Ultrasonic Dispersion of Nanomaterials (Nanoparticles)
나노 물질은 고성능 재료, 자외선 차단제, 기능성 코팅 또는 플라스틱 복합 재료와 같은 다양한 제품의 필수 구성 요소가 되었습니다. 초음파 캐비테이션은 나노 크기의 입자를 물, 기름, 용제 또는 수지와 같은 액체로 분산시키는 데 사용됩니다.
나노 입자의 초음파 분산
의 응용 프로그램 나노 입자의 초음파 분산 다양한 효과가 있습니다. 가장 명백한 것은 액체에 물질의 분산 입자 응집체를 끊기 위해. 또 다른 과정은 초음파를 적용하는 것입니다. 입자 합성 또는 침전. 일반적으로 이로 인해 입자가 더 작아지고 크기 균일성이 증가합니다. 초음파 캐비테이션 입자 표면에서의 재료 전달도 개선됩니다. 이 효과는 표면을 개선하는 데 사용할 수 있습니다 기능화 높은 비 표면적을 가진 재료.
나노물질의 분산 및 크기 축소
나노 물질, 예: 금속 산화물, 나노 클레이 또는 탄소나노튜브 액체에 혼합될 때 응집되는 경향이 있습니다. 효과적인 deagglomerating 수단 및 분산 분말을 적신 후 결합력을 극복해야 합니다. 수성 및 비수성 현탁액에서 응집체 구조의 초음파 분해는 나노 크기 물질의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다. 다양한 고형분 함량을 가진 나노 미립자 응집체의 다양한 분산에 대한 연구는 로터 고정자 믹서 (예 : ultra turrax), 피스톤 균질화 기 또는 습식 밀링 방법 (예 : 비드 밀 또는 콜로이드 밀)과 같은 다른 기술과 비교할 때 초음파의 상당한 이점을 입증했습니다. Hielscher 초음파 시스템은 상당히 높은 고체 농도에서 실행할 수 있습니다. 예를 들어 실리 카 파손률은 다음과 무관한 것으로 밝혀졌습니다. 최대 50%의 고체 농도 무게로. 초음파는 고농도 마스터 배치의 분산에 적용할 수 있습니다 – 저점도 및 고점도 액체 처리. 이것은 초음파를 물, 수지 또는 기름과 같은 다양한 매체를 기반으로 하는 페인트 및 코팅을 위한 우수한 처리 솔루션으로 만듭니다.
초음파 균질화기 UP400ST 나노 분산액용
초음파 캐비테이션
초음파에 의한 분산 및 응집 해제는 초음파 캐비테이션의 결과입니다. 액체를 초음파에 노출시킬 때 액체로 전파되는 음파는 고압과 저압 사이클을 번갈아 가며 일으킵니다. 이것은 개별 입자 사이의 끌어당기는 힘에 기계적 응력을 적용합니다. 초음파 캐비테이션 액체에서 최대 1000km/hr(약 600mph)의 고속 액체 제트를 일으킵니다. 이러한 제트는 입자 사이에 고압으로 액체를 누르고 서로 분리합니다. 더 작은 입자는 액체 제트와 함께 가속되어 고속으로 충돌합니다. 이것은 초음파를 분산을 위한 효과적인 수단으로 만들 뿐만 아니라 밀링 미크론 크기 및 서브 미크론 크기 입자.
Ultrasonically Assisted Particle Synthesis / Precipitation
나노 입자는 합성 또는 침전에 의해 상향식으로 생성될 수 있습니다. Sonochemistry는 나노 크기의 화합물을 제조하는 데 사용되는 최초의 기술 중 하나입니다. Suslick은 그의 원작에서 Fe (CO)를 음파 처리했습니다.5 깔끔한 액체 또는 deaclin 용액으로 10-20nm 크기의 비정질 철 나노 입자를 얻었습니다. 일반적으로 과포화 혼합물은 고농도 물질에서 고체 입자를 형성하기 시작합니다. 초음파는 전구체의 혼합을 개선하고 입자 표면에서의 질량 전달을 증가시킵니다. 이로 인해 입자 크기가 작아지고 균일성이 높아집니다.
UIP2000hdT 님, SWCNT를 분산시키는 2kW 강력한 초음파.
초음파를 이용한 표면 기능화
금속 산화물과 같은 많은 나노 물질, 잉크젯 잉크 그리고 토너 색소 또는 성능을 위한 필러 코팅, 표면 기능화가 필요합니다. 각 개별 입자의 전체 표면을 기능화하기 위해서는 우수한 분산 방법이 필요합니다. 분산될 때, 입자는 일반적으로 입자 표면에 끌어당겨진 분자의 경계층으로 둘러싸여 있습니다. 새로운 작용기가 입자 표면에 도달하려면 이 경계층을 분해하거나 제거해야 합니다. 초음파 캐비테이션으로 인한 액체 제트는 최대 1000km/hr의 속도에 도달할 수 있습니다. 이 응력은 인력을 극복하는 데 도움이 되며 기능 분자를 입자 표면으로 운반합니다. 안으로 초음파 화학, 이 효과는 분산된 촉매의 성능을 향상시키는 데 사용됩니다.
입자 크기 측정 전 초음파 처리
샘플의 초음파는 입자 크기 또는 형태 측정의 정확도를 향상시킵니다. 새로운 SonoStep은 초음파, 시료 교반 및 펌핑을 컴팩트한 디자인으로 결합합니다. 작동이 간편하며 초음파 처리 된 샘플을 입자 크기 분석기와 같은 분석 장치로 전달하는 데 사용할 수 있습니다. 강렬한 초음파 처리는 응집 된 입자를 분산시키는 데 도움이되며,보다 일관된 결과를 얻을 수 있습니다.자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오!
실험실 및 생산 규모를 위한 초음파 처리
초음파 처리기와 응집 제거 및 분산을 위한 플로우 셀은 다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다. 실험실 그리고 생산 수준. 산업용 시스템은 인라인으로 작동하도록 쉽게 개조할 수 있습니다. 연구 및 공정 개발의 경우 다음을 사용하는 것이 좋습니다. UIP1000hd (1,000 와트).
Hielscher는 나노 물질의 효율적인 분산, 예를 들어 페인트, 잉크 및 코팅을위한 광범위한 초음파 장치 및 액세서리를 제공합니다.
- 소형 실험실 장치 최대 400와트 전력.
이 장치는 주로 샘플 준비 또는 초기 타당성 조사에 사용되며 대여가 가능합니다. - 500 그리고 1,000 그리고 2,000 Watts 초음파 프로세서와 같은 UIP1000hd는 플로우 셀과 다양한 부스터 혼 및 소노트로드로 설정됩니다. 더 큰 볼륨 스트림을 처리할 수 있습니다.
이와 같은 장치는 벤치탑 또는 파일럿 플랜트 규모에서 매개변수(예: 진폭, 작동 압력, 유량 등)의 최적화에 사용됩니다. - 초음파 프로세서 2kW의, 4k와트, 10kW 그리고 16kW 그리고 이러한 여러 유닛으로 구성된 더 큰 클러스터는 거의 모든 수준에서 생산 볼륨 스트림을 처리할 수 있습니다.
벤치탑 장비는 공정 시험을 실행할 수 있는 좋은 조건에서 대여할 수 있습니다. 이러한 시험의 결과는 생산 수준에 따라 선형적으로 확장할 수 있으므로 공정 개발과 관련된 위험과 비용을 줄일 수 있습니다. 온라인, 전화 또는 개인적으로 기꺼이 도와드리겠습니다. 찾아주세요 우리의 주소는 여기또는 아래 양식을 사용하십시오.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨(Batch Volume) | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1 내지 500mL | 10 내지 200mL/분 | 업100H |
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/분 | UP200HT, UP400ST |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdt 님 |
| N.A. 개시 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| N.A. 개시 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
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나노 물질 – 배경 정보
나노 물질은 크기가 100nm 미만인 물질입니다. 그들은 페인트, 잉크 및 코팅의 공식화로 빠르게 진행되고 있습니다. 나노 물질은 금속 산화물, 나노 클레이 및 탄소나노튜브. 금속 산화물 나노 입자에는 나노 스케일 산화 아연, 산화 티타늄, 산화철, 산화 세륨 및 지르코늄 산화물뿐만 아니라 인듐 주석 산화물, 지르코늄 및 티타늄과 같은 혼합 금속 화합물, 인듐 주석 산화물과 같은 혼합 금속 화합물이 포함됩니다. 이 작은 문제는 물리학과 같은 많은 학문 분야에 영향을 미칩니다. 화학 그리고 생물학. 페인트 및 코팅에서 나노 물질은 장식적 요구 사항(예: 색상 및 광택), 기능적 목적(예: 전도성, 미생물 불활성화)을 충족하고 페인트 및 코팅의 보호(예: 긁힘 방지, UV 안정성)를 개선합니다. 특히 TiO2 및 ZnO 또는 알루미나, 세리아 및 실리 카 그리고 나노 크기의 안료는 새로운 페인트 및 코팅 제형에 적용됩니다.
물질의 크기가 줄어들면 색상과 같은 특성과 화학 반응성과 같은 다른 물질과의 상호 작용이 변경됩니다. 특성의 변화는 전자 특성의 변화에 의해 발생합니다. 에 의해 입자 크기 감소, 재료의 표면적이 증가합니다. 이로 인해 더 높은 비율의 원자가 다른 물질(예: 수지 매트릭스)과 상호 작용할 수 있습니다.
표면 활성은 나노 물질의 핵심 측면입니다. 응집(agglomeration)과 응집(aggregation)은 표면적이 다른 물질과 접촉하는 것을 차단합니다. 잘 분산되거나 단일 분산된 입자만이 물질의 유익한 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다. 결과적으로 우수한 분산은 동일한 효과를 달성하는 데 필요한 나노 물질의 양을 줄입니다. 대부분의 나노 물질은 여전히 상당히 비싸기 때문에 이 측면은 나노 물질을 포함하는 제품 제형의 상용화에 매우 중요합니다. 오늘날 많은 나노 물질은 건조 공정으로 생산됩니다. 결과적으로, 입자는 액체 제형에 혼합되어야 합니다. 이것은 대부분의 나노 입자가 습윤 중에 응집체를 형성하는 곳입니다. 특히 탄소나노튜브 매우 응집력이 있어 물, 에탄올, 오일, 폴리머 또는 에폭시 수지와 같은 액체로 분산시키기 어렵습니다. 고전단 또는 회전자-고정자 믹서, 고압 균질화기 또는 콜로이드 및 디스크 밀과 같은 기존 처리 장치는 나노 입자를 개별 입자로 분리하는 데 부족합니다. 특히 수 나노 미터에서 몇 미크론에 이르는 작은 물질의 경우 초음파 캐비테이션은 응집체, 응집체 및 원색을 파괴하는 데 매우 효과적입니다. 초음파를 사용할 때 밀링 고농도 배치의 초음파 캐비테이션으로 인한 액체 제트 스트림은 입자가 최대 1000km/h의 속도로 서로 충돌하게 합니다. 이것은 반 데르 발스 (van der Waals)의 힘을 응집체와 심지어 1 차 입자로 파괴합니다.
Hielscher 초음파는 실험실, 파일럿 및 산업 규모에서 혼합 응용 분야, 분산, 유화 및 추출을위한 고성능 초음파 균질화기를 제조합니다.