ヒールシャー超音波技術

熱電性ナノパウダーの超音波ミリング

  • 研究は、超音波フライス加工が熱電ナノ粒子の製造に正常に使用することができ、粒子の表面を操作する可能性があることを示しています。
  • 超音波粉砕粒子(例えば、Bi2Te3-ベース合金)は、10μm未満の有意なサイズ縮小および製造ナノ粒子を示した。
  • さらに、超音波処理は、粒子の表面形態の重要な変化を生成し、それによって微小およびナノ粒子の表面を機能化することを可能にする。

 

熱電ナノ粒子

熱電材料は、ゼーベックとペルチェ効果に基づいて熱エネルギーを電気エネルギーに変換します。これにより、ほとんど使用可能な熱エネルギーやほとんど失われた熱エネルギーを生産的なアプリケーションに効果的に変えることができるようになります。熱電材料は、バイオサーマル電池、固体熱電冷却、光電子デバイス、宇宙、自動車発電などの新しい用途に含めることができるため、研究と産業は、顔と急速な顔を探しています環境にやさしく、経済的で、高温安定な熱電ナノ粒子を製造する技術。 超音波フライス加工 ボトムアップ合成(ソノ結晶化)は、熱電ナノ材料の高速大量生産への有望なルートです。

超音波製粉装置

ビスマステルライドの粒径縮小について2Te3)、シリシ化マグネシウム(Mg2Si)及びシリコン(Si)粉末、高強度超音波システム UIP1000hdT (1kW、20kHz)をオープンビーカーのセットアップで使用しました。全ての試験振幅を140μmに設定した。試料容器は水浴で冷却され、温度は熱カップルによって制御される。開いた容器内の超音波処理のために、冷却は、フライス溶液(例えば、エタノール、ブタノール、または水)の蒸発を防ぐために使用された。

超音波フライス加工は、ナノ粒子に熱電材料を低減するために正常に使用されています。

(a) 実験設定の概略図。(b) 超音波製粉装置。出典:マルケス・ガルシアら 2015.

UIP2000hdT - ナノ粒子の工業用粉砕のための2000W高性能超音波装置。

加圧可能な流量細胞反応器が付いているUIP2000hdT

情報要求




私たちの注意してください 個人情報保護方針


Biのわずか4時間のための超音波フライス加工2Te3-合金は、すでに150〜400nmの間のサイズを有するナノ粒子の相当量で得られた。ナノ範囲へのサイズ縮小に加えて、超音波処理はまた、表面形態の変化をもたらした。b、c、およびdの下の図のSEM画像は、超音波粉砕の前に粒子の鋭いエッジが超音波粉砕後に滑らかで丸くなったことを示す。

Bi2Te3ベースの合金ナノ粒子の超音波粉砕。

超音波フライス加工の前後にBi2Te3ベースの合金の粒度分布とSEM画像。A – 粒子サイズ分布;B – 超音波フライス加工の前にSEM画像;C – 4時間の超音波フライス加工後のSEM画像;D – 8時間の超音波粉砕後のSEM画像。
出典:マルケス・ガルシアら 2015.

粒子サイズの低減と表面改質が超音波フライス加工によって一意に達成されるかどうかを決定するために、高エネルギーボールミルを用いて同様の実験を行った。結果を図3に示す。200~800nmの粒子が48時間(超音波フライスよりも12倍長い)のボールフライスによって生成されたことは明らかです。SEMは、Biの鋭いエッジを示しています2Te3-合金粒子は、粉砕後も本質的に変化しないままである。これらの結果は、滑らかなエッジが超音波フライス加工のユニークな特性であることを示しています。超音波フライス(4時間対48hボールフライス)による時間の節約も顕著です。

Mg2Siの超音波粉砕。

超音波フライス加工の前後のMg2Siの粒度分布およびSEM画像。(a) 粒子サイズ分布;(b) 超音波粉砕前のSEM画像;(c) 超音波粉砕後のSEM画像を50%PVP-50%EtOHで2時間使用する。
出典:マルケス・ガルシアら 2015.

