Sonofragmentation - ეფექტი ძალა ულტრაბგერითი ნაწილაკების Breakage
Sonofragmentation აღწერს დაშლის ნაწილაკების შევიდა nano ზომის ფრაგმენტები მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი. განსხვავებით საერთო ულტრაბგერითი deagglomeration და milling – სადაც ნაწილაკები ძირითადად grinded და გამოყოფილი ინტერ-ნაწილაკების შეჯახება – , sono-fragementation გამოირჩევა პირდაპირი ურთიერთქმედების ნაწილაკსა და შოკის ტალღას შორის. მაღალი სიმძლავრის / დაბალი სიხშირის ულტრაბგერითი ქმნის cavitation და ამით ინტენსიური Shear ძალების სითხეებში. ცივიტაციური ბუშტის კოლაფსის უკიდურესი პირობები და interparticular შეჯახება grind ნაწილაკები ძალიან ჯარიმა ზომის მასალა.
ნანო ნაწილაკების ულტრაბგერითი წარმოება და მომზადება
ნაოვანის მასალების წარმოების ულტრაბგერითი ეფექტი ცნობილია: დაშლა, დეგლომომერაცია და მოპოვება & გამონაბოლქვი, ასევე ფრაგმენტაცია, რომელიც გამოსაყენებლად გამოსაყენებლად ხშირად გამოიყენება მხოლოდ ეფექტური მეთოდით ნანო ნაწილაკები. ეს განსაკუთრებით აღსანიშნავია, როდესაც საქმე ეხება ძალიან კარგი ნანო მასალებს განსაკუთრებული ფუნქციონალურობით, როგორც ნანოს ზომით უნიკალური ნაწილაკების მახასიათებლები გამოხატულია. სპეციფიკური ფუნქციონალურობით ნანო მასალების შესაქმნელად, უზრუნველყოფილი უნდა იყოს კიდეც და სანდო გამოსაყენებელი პროცესი. Hielscher აწვდის ულტრაბგერითი ტექნიკის ლაბორატორიული მასშტაბის სრული კომერციული წარმოების ზომა.
MultiSonoReactor MSR-4 არის სამრეწველო შიდა ჰომოგენიზატორი, რომელიც შესაფერისია ნაწილაკების და ნანომასალების ფრაგმენტაციისა და დაფქვისთვის.
Sono-Fragmentation მიერ Cavitation
ძლიერი ულტრაბგერითი ძალებით სითხეებში შეყვანა უკიდურეს პირობებს ქმნის. როდესაც ულტრაბგერითი თხევადი მედიის პროპაგანდაა, ულტრაბგერითი ტალღები იწვევს ალტერნატიულ შეკუმშვასა და იშვიათი ციკლის (მაღალი წნევის და დაბალი წნევის ციკლის) ცვლილებას. დაბალი წნევის ციკლის დროს, მცირე ვაქცინის ბუშტები თხევადი წარმოიქმნება. ეს cavitation ბუშტები იზრდება რამდენიმე დაბალი წნევის ციკლის სანამ ისინი მივაღწევთ ზომა, როდესაც ისინი ვერ აღიქვას მეტი ენერგია. ამ მდგომარეობაში მაქსიმალური შთანთქმული ენერგია და ბუშტის ზომა, კავიტაციის ბუშტი ძალადობრივად იწყება და ადგილობრივ ექსტრემალურ პირობებს ქმნის. იმის გამო, რომ implosion cavitation ბუშტები, ძალიან მაღალი ტემპერატურა დაახლოებით. 5000K და ზეწოლის შესახებ. 2000atm მიიღწევა ადგილობრივად. Implosion შედეგია თხევადი jets მდე 280m / s (≈1000km / h) სიჩქარე. Sono- ფრაგმენტაცია აღწერს ამ ინტენსიური ძალების ფრაგმენტულ ნაწილაკებს მცირე ზომის ზონებში მიკროზონსა და ნანოში. პროგრესირებადი sonication, ნაწილაკების ფორმის გამოდის angular to სფერული, რაც ნაწილაკების უფრო ღირებული. Sonofragmentation- ის შედეგები გამოხატულია ფრაგმენტაციის სიხშირეზე, რომელიც განისაზღვრება როგორც ენერგიის შეყვანის ფუნქცია, sonicated volume და agglomerates ზომა.
