Teknologi ultrasound Hielscher

Ultrasonic penggilingan dari thermoelectrical nano-bubuk

  • Penelitian telah menunjukkan bahwa ultrasonik penggilingan dapat berhasil digunakan untuk fabrikasi nanopartikel thermoelektrik dan memiliki potensi untuk memanipulasi permukaan partikel.
  • Partikel yang digam secara ultrasonik (misalnya BI2Te3paduan berbasis) menunjukkan pengurangan ukuran yang signifikan dan fabrikasi Nano-partikel dengan kurang dari 10μm.
  • Selanjutnya, sonikasi menghasilkan perubahan signifikan dari morfologi permukaan partikel dan memungkinkan dengan demikian untuk memfungsikan permukaan partikel mikro dan Nano.

 

Nanopartikel thermoelektrik

Bahan thermoelectric mengubah energi panas menjadi energi listrik berdasarkan efek Seebeck dan peltier. Dengan demikian menjadi mungkin untuk mengubah hampir tidak dapat digunakan atau hampir kehilangan energi termal secara efektif ke dalam aplikasi produktif. Karena bahan thermoelectric dapat dimasukkan dalam aplikasi baru seperti baterai biothermal, Solid-State pendinginan thermoelectric, perangkat Optoelektronik, Ruang, dan pembangkit listrik otomotif, penelitian dan industri sedang mencari facile dan cepat teknik untuk memproduksi nanopartikel thermoelektrik yang ramah lingkungan, ekonomis, dan suhu-tinggi. Ultrasonic penggilingan serta sintesis bottom-up (Sono-Kristalisasi) adalah untuk menjanjikan rute untuk produksi cepat massa Nanomaterials thermoelektrik.

Peralatan penggilingan ultrasonik

Untuk pengurangan ukuran partikel bismut Telluride (BI2Te3), magnesium Silicide (mg2Si) dan silikon (si) bubuk, intensitas tinggi sistem ultrasonik UIP1000hdT (1kW, 20kHz) digunakan dalam konfigurasi beaker terbuka. Untuk semua percobaan amplitudo diatur ke 140 μm. Bejana sampel didinginkan dalam penangas air, suhunya dikendalikan oleh Thermo-Couple. Karena sonikasi dalam wadah terbuka, pendinginan digunakan untuk mencegah penguapan larutan penggilingan (misalnya, etanol, butanol, atau air).

Ultrasonic penggilingan berhasil digunakan untuk mengurangi bahan thermoelectric untuk Nano-partikel.

(a) diagram skematik dari pengaturan eksperimental. (b) peralatan penggilingan ultrasonik. Sumber: Marquez-Garcia et al. 2015.

UIP2000hdT-sebuah ultrasonikator kinerja tinggi 2000W untuk industri penggilingan partikel nano.

UIP2000hdT dengan reaktor sel aliran pressurizable

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ultrasonic penggilingan untuk hanya 4h BI2Te3-Alloy sudah dihasilkan dalam jumlah besar nanopartikel dengan ukuran antara 150 dan 400 nm. Selain pengurangan ukuran untuk rentang Nano, sonikasi juga menghasilkan perubahan morfologi permukaan. Gambar SEM pada gambar di bawah b, c, dan d menampilkan bahwa tepi tajam partikel sebelum penggilingan ultrasonik telah menjadi halus dan bulat setelah penggilingan ultrasonik.

Ultrasonic Milling dari Bi2Te3 berbasis paduan nanopartikel.

Distribusi ukuran partikel dan gambar SEM dari paduan berbasis Bi2Te3 sebelum dan sesudah ultrasonik Milling. J – Distribusi ukuran partikel; B – Gambar SEM sebelum ultrasonik penggilingan; C – Gambar SEM setelah ultrasonik penggilingan untuk 4 jam; D – Gambar SEM setelah ultrasonik Milling untuk 8 h.
Sumber: Marquez-Garcia et al. 2015.

Untuk menentukan apakah pengurangan ukuran partikel dan modifikasi permukaan secara unik dicapai oleh penggilingan ultrasonik, eksperimen serupa dilakukan dengan menggunakan penggilingan bola energi tinggi. Hasilnya ditunjukkan dalam Gbr. 3. Hal ini jelas bahwa partikel 200 – 800 Nm diproduksi oleh penggilingan bola untuk 48 h (12 kali lebih lama dari penggilingan ultrasonik). SEM menunjukkan bahwa tepi tajam BI2Te3-partikel paduan tetap pada dasarnya tidak berubah setelah penggilingan. Hasil ini menunjukkan bahwa tepi halus adalah karakteristik unik dari penggilingan ultrasonik. Hemat waktu dengan penggilingan ultrasonik (4 jam vs 48 h Ball Milling) juga luar biasa.

Ultrasonic penggilingan Mg2Si.

Distribusi ukuran partikel dan gambar SEM Mg2Si sebelum dan sesudah ultrasonik Milling. (a) distribusi ukuran partikel; (b) SEM gambar sebelum ultrasonik penggilingan; (c) gambar SEM setelah ultrasonik penggilingan di 50% PVP – 50% EtOH selama 2 jam.
Sumber: Marquez-Garcia et al. 2015.

Marquez-Garcia et al. (2015) menyimpulkan bahwa ultrasonik penggilingan dapat menurunkan BI2Te3 dan mg2Si bubuk menjadi partikel yang lebih kecil, ukuran yang berkisar dari 40 sampai 400 nm, menunjukkan teknik potensial untuk produksi industri nanopartikel. Dibandingkan dengan penggilingan bola energi tinggi, penggilingan ultrasonik memiliki dua karakteristik unik:

  1. 1. terjadinya celah ukuran partikel yang memisahkan partikel asli dari yang dihasilkan oleh penggilingan ultrasonik; Dan
  2. 2. perubahan substansial dalam morfologi permukaan yang jelas setelah ultrasonik penggilingan, menunjukkan kemungkinan memanipulasi permukaan partikel.

Kesimpulan

Penggilingan ultrasonik partikel sulit memerlukan sonikasi di bawah tekanan untuk menghasilkan kavitasi yang intens. Sonication di bawah tekanan tinggi (yang disebut manosonication) meningkatkan gaya geser dan stres ke partikel secara drastis.
Sebuah setup sonikasi inline kontinu memungkinkan untuk beban partikel yang lebih tinggi (bubur seperti pasta), yang meningkatkan hasil penggilingan sejak penggilingan ultrasonik didasarkan pada tabrakan antar-partikel.
Sonication dalam pengaturan resirkulasi diskrit memungkinkan untuk memastikan perlakuan homogen dari semua partikel dan karena itu distribusi ukuran partikel yang sangat sempit.

Keuntungan utama dari penggilingan ultrasonik adalah bahwa teknologi dapat dengan mudah ditingkatkan untuk produksi jumlah besar-komersial yang tersedia, penggilingan ultrasonik industri yang kuat dapat menangani jumlah hingga 10m3/h.

Keuntungan dari Ultrasonic Milling

  • Cepat, hemat waktu
  • hemat energi
  • Hasil yang dapat digandakan
  • Tidak ada media penggilingan (tanpa manik atau mutiara)
  • Biaya investasi rendah

Kinerja tinggi Ultrasonicators

Ultrasonik penggilingan membutuhkan peralatan ultrasonik daya tinggi. Dalam rangka untuk menghasilkan gaya geser kavitasi intens, amplitudo tinggi dan tekanan sangat penting. Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo sangat tinggi. Amplitudo hingga 200 μm dapat dengan mudah terus berjalan di 24/7 operasi. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Dalam kombinasi dengan reaktor aliran pressurizable Hielscher, kavitasi yang sangat intens dibuat sehingga bondings antarmolekul dapat diatasi dan efek penggilingan yang efisien tercapai.
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk 24/7 operasi pada tugas berat dan dalam lingkungan menuntut. Digital dan remote control serta rekaman data otomatis ke built-in kartu SD memastikan pengolahan yang tepat, direproduksi kualitas dan memungkinkan Standardisasi proses.

Keuntungan dari Hielscher High Performance Ultrasonicators

  • amplitudo sangat tinggi
  • tekanan tinggi
  • proses inline kontinyu
  • peralatan yang kuat
  • skala-up linear
  • menyimpan dan mudah dioperasikan
  • Mudah dibersihkan

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini, jika Anda ingin meminta informasi tambahan tentang ultrasonik homogenisasi. Kami akan sangat senang untuk menawarkan Anda sebuah sistem ultrasonik yang memenuhi persyaratan.









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Hielscher Ultrasonics memproduksi ultrasonicators kinerja tinggi untuk aplikasi sonochemical.

Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga pilot dan skala industri.

Literatur / Referensi

  • Marquez-Garcia L., Li W., Bomphrey J.J., Jarvis D.J., min G. (2015): persiapan nanopartikel bahan thermoelectric oleh Ultrasonic Milling. Jurnal Electronic Materials 2015.


Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Efek thermoelectric

Bahan thermoelectric dicirikan dengan menunjukkan efek thermoelectric dalam bentuk yang kuat atau nyaman, dapat digunakan. The thermoelectric efek mengacu pada fenomena yang baik perbedaan suhu menciptakan potensi listrik atau potensi listrik menciptakan perbedaan suhu. Fenomena ini dikenal sebagai efek Seebeck, yang menggambarkan konversi suhu untuk saat ini, efek peltier, yang menggambarkan konversi arus ke suhu, dan efek Thomson, yang menggambarkan konduktor pemanasan/pendinginan. Semua bahan memiliki efek thermoelectric bukan nol, tetapi dalam kebanyakan bahan itu terlalu kecil untuk menjadi berguna. Namun, bahan berbiaya rendah yang menunjukkan efek thermoelektrik yang cukup kuat serta sifat lain yang diperlukan untuk membuat mereka berlaku, dapat digunakan dalam aplikasi seperti pembangkit listrik dan pendinginan. Saat ini, bismut Telluride (BI2Te3) secara luas digunakan untuk efek thermoelektrik