マルケス・ガルシアら (2015) は、超音波フライス加工がBiを分解する可能性があると結論付ける2Te3 と Mg2Si粉末を小さな粒子に、その大きさは40〜400nmの範囲であり、ナノ粒子の工業生産のための潜在的な技術を示唆する。高エネルギーボールフライスと比較して、超音波フライスは、2つのユニークな特性を持っています。

  1. 1.元の粒子と超音波粉砕によって生成されたものから分離する粒子サイズのギャップの発生;そして
  2. 2.表面形態の実質的な変化は、超音波粉砕後に明らかであり、粒子の表面を操作する可能性を示す。

結論

硬い粒子の超音波粉砕は、強烈なキャビテーションを生成するために圧力下で超音波処理を必要とします。高圧下での超音波処理(いわゆるマノソニオニック)は、粒子へのせん断力と応力を大幅に増加させます。
連続的なインライン超音波処理のセットアップは、超音波フライス加工が粒子間衝突に基づいているため、フライス加工結果を向上させる、より高い粒子負荷(ペースト様スラリー)を可能にします。
離散再循環のセットアップの超音波処理は、すべての粒子の均質な処理を保証し、したがって非常に狭い粒度分布を保証することができます。

超音波フライス加工の主な利点は、技術が大量の生産のために容易にスケールアップする可能性があることです - 市販の強力な工業用超音波フライス加工は、最大10mの量を処理することができます3/h。

超音波ミリングの利点

  • 迅速で時間の節約
  • 省エネ
  • 再現性のある結果
  • フライスメディアなし(ビーズや真珠なし)
  • 低投資コスト

高性能超音波装置

超音波フライス加工は、高出力超音波機器を必要とします。強いキャビテーションせん断力を発生させるためには、高い振幅と圧力が重要です。ヒールシャー超音波’ 産業超音波プロセッサは非常に高い振幅を提供することができます。200μmまでの振幅は24/7操作で容易に連続的に動くことができる。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトローデが利用可能です。ヒールシャーの加圧可能な流動炉と組み合わせることで、分子間接合を克服し、効率的なフライス加工効果を達成できるように、非常に強いキャビテーションが作成されます。
ヒールシャーの超音波装置の強さは頑丈で、要求の厳しい環境で24/7操作を可能にする。デジタルおよびリモートコントロールだけでなく、内蔵のSDカード上の自動データ記録は、正確な処理、再現可能な品質を保証し、プロセス標準化を可能にします。

ヒールシャー高性能超音波装置の利点

  • 非常に高い振幅
  • 高圧
  • 連続インラインプロセス
  • 堅牢な機器
  • リニアスケールアップ
  • 保存し、操作が容易
  • 清掃が容易

お問い合わせ! / 私達に聞いてくれ!

詳細を尋ねる

超音波均質化に関する追加情報をご希望の場合は、以下のフォームをご利用ください。私たちはあなたの要求を満たす超音波システムを提供することをうれしく思います。









予めご了承ください。 個人情報保護方針


ヒールシャー超音波は、音響化学用途のための高性能超音波装置を製造しています。

ラボからパイロットおよび工業規模に高出力超音波プロセッサ。

文学/参考文献

  • マルケス・ガルシアL.,Li W.,Bomphrey J.J.,ジャービスD.J.,ミンG.(2015):超音波ミリングによる熱電材料のナノ粒子の調製。電子材料ジャーナル 2015.


知る価値のある事実

熱電効果

熱電材料は、強いまたは便利な、使用可能な形で熱電効果を示すことによって特徴付けられます。熱電効果とは、温度差が電位を生み出すか、電位が温度差を生み出す現象を指します。これらの現象はゼーベック効果として知られており、ウィッチは温度から電流への変換、ペルチェ効果、温度への電流の変換、および導体の加熱/冷却を記述するトムソン効果を記述します。すべての材料は、ゼロ以外の熱電効果を持っていますが、ほとんどの材料では、それが有用であることが小さすぎます。しかしながら、十分に強い熱電効果を発揮する低コスト材料や、それらを適用可能にする他の必要な特性を有し、発電や冷凍などの用途に使用することができる。現在、ビスマス・テルリド(ビ・ビ2Te3)は、その熱電効果のために広く使用されています