სილიციუმის ნანონაწილაკები, როგორიცაა გაჟღენთილი სილიციუმი (მაგ. Aerosil) ფართოდ გამოიყენება დანამატად სხვადასხვა ინდუსტრიაში. იმისათვის, რომ მივიღოთ სასურველი ფუნქციური ნანოსილიკა, სასურველი მასალის მახასიათებლებით, სილიციუმის ნანო-ნაწილაკები უნდა დაშლილიყო და განაწილებულიყო როგორც ერთ – დისპერსიული ნაწილაკები. დადასტურებულია, რომ ულტრაბგერითი დეგგლომერაცია არის ძალიან ეფექტური და საიმედო ტექნიკა ნანოსილიკის ერთნაირად განაწილებისთვის, როგორც ცალკეული დისპერსიული ნაწილაკები სუსპენზიაში.

ნანოსილიკა – მახასიათებლები და პროგრამები

სილიკა (სიო₂) და განსაკუთრებით სილიციუმის ნანონაწილაკები (Si-NPs) ჩვეულებრივი დანამატებია მრავალ ინდუსტრიაში. ნანოს ზომის სილიციუმის ნაწილაკები გვთავაზობენ ძალიან დიდ ზედაპირს და გამოხატავენ ნაწილაკების უნიკალურ მახასიათებლებს, რომლებიც გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში სხვადასხვა მიზნებისთვის. მაგალითად, ნანო ზომის SiO– ს უნიკალური მატერიალური თვისებები₂ გამოიყენება (ნანო) კომპოზიტების, ბეტონის და სხვა მასალების გამაგრების მიზნით. მაგალითებია ნანოსილიკაზე დაფუძნებული საიზოლაციო საშუალებები, რომლებიც გთავაზობთ ცეცხლგამძლე თვისებებს ან ნანოსსიჟავით დაფარული მინა, რომელიც ამით იძენს ანტირეფლექტორულ თვისებებს. სამშენებლო და სამშენებლო ინდუსტრიაში, სილიციუმის ნაკელი (მიკროსილიკა) და ნანოსილიკა გამოიყენება როგორც პოზოლანური მასალა, რომელიც გამოიყენება ბეტონის მუშაობის, აგრეთვე მექანიკური და გამძლეობის გასაუმჯობესებლად. როდესაც სილიციუმის ნაკელი და ნანოსილიკა შედარებულია, ნანო სტრუქტურირებული SiO₂ პოზოლანი უფრო აქტიურია ადრეულ ეტაპზე, ვიდრე სილიციუმის გაჟღენთილი, ვინაიდან ნანოსილიკა მნიშვნელოვნად უფრო მეტ სპეციფიკურ ზედაპირსა და სინაზეს გთავაზობთ. უფრო დიდი ზედაპირი უფრო მეტ საიტს გვთავაზობს ბეტონთან რეაგირებისთვის და ხელს უწყობს კონკრეტულად გაუმჯობესებულ ბეტონის მიკროსტრუქტურას, ბირთვის როლს ასრულებს. გაზის გამტარიანობა, ბეტონის გამძლეობის მაჩვენებელი, გაუმჯობესებულია ბეტონში, რომელიც გამაგრებულია ნანო-სილიციუმით, ვიდრე ბეტონის შემცველი ტრადიციული სილიციუმის ნაკელი.
ბიომედიცინასა და სიცოცხლის მეცნიერებაში, SiO₂ ნანონაწილაკები ფართოდ არის გამოკვლეული სხვადასხვა გამოყენებისთვის, ვინაიდან ნანოსილიკის მაღალი ზედაპირი, შესანიშნავი ბიოშეთავსება და მორგებადი პორების ზომა გთავაზობთ ახალი პროგრამების ფართო სპექტრს, მათ შორის წამლის მიწოდებასა და თერანოსტიკას.

სქემა გვიჩვენებს ნანო-სილიციუმის ნაწილაკების ზომის განაწილებას ულტრაბგერითი დისპერსიის დაწყებამდე (მწვანე მრუდი) და შემდეგ (წითელი მრუდი).

ულტრაბგერითი დეგგლომერაცია და ნანო-სილიციუმის დისპერსია

ულტრაბგერითი დეაგგლომერაციისა და დისპერსიის მუშაობის პრინციპი ემყარება ულტრაბგერითი წარმოქმნილი კავიტაციის ეფექტებს, რომელსაც მეცნიერულად აკუსტიკური კავიტაცია უწოდებენ. სითხეებში ან ნალექებში მაღალი სიმძლავრის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერის გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს აკუსტიკური კავიტაცია და ამით ექსტრემალური პირობები, რაც ხდება ადგილობრივი ძალზე მაღალი წნევისა და ტემპერატურის პირობებში და მიკროსტრიმირება თხევადი თვითმფრინავებით 280 მ / წმ-მდე. ულტრაბგერითი კავიტაციის ეს ინტენსიური ფიზიკური და მექანიკური ეფექტები იწვევს ნაწილაკების ზედაპირზე ეროზიას და ნაწილაკების დაშლას ნაწილაკების ინტერნაწიან შეჯახების შედეგად. ულტრაბგერითი / აკუსტიკური კავიტაციის ეს ინტენსიური ძალები ახდენს სონიფიკაციას ძალიან ეფექტურ და საიმედო მეთოდად ნანო ზომის ნაწილაკების განადგურების და დისპერსიისთვის, როგორიცაა ნანო-სილიციუმი, ნანოსადენები და სხვა ნანო მასალები.

