Zouverlässeg Nanopartikel Dispersioun fir Industrieanwendungen

Héichkraaft Ultraschall kann effizient an zouverlässeg Partikelagglomeraten opbriechen a souguer primär Partikel zerbriechen. Duerch seng héich performant Dispersiounsleistung, Sonde-Typ Ultraschaller ginn als bevorzugt Methode benotzt fir homogen Nanopartikelsuspensiounen ze kreéieren.

Zuverlässeg Nanopartikel Dispersioun duerch Ultraschall

Vill Industrien erfuerderen d'Virbereedung vun Suspensionen, déi gelueden Nanopartikel sinn. Nanopartikele si Feststoffer mat enger Partikelgréisst manner wéi 100nm. Wéinst der Minutt Partikelgréisst, Nanopartikel express eenzegaarteg Eegeschafte wéi aussergewéinlech Kraaft, hardness, optesch Charakteristiken, Duktilitéit, UV Resistenz, Konduktivitéit, elektresch an elektromagnetesch (EM) Eegeschaften, Anti-Korrosivitéit, Kratzbeständegkeet, an aner aussergewéinlech Charakteristiken.
Héich-Intensitéit, niddereg-Frequenz Ultraschall schaaft intensiv akustesch Kavitation, déi duerch extrem Konditiounen charakteriséiert ass wéi Schéier Kräften, ganz héich Drock an Temperatur Differenzen, an Turbulenzen. Dës Kavitational Kräfte beschleunegen Partikelen, déi Inter-Partikelkollisiounen verursaachen an doduerch d'Partikel zerbriechen. Als Resultat ginn nanostrukturéiert Materialien mat enger schmueler Partikelgréisstkurve an enger eenheetlecher Verdeelung kritt.
Ultrasonic Dispergéierungsausrüstung ass gëeegent fir all Zort vun Nanomaterialien a Waasser an organesche Léisungsmëttel ze behandelen, mat nidderegen bis ganz héije Viskositéiten.

Ultrasonic Dispersioun vu Carbon Nanotubes

Ultrasonic dispersers are widely used for the purpose of dispersing carbon nanotubes (CNTs). Sonication is a reliable method to detangle and disperse single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as well as multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). For instance, in order to produce a highly conductive thermoplastic polymer, high-purity (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; external diameter 9.5 nm; purity 95 +%) have been ultrasonically dispersed with the Hielscher UP200S for 30min. at room temperature. The ultrasonically dispersed Nanocyl® 3100 MWCNTs at a concentration of 1% w/w in the epoxy resin showed superior conductivity of approx. 1.5 × 10-2 S /m.

Ultrasonic Dispersioun vun Nickel Nanopartikelen

Nickel Nanopartikel kënnen erfollegräich produzéiert ginn iwwer ultraschall-assistéiert Hydrazin-Reduktiounssynthese. D'Hydrazin Reduktioun Synthese Wee erlaabt tp reng metallesch Nickel Nanopartikel mat Kugelform ze preparéieren duerch d'chemesch Reduktioun vum Nickelchlorid mat Hydrazin. D'Fuerschungsgrupp vum Adám huet bewisen datt d'Ultraschall – benotzt der Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – konnt eng duerchschnëttlech primär Kristallitgréisst (7-8 nm) onofhängeg vun der applizéierter Temperatur erhalen, während d'Benotzung vun intensiven a méi kuerzer Sonikatiounsperioden d'solvodynamesch Duerchmiesser vun de sekundären, aggregéierte Partikel vu 710 nm op 190 nm an der Verontreiung reduzéiere konnt. vun all Surfaktant. Déi héchst Aciditéit a katalytesch Aktivitéit goufe gemooss fir d'Nanopartikele virbereet duerch mëll (30 W Ausgangskraaft) a kontinuéierlech Ultraschallbehandlung. D'katalytesch Verhalen vun den Nanopartikele gouf an enger Suzuki-Miyaura Kräizkupplungsreaktioun iwwer fënnef Proben getest, déi op konventionell wéi och op Ultraschall Weeër virbereet goufen. Déi ultraschall preparéiert Katalysatoren hunn normalerweis besser gemaach, an déi héchst katalytesch Aktivitéit gouf iwwer d'Nanopartikel gemooss, déi ënner Low-Power (30 W) kontinuéierlecher Sonikatioun preparéiert goufen.
D'Ultraschallbehandlung hat entscheedend Auswierkungen op d'Aggregatiounstendenz vun den Nanopartikelen: den Defragmentatiounsafloss vun den zerstéierten Kavitatiounsvoiden mat dem kräftege Massentransfer konnt d'attraktiv elektrostatesch vun den zerstéierten Kavitatiounsléiren iwwerwannen mat dem kräftege Massentransfer konnt déi attraktiv elektrostatesch a van der iwwerwannen. Waals Kräften tëscht de Partikelen.
(cf. Adám et al. 2020)