კუსტერსი და სხვ. (1994) გამოიკვლიეს აგლომერატების ულტრაბგერითი დახმარებული ფრაგმენტი მისი ენერგიის მოხმარებასთან დაკავშირებით. მკვლევარების შედეგები ”მიუთითებს, რომ ულტრაბგერითი დისპერსიული ტექნიკა შეიძლება იყოს ისეთივე ეფექტური, როგორც ჩვეულებრივი სახეხი ტექნიკისთვის. ულტრაბგერითი დისპერსიის ინდუსტრიულმა პრაქტიკამ (მაგ. უფრო დიდი ზონდები, სუსპენზიის უწყვეტი გამტარუნარიანობა) შეიძლება გარკვეულწილად შეცვალოს ეს შედეგები, მაგრამ ზედმეტია მოსალოდნელი, რომ ენერგიის სპეციფიკური მოხმარება არ არის ამ კომინტრონის ტექნიკის შერჩევის მიზეზი, არამედ მისი შესაძლებლობის წარმოქმნან უკიდურესად წვრილ (სუბმიკრონულ) ნაწილაკებს. ”[Kusters et al. 1994] განსაკუთრებით ფხვნილების მოსაშორებლად, როგორიცაა სილიკა ან zirconia, კონკრეტული ენერგიის საჭირო ერთეულის ფხვნილი მასა აღმოჩნდა დაბალია მიერ ულტრაბგერითი სახეხი, ვიდრე ჩვეულებრივი სახეხი მეთოდები. Ultrasonication გავლენას ახდენს ნაწილაკების არა მხოლოდ milling და grinding, არამედ polishing მყარი. ამგვარად, შესაძლებელია ნაწილაკების მაღალი სფერული მიღწევა.
Sono- ფრაგმენტაცია Nanomaterials კრისტალიზაციისათვის
"მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს ეჭვი, რომ interparticle collisions არ მოხდეს slurries მოლეკულური კრისტალები ირადირებული ულტრაბგერითი, ისინი არ არიან დომინანტური წყარო ფრაგმენტაცია. მოლეკულური კრისტალებისგან განსხვავებით, ლითონის ნაწილაკები არ არის დაზიანებული შოკის ტალღები პირდაპირ და გავლენას ახდენენ მხოლოდ უფრო ინტენსიური (მაგრამ უფრო იშვიათი) ინტერპრეპარაკის შეჯახებით. ლითონის ფხვნილის ასისტენტური სპირტის საწინააღმდეგო დომინანტური მექანიზმების ცვლილება ხაზს უსვამს ნეკროლოვანი ნაწილაკების თვისებებსა და მოლეკულური კრისტალების თვისებებს. "[Zeiger / Suslick 2011, 14532]
ასპირინის ნაწილაკების sonofragmentation [Zeiger / Suslick 2011]
გოპი და სხვ. (2008) გამოიკვლია მიკრომეტრიის ზომის საკვების (მაგალითად, 70-80 μm) მაღალი სიწმინდის სუბმიკრომეტრი ალუმინის კერამიკული ნაწილაკების (ძირითადად, ქვე-100 ნმ დიაპაზონში) წარმოება. მათ დაფიქსირდა ალუმინის კერამიკული ნაწილაკების ფერის და ფორმის მნიშვნელოვანი ცვლილება სონო-ფრაგმენტაციის შედეგად. მიკრონის, სუბმიკრონის და ნანო ზომის დიაპაზონში ნაწილაკების მიღება მარტივად შეიძლება მიიღოთ მაღალი სიმძლავრის სონიკაციით. ნაწილაკების სფერულობა გაიზარდა აკუსტიკური ველში შეკავების დროს.
დისპერსია ზედაპირზე
ეფექტური ულტრაბგერითი ნაწილაკების დაზიანების გამო, ზედაპირული ნივთიერებების გამოყენება აუცილებელია სუბ-მიკრონი და ნანო ზომის ნაწილაკების დეგრადირების თავიდან ასაცილებლად. ნაწილაკების ზომა უფრო მაღალია, ზედაპირის ფართობის ასპექტის თანაფარდობა, რომელიც უნდა იყოს დაფარული surfactant რათა შეაჩეროს ისინი და შეაჩეროს ნაწილაკების კოაგულაცია (აგლომერაცია). უპირატესობა ultrasonication აყალიბებს dispersing ეფექტი: პარალელურად სახეხი და ფრაგმენტაცია, ულტრაბგერითი დაშალეს grinded ნაწილაკების ფრაგმენტები surfactant ისე, რომ აგლომერაციის oft ის nano ნაწილაკების არის (თითქმის) მთლიანად თავიდან აცილება.
ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ეფექტური და საიმედოა ნანონაწილაკების წყალში ან გამხსნელებში დისპერსიისთვის. სურათზე ჩანს ლაბორატორიული ულტრაბგერითი UP100H.
სამრეწველო წარმოება
ემსახურება ბაზარზე მაღალხარისხოვან ნანო მასალას, რომელიც გამოხატავს განსაკუთრებულ ფუნქციებს, საიმედო დამუშავების მოწყობილობაა საჭირო. Ultrasonicators მდე 16kW თითო ერთეული, რომლებიც clusterizable დაუშვას FORT მან დამუშავება პრაქტიკულად შეუზღუდავი მოცულობის ნაკადს. ულტრაბგერითი პროცესების სრულად ხაზოვანი გამტარიანობის გამო, ულტრაბგერითი აპლიკაციები შეიძლება ლაბორატორიულად გამოკვლეულ იქნას საცდელი ლაბორატორიაში, რომელიც ოპტიმიზირებულია სათადარიგო სკამზე და შემდეგ წარმოიქმნება საწარმოო ხაზის პრობლემების გარეშე. როგორც ულტრაბგერითი equiment არ საჭიროებს დიდი სივრცის შეიძლება კიდევ retrofitted არსებული პროცესის ნაკადს. ოპერაცია არის მარტივი და შეიძლება მონიტორინგი და აწარმოებს მეშვეობით დისტანციური მართვის, ხოლო შენარჩუნება ულტრაბგერითი სისტემა თითქმის neglectable.
ნაწილაკების ზომა განაწილება და SEM გამოსახულება Bi2Te3 დაფუძნებული დისკები ადრე და შემდეგ ულტრაბგერითი milling. ა – ნაწილაკების ზომა განაწილება; ბ – SEM გამოსახულება ადრე ულტრაბგერითი milling; გ – SEM გამოსახულება შემდეგ ულტრაბგერითი milling 4 h; დ – SEM გამოსახულება შემდეგ ულტრაბგერითი milling 8 თ.
წყარო: მარკესი-გარსია და სხვები 2015 წ.
დაგვიკავშირდით! / გვკითხე ჩვენ!
ლიტერატურა / ცნობები
- Ambedkar, B. (2012): Ultrasonic Coal-Wash for De-Ashing and De-Sulfurization: Experimental Investigation and Mechanistic Modeling. Springer, 2012.
- Eder, Rafael J. P.; Schrank, Simone; Besenhard, Maximilian O.; Roblegg, Eva; Gruber-Woelfler, Heidrun; Khinast, Johannes G. (2012): Continuous Sonocrystallization of Acetylsalicylic Acid (ASA): Control of Crystal Size. Crystal Growth & Design 12/10, 2012. 4733-4738.
- Gopi, K. R.; Nagarajan, R. (2008): Advances in Nanoalumina Ceramic Particle Fabrication Using Sonofragmentation. IEEE Transactions on Nanotechnology 7/5, 2008. 532-537.
- Kusters, Karl; Pratsinis, Sotiris E.; Thoma, Steven G.; Smith, Douglas M. (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology 80, 1994. 253-263.
- Zeiger, Brad W.; Suslick, Kenneth S. (2011): Sonofragementation of Molecular Crystals. Journal of the American Chemical Society. 2011.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი UIP2000hdT (2kW, 20kHz) ნაწილაკების ეფექტური შერევის, ჰომოგენიზაციის, ნანოდისპერსიისა და სონოფრაგმენტაციისთვის.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბის პროგრამების, დისპერსიის, ემულგირებისა და მოპოვების შერევისთვის.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია to სამრეწველო ზომა.