ნანომასალების (ნანონაწილაკების) ულტრაბგერითი დისპერგირება
ნანომასალები გახდნენ მაღალი წარმადობის მასალების, მზისგან დამცავი კრემების, მაღალი წარმადობის საღებავების ან პლასტიკური კომპოზიტების მრავალფეროვანი პროდუქტების ინტეგრალური კომპონენტი. ულტრაბგერითი კავიტაცია გამოიყენება ნანოზომის ნაწილაკების სითხეებში, როგორიცაა წყალი, ზეთი, გამხსნელები ან ფისები, დისპერგირებისთვის.
ნანონაწილაკების ულტრაბგერითი დისპერგირება
ნანონაწილაკების ულტრაბგერითი დისპერგირების გამოყენება აქვს მრავალმხრივი ეფექტები. ყველაზე თვალსაჩინოა მასალების დისპერგირება სითხეებში ნაწილაკების აგლომერატების დასაშლელად. მეორე პროცესია ულტრაბგერის გამოყენება ნაწილაკების სინთეზის ან დალექვის დროს. ზოგადად, ეს იწვევს უფრო მცირე ნაწილაკებს და ზომის ერთგვაროვნების ზრდას. ულტრაბგერითი კავიტაცია ასევე აუმჯობესებს მასალის გადატანას ნაწილაკების ზედაპირებზე. ეს ეფექტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზედაპირული ფუნქციონალიზაციის გასაუმჯობესებლად მასალებისთვის, რომლებსაც აქვთ მაღალი კუთრი ზედაპირის ფართობი.
ნანომასალების დისპერგირება და ზომის შემცირება
ნანომასალები, მაგ. ლითონის ოქსიდები, ნანოთიხები ან ნახშირბადის ნანომილაკები მიდრეკილები არიან აგლომერაციისკენ სითხეში შერევისას. აგლომერაციის მოსაშლელად და დისპერგირებისთვის საჭიროა ეფექტური საშუალებები, რათა დაძლიონ ფხვნილის დატენიანების შემდეგ წარმოქმნილი ბმის ძალები. აგლომერატული სტრუქტურების ულტრაბგერითი დაშლა წყალში და არაწყალში სუსპენზიებში საშუალებას იძლევა სრულად გამოყენებულ იქნას ნანოზომის მასალების პოტენციალი. კვლევებმა სხვადასხვა დისპერსიებში ნანონაწილაკოვანი აგლომერატებისთვის ცვალებადი მყარი შემცველობით აჩვენა ულტრაბგერის მნიშვნელოვანი უპირატესობა სხვა ტექნოლოგიებთან შედარებით, როგორიცაა როტორ-სტატორული მისერები (მაგ. ultra turrax), პისტონული ჰომოგენიზატორები, ან თხევადი დაფქვის მეთოდები, მაგ. მარცვლოვანი წისქვილები ან კოლოიდური წისქვილები. Hielscher-ის ულტრაბგერითი სისტემები შეიძლება მუშაობდნენ საკმაოდ მაღალ მყარი ნივთიერებების კონცენტრაციებზე. მაგალითად, სილიკისთვის დაშლის სიჩქარე აღმოჩნდა დამოუკიდებელი მყარი კონცენტრაციისგან 50%-მდე წონით. ულტრაბგერა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი კონცენტრაციის მაგისტრალური პარტიების დისპერგირებისთვის – დაბალი და მაღალი სიბლანტის სითხეების დამუშავება. ეს ულტრაბგერას აქცევს კარგ დამუშავების გადაწყვეტად საღებავებისა და საფარებისთვის, რომლებიც დაფუძნებულია სხვადასხვა გარემოზე, როგორიცაა წყალი, ფისი ან ზეთი.
ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი UP400St ნანოდისპერსიებისთვის
ულტრაბგერითი კავიტაცია
დისპერგირება და დეაგლომერაცია ულტრაბგერითი დამუშავებით არის ულტრაბგერითი კავიტაციის შედეგი. როდესაც სითხეები ექვემდებარება ულტრაბგერას, ბგერითი ტალღები, რომლებიც ვრცელდება სითხეში, იწვევენ მაღალი წნევისა და დაბალი წნევის ციკლების მონაცვლეობას. ეს ახდენს მექანიკურ დაძაბულობას ცალკეული ნაწილაკების შორის არსებულ მიზიდულობის ძალებზე. ულტრაბგერითი კავიტაცია სითხეებში იწვევს მაღალსიჩქარიან სითხის ჭავლებს 1000km/სთ-მდე (დაახლოებით 600mph). ასეთი ჭავლები სითხეს მაღალი წნევით ატუმბავენ ნაწილაკებს შორის და აშორებენ მათ ერთმანეთისგან. უფრო მცირე ნაწილაკები სითხის ჭავლებთან ერთად აჩქარდებიან და მაღალი სიჩქარით ეჯახებიან ერთმანეთს. ეს ულტრაბგერას აქცევს ეფექტურ საშუალებად დისპერგირებისთვის, მაგრამ ასევე დაფქვისთვის მიკრონული და სუბმიკრონული ზომის ნაწილაკების.
ულტრაბგერითი დახმარებით ნაწილაკების სინთეზი / დალექვა
ნანონაწილაკები შეიძლება წარმოიქმნას ქვედა-ზევით სინთეზით ან დალექვით. სონოქიმია არის ერთ-ერთი უძველესი ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება ნანოზომის ნაერთების მოსამზადებლად. Suslick-მა თავის ორიგინალურ შრომაში, ულტრაბგერითი დამუშავება გაუკეთა Fe(CO)5 ან როგორც სუფთა სითხეს, ან დეკალინის ხსნარში და მიიღო 10-20nm ზომის ამორფული რკინის ნანონაწილაკები. ზოგადად, ზეგაჯერებული ნარევი იწყებს მყარი ნაწილაკების წარმოქმნას მაღალკონცენტრირებული მასალიდან. ულტრაბგერითი დამუშავება აუმჯობესებს წინამორბედების შერევას და ზრდის მასის გადატანას ნაწილაკის ზედაპირზე. ეს იწვევს ნაწილაკების უფრო მცირე ზომას და უფრო მაღალ ერთგვაროვნებას.
UIP2000hdT, 2kW მძლავრი ულტრაბგერითი აპარატი SWCNT-ების დისპერგირებისთვის.
ზედაპირული ფუნქციონალიზაცია ულტრაბგერის გამოყენებით
ბევრი ნანომასალა, როგორიცაა ლითონის ოქსიდები, ინკჯეტის მელანი და ტონერის პიგმენტები, ან მაღალი წარმადობის საფარების, საჭიროებენ ზედაპირის ფუნქციონალიზაციას. იმისათვის, რომ ფუნქციონალიზებული იქნეს თითოეული ცალკეული ნაწილაკის მთლიანი ზედაპირი, საჭიროა კარგი დისპერგირების მეთოდი. დისპერგირებისას, ნაწილაკები, როგორც წესი, გარშემორტყმულია ნაწილაკის ზედაპირზე მიზიდული მოლეკულების საზღვრული ფენით. იმისათვის, რომ ახალმა ფუნქციურმა ჯგუფებმა მიაღწიონ ნაწილაკის ზედაპირს, ეს საზღვრული ფენა უნდა დაინგრეს ან მოცილდეს. ულტრაბგერითი კავიტაციის შედეგად მიღებული სითხის ნაკადებს შეუძლიათ მიაღწიონ 1000km/hr სიჩქარემდე. ეს დაძაბულობა ხელს უწყობს მიზიდვის ძალების დაძლევას და გადააქვს ფუნქციური მოლეკულები ნაწილაკის ზედაპირზე. სონოქიმიაში, ეს ეფექტი გამოიყენება დისპერგირებული კატალიზატორების ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.
ულტრაბგერითი დამუშავება ნაწილაკების ზომის გაზომვამდე
ნიმუშების ულტრაბგერითი დამუშავება ზრდის ნაწილაკების ზომის ან მორფოლოგიის გაზომვის სიზუსტეს. ახალი SonoStep აერთიანებს ულტრაბგერას, ნიმუშების მორევას და გადატუმბვას კომპაქტურ დიზაინში. მისი ექსპლუატაცია მარტივია და შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ულტრაბგერით დამუშავებული ნიმუშების ანალიტიკური მოწყობილობებისთვის, როგორიცაა ნაწილაკების ზომის ანალიზატორები, მისაწოდებლად. ინტენსიური ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს აგლომერირებული ნაწილაკების დისპერგირებას, რაც უფრო მდგრადი შედეგების მიღებას იწვევს.გაიგეთ მეტი აქ!
ულტრაბგერითი დამუშავება ლაბორატორიული და წარმოების მასშტაბისთვის
ულტრაბგერითი პროცესორები და დენადი კამერები დეაგლომერაციისა და დისპერგირებისთვის ხელმისაწვდომია ლაბორატორიული და წარმოების დონისთვის. სამრეწველო სისტემები მარტივად შეიძლება გადაკეთდეს ინლაინ რეჟიმში მუშაობისთვის. კვლევისა და პროცესის განვითარებისთვის ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ UIP1000hd (1 000 ვატი).
Hielscher სთავაზობს ულტრაბგერითი მოწყობილობებისა და აქსესუარების ფართო არჩევანს ნანომასალების ეფექტური დისპერგირებისთვის, მაგალითად, საღებავებში, მელნებში და საფარებში.
- კომპაქტური ლაბორატორიული მოწყობილობები მაქსიმუმ 400 ვატი სიმძლავრის.
ეს მოწყობილობები ძირითადად გამოიყენება ნიმუშების მოსამზადებლად ან საწყისი შესაძლებლობების შესასწავლად და ხელმისაწვდომია ქირაობისთვის. - 500 და 1 000 და 2 000 ვატიანი ულტრაბგერითი პროცესორები, როგორიცაა UIP1000hd კომპლექტი დენადი კამერით და სხვადასხვა ბუსტერ რქებითა და სონოტროდებით შეუძლიათ უფრო დიდი მოცულობის ნაკადების დამუშავება.
მსგავსი მოწყობილობები გამოიყენება პარამეტრების (როგორიცაა: ამპლიტუდა, სამუშაო წნევა, მოცულობითი ხარჯი და ა.შ.) ოპტიმიზაციისთვის სამაგიდო ან საპილოტე დანადგარის მასშტაბში. - ულტრაბგერითი პროცესორები 2kW, 4kW, 10kW და 16kW და რამდენიმე ასეთი ერთეულის უფრო დიდი კლასტერები შეუძლიათ წარმოების მოცულობის ნაკადების დამუშავება თითქმის ნებისმიერ დონეზე.
სამაგიდო მოწყობილობები ხელმისაწვდომია ქირაობისთვის კარგ პირობებში პროცესის საცდელი გაშვებისთვის. ასეთი საცდელი გაშვებების შედეგები შეიძლება წრფივად გადავიდეს წარმოების დონეზე – რაც ამცირებს პროცესის განვითარებასთან დაკავშირებულ რისკებსა და ხარჯებს. ჩვენ სიამოვნებით დაგეხმარებით ონლაინ, ტელეფონით ან პირადად. გთხოვთ, იხილოთ ჩვენი მისამართები აქ, ან გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი მოწყობილობების დაახლოებითი დამუშავების შესაძლებლობებზე:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500mL-მდე | 10-დან 200mL/min-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000mL-მდე | 20-დან 400mL/min-მდე | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-დან 20L-მდე | 0,2-დან 4L/min-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100L-მდე | 2-დან 10L/min-მდე | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-დან 100L/min-მდე | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით!
ნანომასალები – ზოგადი ინფორმაცია
ნანომასალები არის მასალები, რომელთა ზომა ნაკლებია 100nm-ზე. ისინი სწრაფად იპოვნიან გამოყენებას საღებავების, მელნების და საფარების ფორმულაციებში. ნანომასალები იყოფა სამ ფართო კატეგორიად: ლითონის ოქსიდები, ნანოთიხები და ნახშირბადის ნანომილაკები. ლითონის ოქსიდის ნანონაწილაკები მოიცავს ნანოზომის თუთიის ოქსიდს, ტიტანის ოქსიდს, რკინის ოქსიდს, ცერიუმის ოქსიდს და ზირკონიუმის ოქსიდს, ასევე შერეულ ლითონის ნაერთებს, როგორიცაა ინდიუმ-კალის ოქსიდი და ზირკონიუმი და ტიტანი, ასევე შერეულ ლითონის ნაერთებს, როგორიცაა ინდიუმ-კალის ოქსიდი. ამ მცირე მასშტაბის მატერიას აქვს გავლენა ბევრ დისციპლინაზე, როგორიცაა ფიზიკა, ქიმია და ბიოლოგია. საღებავებში და საფარებში ნანომასალები აკმაყოფილებენ დეკორატიულ მოთხოვნებს (მაგ. ფერი და ბრწყინვალება), ფუნქციურ დანიშნულებას (მაგ. გამტარობა, მიკრობული ინაქტივაცია) და აუმჯობესებენ საღებავებისა და საფარების დაცვას (მაგ. ნაკაწრგამძლეობა, UV სტაბილურობა). განსაკუთრებით ნანოზომის ლითონის ოქსიდები, როგორიცაა TiO2 და ZnO ან ალუმინა, ცერია და სილიკა და ნანოზომის პიგმენტები გამოიყენება ახალი საღებავებისა და საფარების ფორმულაციებში.
როდესაც ნივთიერების ზომა მცირდება, იცვლება მისი მახასიათებლები, როგორიცაა ფერი და ურთიერთქმედება სხვა ნივთიერებებთან, მაგალითად, ქიმიური რეაქტიულობა. მახასიათებლების ცვლილება გამოწვეულია ელექტრონული თვისებების ცვლილებით. მისი ნაწილაკების ზომის შემცირებით, მატერიალის ზედაპირის ფართობი იზრდება. ამის გამო, ატომების უფრო მაღალი პროცენტული რაოდენობა შეუძლია ურთიერთქმედება სხვა ნივთიერებებთან, მაგალითად, ფისების მატრიცასთან.
ზედაპირული აქტივობა ნანომასალების ერთ-ერთი მთავარი ასპექტია. აგლომერაცია და აგრეგაცია ბლოკავს ზედაპირის ფართობს სხვა ნივთიერებებთან კონტაქტისგან. მხოლოდ კარგად დისპერგირებული ან ერთეულად დისპერგირებული ნაწილაკები საშუალებას გვაძლევს სრულად გამოვიყენოთ მატერიალის სასარგებლო პოტენციალი. შედეგად, კარგი დისპერგირება ამცირებს იმავე ეფექტების მისაღწევად საჭირო ნანომასალების რაოდენობას. ვინაიდან უმეტესი ნანომასალა ჯერ კიდევ საკმაოდ ძვირია, ეს ასპექტი მაღალი მნიშვნელობისაა ნანომასალების შემცველი პროდუქტის ფორმულაციების კომერციალიზაციისთვის. დღესდღეობით, ბევრი ნანომასალა მზადდება მშრალი პროცესით. შედეგად, ნაწილაკები უნდა აირეოს თხევად ფორმულაციებში. სწორედ აქ, უმეტესი ნანონაწილაკები წარმოქმნის აგლომერატებს დასველების დროს. განსაკუთრებით ნახშირბადის ნანომილები ძალიან კოჰეზიურია, რაც მათ თხევად გარემოში, როგორიცაა წყალი, ეთანოლი, ზეთი, პოლიმერი ან ეპოქსიდური ფისი, დისპერგირებას ართულებს. ტრადიციული დამუშავების მოწყობილობები, მაგალითად, მაღალი ძვრის სიჩქარის ან როტორ-სტატორული შემრევები, მაღალი წნევის ჰომოგენიზატორები ან კოლოიდური და დისკოვანი წისქვილები ვერ ახერხებენ ნანონაწილაკების ცალკეულ ნაწილაკებად განცალკევებას. განსაკუთრებით რამდენიმე ნანომეტრიდან რამდენიმე მიკრომეტრამდე ზომის ნაწილაკებისთვის, ულტრაბგერითი კავიტაცია ძალიან ეფექტურია აგლომერატების, აგრეგატებისა და პირველადი ნაწილაკების დასაშლელადაც კი. როდესაც ულტრაბგერა გამოიყენება დაფქვისთვის მაღალი კონცენტრაციის პარტიების, ულტრაბგერითი კავიტაციის შედეგად წარმოქმნილი სითხის ნაკადები იწვევს ნაწილაკების ერთმანეთთან შეჯახებას 1000km/h-მდე სიჩქარით. ეს არღვევს ვან დერ ვაალსის ძალებს აგლომერატებში და პირველად ნაწილაკებშიც კი.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს შერევის, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საცდელ და სამრეწველო მასშტაბებში.