Ultraschall Synthese vu Wollastonit Nanopartikel

Wollastonite ass e Kalzium-Inosilikat-Mineral mat der chemescher Formel CaSiO3 Wollastonit gëtt wäit benotzt als Bestanddeel fir d'Produktioun vun Zement, Glas, Zillen, a Fliesen an der Bauindustrie, als Flux am Goss vu Stol wéi och als Additiv an der Fabrikatioun vun Beschichtungen a Faarwen. Zum Beispill liwwert Wollastonit Verstäerkung, Härtung, geréng Uelegabsorptioun an aner Verbesserungen. Fir exzellent Verstäerkungseigenschaften vu Wollastonit ze kréien, sinn Nano-Skala Deagglomeratioun an eenheetlech Dispersioun wesentlech.
Dordane an Doroodmand (2021) hunn an hire Studien bewisen datt d'Ultraschalldispersioun e ganz wichtege Faktor ass deen d'Gréisst an d'Morphologie vu Wollastonit Nanopartikel wesentlech beaflosst. Fir de Bäitrag vun der Sonikatioun op Wollastonit Nano-Dispersioun ze evaluéieren, huet d'Fuerschungsteam Wollastonit Nanopartikele mat an ouni d'Applikatioun vun High-Power Ultrasonic synthetiséiert. Fir hir Sonikatiounsstudien hunn d'Fuerscher den Ultrasonic Prozessor UP200H (Hielscher Ultrasonics) mat enger Frequenz vun 24 kHz fir 45,0 min. D'Resultater vun der Ultraschall Nano-Dispersioun ginn an der Héichopléisung SEM hei ënnen gewisen. D'SEM Bild weist kloer datt d'Wollastonitprobe virun der Ultraschallbehandlung agglomeréiert a aggregéiert ass; no der Sonikatioun mam UP200H Ultrasonicator ass d'Duerchschnëttsgréisst vun de Wollastonitpartikelen ca. 10 nm. D'Studie weist datt d'Ultraschalldispersioun eng zouverlässeg an effizient Technik ass fir Wollastonit Nanopartikelen ze synthetiséieren. Déi duerchschnëttlech Nanopartikelgréisst kann kontrolléiert ginn andeems d'Ultraschallveraarbechtungsparameter ugepasst ginn.
(cf. Dordane and Doroodmand, 2021)

SEM Biller vun de Wollastonit Nanopartikelen (A) virun an (B) no Ultraschall mat Hëllef vun der Ultraschallprozessor UP200H fir 45,0 min.
Etude a Bild: © Dordane an Doroodmand, 2021.

Ultraschall Nanofiller Dispersioun

Sonication ass eng versatile Method fir Nanofiller an de Flëssegkeeten a Schlamm ze verdeelen an ze deagglomeréieren, zB Polymeren, Epoxyharzen, Härter, Thermoplastik etc.&D an industriell Produktioun.
Zanghellini et al. (2021) ënnersicht d'Ultraschall-Dispersiounstechnik fir Nanofiller am Epoxyharz. Hie konnt beweisen datt d'Sonicatioun fäeg war kleng an héich Konzentratioune vun Nanofiller an eng Polymermatrix ze verdeelen.
Vergläicht verschidde Formuléierungen, huet den 0,5 wt% oxidéierten CNT déi bescht Resultater vun all sonicated Echantillon gewisen, d'Gréisst Verdeelung vun de meeschte vun den Agglomeraten an engem vergläichbare Beräich mat dräi Rollmillen-produzéiert Proben, eng gutt Bindung un den Härdener, d'Bildung vun engem Perkolatiounsnetz bannent der Dispersioun, wat op Stabilitéit géint Sedimentatioun an domat eng richteg laangfristeg Stabilitéit weist. Méi héich Füllmengen hunn ähnlech gutt Resultater gewisen, awer och d'Bildung vu méi ausgeschwat internen Netzwierker wéi och e bësse méi grouss Agglomeraten. Och Kuelestoff Nanofaser (CNF) konnten erfollegräich iwwer Sonikatioun verdeelt ginn. Direkt US Dispersioun vun Nanofillers am hardener Systemer ouni zousätzlech Léisungsmëttelen war erfollegräich erreecht, an domat kann als applicabel Method fir eng einfach an direkt Dispersioun mat Potential fir industriell Notzung gesi ginn. (cf. Zanghellini et al., 2021)
 

Verglach vu verschiddene Nanofiller, déi am Hardener dispergéiert sinn (Ultrasonikatioun-US): (a) 0.5 wt% Kuelestoff Nanofiber (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxi; (c) 0,5 wt% Kuelestoff Nanotube (CNT); (d) 0,5 wt% CNT semi-dispergéiert.
(Studie a Bild: © Zanghellini et al., 2021)

Ultrasonic Dispersioun vun Nanopartikelen – Wëssenschaftlech bewisen fir Superioritéit

Fuerschung weist a ville raffinéierte Studien datt d'Ultraschalldispersioun eng vun de superieure Techniken ass fir Nanopartikelen ze deagglomeréieren an ze verdeelen och bei héijer Konzentratioun a Flëssegkeeten. Zum Beispill, Vikash (2020) ënnersicht d'Dispersioun vun héije Lasten vun Nano-Silika a viskose Flëssegkeete mam Hielscher Ultraschall-Disperger UP400S. A senger Etude kënnt hien zur Conclusioun datt "d'stabil an eenheetlech Dispersioun vun Nanopartikele ka mat engem Ultra-Sonicatiounsapparat bei héijer festem Belaaschtung a viskose Flëssegkeeten erreecht ginn." [Vikash, 2020]

High-Performance Ultrasonic Prozessoren fir Nanopartikel Dispersioun

Hielscher Ultrasonics ass Ären zouverléissege Zouliwwerer fir zouverlässeg héich performant Ultraschallausrüstung vu Labo a Pilot bis zu vollindustrielle Systemer. Hielscher Ultrasonics’ Apparater hunn raffinéiert Hardware, Smart Software an aussergewéinlech Benotzerfrëndlechkeet – entworf a fabrizéiert an Däitschland. Hielscher's robust Ultraschallmaschinne fir Dispersioun, Deagglomeratioun, Nanopartikel Synthese a Funktionaliséierung kënnen 24/7/365 ënner voller Laascht operéiert ginn. Ofhängeg vun Ärem Prozess an Ärer Produktiounsanlag, kënnen eis Ultraschaller a Batch oder kontinuéierlech In-Line Modus lafen. Verschidde Accessoiren wéi Sonotroden (Ultraschallsonden), Boosterhorn, Flowzellen a Reaktoren sinn einfach verfügbar.
Kontaktéiert eis elo fir méi technesch Informatioun, wëssenschaftlech Studien, Protokoller an eng Devis fir eis Ultraschall Nano-Dispersiounssystemer ze kréien! Eis gutt trainéiert, laang erfuerene Mataarbechter wäerte frou Är Nano-Applikatioun mat Iech ze diskutéieren!

D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller: