bersamaan dengan grinding dan fragmentasi, ultrasound tersebar fragmen partikel digiling dengan surfaktan sehingga aglomerasi sering ia nano partikel (hampir) benar-benar dihindari.

Produksi industri

Untuk melayani pasar dengan bahan nano berkualitas tinggi yang mengekspresikan fungsi luar biasa, diperlukan peralatan pengolahan yang andal. Ultrasonikator dengan sampai 16kW per unit yang memungkinkan clusterizable fort dia pengolahan volume volume hampir tak terbatas. Karena skala proses ultrasonik yang sepenuhnya linier, aplikasi ultrasonik dapat diuji secara bebas risiko di laboratorium, dioptimalkan dalam skala bench-top dan kemudian diimplementasikan tanpa masalah ke jalur produksi. Sebagai equiment ultrasonik tidak memerlukan ruang besar itu bahkan dapat dipasang ke arus proses yang ada. Operasi ini mudah dan bisa dipantau dan dijalankan via remote control, sementara perawatan sistem ultrasonik hampir bisa diabaikan.

Literatur / Referensi

  • Ambedkar, B. (2012): Ultrasonic Coal-Pembersih untuk De-ashing dan De-Sulfurization: Investigasi Eksperimental dan mekanistik Modeling. Springer, 2012.
  • Eder, Rafael J. P .; Schrank, Simone; Besenhard, Maximilian O .; Roblegg, Eva; Gruber-Woelfler, Heidrun; Khinast, Johannes G. (2012): Sonocrystallization berkelanjutan Asam asetilsalisilat (ASA): Kontrol Crystal Size. kristal Pertumbuhan & Desain 12/10, 2012. 4733-4738.
  • Gopi, K. R .; Nagarajan, R. (2008): Kemajuan dalam Nanoalumina Keramik Partikel Fabrikasi Menggunakan Sonofragmentation. Transaksi IEEE pada Nanoteknologi 7/5, 2008. 532-537.
  • Kusters, Karl; Pratsinis, Sotiris E .; Thoma, Steven G .; Smith, Douglas M. (1994): hukum pengurangan Energi-ukuran untuk fragmentasi ultrasonik. Powder Technology 80, 1994. 253-263.
  • Zeiger, Brad W .; Sulick, Kenneth S. (2011): Sonofragementation Kristal Molekuler. Jurnal sering ia American Chemical Society. 2011.

Hubungi kami / informasi lebih lanjut

Hubungi kami mengenai kebutuhan pengolahan Anda. Kami akan merekomendasikan parameter setup dan pengolahan yang paling cocok untuk proyek Anda.





Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.



Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot" (Klik untuk memperbesar!)

Ultrasonic sonotrode transmisi gelombang suara ke dalam cairan. The fogging di bawah permukaan sonotrode ini menunjukkan cavitational Hot Spot daerah.