ულტრაბგერითი დეაგლომერირებული ნანო-სილიციუმის ნაწილაკების ზომის განაწილება (Hielscher UP400St ულტრაბგერითი მოწყობილობის გამოყენებით) წყალში (ა) 1 ვტ%, (ბ) 2 ვტ%, (გ) 5 ვტ% და (დ) 10 წონი% Aerosil 200 სხვადასხვა დროის ინტერვალებით.
შესწავლა და დიაგრამა: ვიკაშ 2020.

სილიციუმის ულტრაბგერითი დამუშავება მაღალი მყარი კონცენტრაციებით და ბლანტიან სითხეებში

ნანონაწილაკების დაბალ კონცენტრაციებში დაშლა უკვე რთულია, რადგან უნდა გადალახოს ქიმიური შემაკავშირებელი ძალები, როგორიცაა იონური ბმა, კოვალენტური ბმა, წყალბადის ობლიგაციები და ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედება. ნანონაწილაკების, მაგ., ნანო-სილიციუმის ნაწილაკების კონცენტრაციის მატებით, მნიშვნელოვნად იზრდება ქიმიური ურთიერთქმედება ნანონაწილაკებს შორის. ეს ნიშნავს, რომ აუცილებელია დისპერსიის ძლიერი ტექნიკა, კარგი და გრძელვადიანი სტაბილური დისპერსიული შედეგების მისაღებად. ულტრაბგერითი დისპერსიები გამოიყენება როგორც საიმედო და მაღალეფექტური დისპერსიული მეთოდით, რომელსაც ადვილად შეუძლია დაამუშაოს დიდი სიბლანტის მქონე პრუსები და პასტებიც კი ძალიან მაღალი მყარი კონცენტრაციით. ნანო-ნაწილაკების მაღალი მყარი დატვირთვის მქონე slurries დამუშავების შესაძლებლობა ულტრასონიკატად აქცევს ნანო მასალების დისპერსიულ სასურველ ტექნოლოგიად.
Hielscher ინდუსტრიული ულტრაბგერითი საშუალებით შეიძლება დამუშავდეს თქვენი შპრიცი ან პასტა უწყვეტი ხაზის რეაქტორში, სანამ მისი მიწოდება შესაძლებელია ტუმბოს საშუალებით.

ულტრაბგერითი წარმოება სილიციუმის ნანო სითხეების

მოდრაგონი და სხვ. (2012 წ.) მომზადდა სილიციუმის ნანო სითხეები, რომლებიც მომზადებულია სილიციუმის ნანონაწილაკების გამოხდილ წყალში გაფანტვით გამოძიების ტიპის ულტრაბგერითი UP400S. სტაბილური სილიციუმის ნანოფლუობების წარმოების მიზნით, გარკვეული მყარი შემცველობის მქონე (მაგ., 20%), დაბალი სიბლანტისა და მსგავსი თხევადი ქცევისგან შედგება მაღალი ენერგიის დამუშავება ულტრაბგერითი ზონრით 5 წუთის განმავლობაში, ძირითადი საშუალებები (pH მნიშვნელობები 7-ზე მეტი) და არა მარილის დამატება. ულტრაბგერითი დისპერსიის შედეგად წარმოიქმნა ნანოფლუიდები დაბალი სიბლანტით. ულტრაბგერით მომზადებული ნანოფლუიდები თხევადივით იქცეოდნენ და მზადდებოდნენ 20% მყარი დატვირთვით ძალიან მოკლე დროში წყალობით სონიფიკაციით მიღწეული კარგი დისპერსიით.
”დისპერსიის ყველა მეთოდიდან, ულტრაბგერითი ზონდებით დისპერსია დადასტურებულია, როგორც ყველაზე ეფექტური.” (Modragon et al., 2012)
პეცოლდი და სხვები. (2009) იმავე დასკვნამდე მივიდა Aerosil ფხვნილის დეგგლომერაციისთვის, რომ ულტრაბგერითი გამოკვლევა ყველაზე ეფექტური დისპერსიული სისტემაა, ძალზე ფოკუსირებული ენერგიის გამო.

ულტრაბგერითი გამაძლიერებლები სილიციუმის ნანონაწილაკების განადგურების და დისპერსიისთვის

როდესაც ნანო-სილიციუმი გამოიყენება სამრეწველო პროგრამებში, კვლევაში ან მასალათმცოდნეობაში, მშრალი სილიციუმის ფხვნილი უნდა შეიცავდეს თხევად ფაზას. ნანო-სილიციუმის დისპერსია მოითხოვს საიმედო და ეფექტურ დისპერსიულ ტექნიკას, რომელიც იყენებს საკმარის ენერგიას სილიციუმის ცალკეული ნაწილაკების დაგაგლომერაციისთვის. ულტრაბგერითი საშუალებები კარგად არის ცნობილი, როგორც ძლიერი და საიმედო დისპერსიული ნივთიერებები, ამიტომ იყენებენ სხვადასხვა მასალების დეაგგლომერაციისა და განაწილებისათვის, როგორიცაა სილიციუმი, ნანომილაკები, გრაფენი, მინერალები და მრავალი სხვა მასალა ერთგვაროვნად თხევად ფაზაში.

Hielscher Ultrasonics ქმნის, აწარმოებს და ანაწილებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი დისპერსიებს ნებისმიერი სახის ჰომოგენიზაციისა და აუგლომერაციის პროგრამებისთვის. როდესაც საქმე ეხება ნანო-დისპერსიების წარმოებას, საჭიროა მაღალპროდუქტიული პროდუქტების მისაღებად ზუსტი გამაწმენდის კონტროლი და ნანონაწილაკების სუსპენზიის საიმედო ულტრაბგერითი დამუშავება.
Hielscher Ultrasonics- ის პროცესორები სრულ კონტროლს გაძლევთ ყველა დამუშავების მნიშვნელოვან პარამეტრზე, როგორიცაა ენერგიის შეყვანა, ულტრაბგერითი ინტენსივობა, ამპლიტუდა, წნევა, ტემპერატურა და შეკავების დრო. ამრიგად, თქვენ შეგიძლიათ პარამეტრების მორგება ოპტიმიზირებულ პირობებზე, რაც შემდგომში იწვევს მაღალხარისხიან ნანო-დისპერსიულობას, როგორიცაა ნანოსილიკანური შპრიცები.
ნებისმიერი მოცულობის / სიმძლავრისთვის: Hielscher გთავაზობთ ულტრასონიკატორებს და აქსესუარების ფართო პორტფელს. ეს საშუალებას გაძლევთ შექმნათ იდეალური ულტრაბგერითი სისტემა თქვენი განაცხადის და წარმოების შესაძლებლობებისთვის. მცირე ფლაკონებიდან, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე მილილიტრს, საათში ათასობით გალონის მაღალი მოცულობის ნაკადებით, Hielscher გთავაზობთ ულტრაბგერით გამოსავალს თქვენს პროცესში.
სიმტკიცე: ჩვენი ულტრაბგერითი სისტემები ძლიერი და საიმედოა. Hielscher ყველა ულტრაბგერითი აგებულია 24/7/365 მუშაობისთვის და ძალიან მცირე მოვლას საჭიროებს.
მომხმარებლის კეთილგანწყობა: ჩვენი ულტრაბგერითი მოწყობილობების შემუშავებული პროგრამული უზრუნველყოფა საშუალებას იძლევა წინასწარი შერჩევა და შენახვა სონიფიკაციის პარამეტრების მარტივი და საიმედო გამჟღავნებისათვის. ინტუიციური მენიუ ადვილად ხელმისაწვდომია ციფრული ფერადი სენსორული ეკრანის საშუალებით. დისტანციური ბრაუზერის კონტროლი საშუალებას გაძლევთ იმოქმედოთ და გააკონტროლოთ ნებისმიერი ინტერნეტ ბრაუზერით მონაცემთა ავტომატური ჩაწერა ზოგავს ჩამონტაჟებულ SD ბარათზე გაშვებული ნებისმიერი სონიფიკაციის პროცესის პარამეტრებს.
შესანიშნავი ენერგოეფექტურობა: დისპერსიული ალტერნატიული ტექნოლოგიების შედარებისას, Hielscher ულტრაბგერითი დამკვირვებლები გამოირჩევიან განსაკუთრებული ენერგოეფექტურობით და ნაწილაკების ზომის განაწილებაში უმაღლესი შედეგებით.

დიაგრამაზე ნაჩვენებია სილიციუმის ულტრაბგერითი დისპერსიის მნიშვნელოვანი უპირატესობა Hielscher UIP1000– ით ულტრა-ტურაქსთან შედარებით. ულტრასონიკაცია მოითხოვს ნაკლებ ენერგიას და აღწევს სილიციუმის მკვეთრად მცირე ზომის ნაწილაკებს.

ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს: