Zuverlässeg Nanopartikel Dispersioun fir Industriell Uwendungen

Héich Muecht Ultraschall kann effizient an zouverlässeg Partikelagglomerate briechen an och primär Partikelen zerfall. Wéinst senger héich performanter Dispersiounsleistung ginn Sonde-Typ Ultrasonicatoren als bevorzugt Method benotzt fir homogen Nanopartikel Suspensiounen ze kreéieren.

Zuverlässeg Nanopartikel Dispersioun duerch Ultrasonication

Vill Industrien erfuerderen d'Virbereedung vu Suspensiounen, déi gelueden Nanopartikelen sinn. Nanopartikel si Feststoffer mat enger Partikelgréisst manner wéi 100nm. Wéinst der klenger Partikelgréisst ausdrécken Nanopartikel eenzegaarteg Eegeschafte wéi aussergewéinlech Stäerkt, Häertheet, optesch Funktiounen, Duktilitéit, UV Resistenz, Konduktivitéit, elektresch an elektromagnetesch (EM) Eegeschaften, Anti-Korrosivitéit, Kratzbeständegkeet, an aner aussergewéinlech Charakteristiken.
Héichintensiv, niddereg Frequenz Ultraschall kreéiert intensiv akustesch Kavitatioun, déi sech duerch extrem Bedéngungen wéi Schéierkraaft, ganz héijen Drock an Temperaturdifferenzen, an Turbulenzen charakteriséiert. Dës kavitational Kräfte beschleunegen Partikelen, déi Inter-Partikel Kollisiounen verursaachen an doduerch d'Zerstéierung vun de Partikelen. Dofir ginn nanostrukturéiert Materialien mat enger schmueler Partikelgréisstkurve an enger eenheetlecher Verdeelung kritt.
Ultraschall Dispergéierungsausrüstung ass gëeegent fir all Zort Nanomaterialien am Waasser an organesche Léisungsmëttel ze behandelen, mat nidderegen bis ganz héije Viskositéiten.

Ultrasonic Dispersioun vu Carbon Nanotubes

Ultraschall Disperser gi wäit benotzt fir den Kuelestoff Nanotubes (CNTs) ze dispergéieren. Sonication ass eng zouverléisseg Method fir eenzelmauereg Kuelestoff Nanotuben (SWCNTs) souwéi Multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) z'entwéckelen an ze verdeelen. Zum Beispill, fir en héichleitende thermoplastesche Polymer ze produzéieren, sinn héich Rengheet (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; externen Duerchmiesser 9,5 nm; Rengheet 95 +%) ultrasonesch mat den Hielscher UP200S fir 30min verspreet. bei Raumtemperatur. D'Ultraschall dispergéiert Nanocyl® 3100 MWCNTs bei enger Konzentratioun vun 1% w/w am Epoxyharz huet eng super Konduktivitéit vun ca. 1,5 × 10-2 S /m.

Ultrasonic Dispersioun vun Néckel Nanopartikelen

Nickel Nanopartikel kënnen erfollegräich iwwer ultrasonesch assoziéiert Hydrazin Reduktioun Synthese produzéiert ginn. D'Hydrazin Reduktioun Synthese Wee erlaabt tp pure metallesche Néckel Nanopartikel mat kugelfërmeger Form virzebereeden duerch d'chemesch Reduktioun vum Néckelchlorid mat Hydrazin. De Fuerschungsgrupp vun Adám huet bewisen datt Ultraschall – benotzt de Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – konnt eng duerchschnëttlech primär Kristallitgréisst (7-8 nm) onofhängeg vun der ugewandter Temperatur behalen, wärend d'Benotzung vun intensiven a kuerzer Sonikatiounsperioden de solvodynamesche Diameter vun de sekundären, aggregéierten Partikele vu 710 nm op 190 nm an der Verontreiung reduzéiere konnt vun all Surfaktant. Déi héchst Aciditéit a katalytesch Aktivitéit goufen gemooss fir d'Nanopartikelen virbereet mat mëller (30 W Outputkraaft) a kontinuéierter Ultraschallbehandlung. Dat katalytescht Verhalen vun den Nanopartikelen gouf getest an enger Suzuki-Miyaura Kräizkupplungsreaktioun iwwer fënnef Proben, déi op konventionell wéi och bei Ultraschall preparéiert goufen. D'Ultraschall preparéiert Katalysatoren hunn normalerweis besser gemaach, an déi héchst katalytesch Aktivitéit gouf gemooss iwwer d'Nanopartikelen, déi ënner niddereg Kraaft (30 W) kontinuéierlech Sonikatioun virbereet goufen.
D'Ultraschallbehandlung hat entscheedend Auswierkungen op d'Aggregatiounstendenz vun den Nanopartikelen: den Defragmentéierungs Afloss vun den zerstéierte Kavitatiounsflächen mam kräftege Massentransfer konnt den attraktiven Elektrostatik vun den zerstéierte Kavitatiounsflächen iwwerwanne mat de kräftege Massentransfer konnt den attraktiven Elektrostatik a Van der iwwerwannen Waals Kräften tëscht de Partikelen.
(cf. Adám et al. 2020)

Ultraschall Synthese vu Wollastonit Nanopartikelen

Wollastonit ass e Kalziuminosilikatmineral mat der chemescher Formel CaSiO3 Wollastonit gëtt wäit benotzt als Komponent fir d'Produktioun vun Zement, Glas, Mauer, a Fliesen an der Konstruktiounsindustrie, als Flux beim Goss vum Stol souwéi als Zousatz bei der Fabrikatioun vun Beschichtungen a Faarwen. Zum Beispill bitt Wollastonit Verstäerkung, Härtung, niddereg Uelegabsorptioun, an aner Verbesserungen. Fir exzellent Verstäerkungseigenschaften vu Wollastonit ze kréien, Nano-Skala Deagglomeratioun an eenheetlech Dispersioun si wesentlech.
Dordane an Doroodmand (2021) hunn an hire Studien bewisen datt Ultraschall Dispersioun e ganz wichtege Faktor ass deen d'Gréisst a Morphologie vu Wollastonit Nanopartikel bedeitend beaflosst. Fir de Bäitrag vun der Sonikatioun op der Wollastonit Nano-Dispersioun ze bewäerten, huet d'Fuerschungsteam Wollastonit Nanopartikele synthetiséiert mat an ouni d'Applikatioun vu High-Power Ultraschall. Fir hir Sonikatiounstester hunn d'Fuerscher den Ultraschallprozessor UP200H (Hielscher Ultrasonics) mat enger Frequenz vun 24 kHz fir 45,0 min. D'Resultater vun der Ultraschall Nano-Dispersioun ginn an der héichopléisender SEM hei ënnen gewisen. D'SEM Bild weist kloer datt d'Wollastonit Probe virun der Ultraschallbehandlung agglomeréiert a aggregéiert ass; no der Sonikatioun mam UP200H Ultraschall ass déi duerchschnëttlech Gréisst vun de Wollastonitpartikelen ongeféier. 10 nm. D'Studie weist datt d'Ultraschalldispersioun eng zouverléisseg an effizient Technik ass fir Wollastonit Nanopartikelen ze synthetiséieren. Déi duerchschnëttlech Nanopartikelgréisst ka kontrolléiert ginn andeems d'Ultraschallveraarbechtungsparameter ugepasst ginn.
(cf. Dordane an Doroodmand, 2021)

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

Ultraschall Nanofiller Dispersioun

Sonikatioun ass eng villsäiteg Method fir Nanofiller an de Flëssegkeeten a Schläimhaiser ze dispergéieren an ze deagglomeréieren, zB Polymeren, Epoxyharz, Härter, Thermoplast etc.&D an industriell Produktioun.
Zanghellini et al. (2021) huet d'Ultraschall -Dispersiounstechnik fir Nanofiller an Epoxyharz ënnersicht. Hie konnt beweisen datt d'Sonikatioun fäeg war kleng an héich Konzentratioune vun Nanofiller an eng Polymer Matrix ze verdeelen.
Wann Dir verschidde Formuléierunge vergläicht, hunn den 0,5 Gew.% Oxydéierten CNT déi bescht Resultater vun alle sonikéierten Echantillon gewisen, déi d'Gréisstverdeelunge vun de meeschte vun den Agglomeraten an engem vergläichbare Beräich mat dräi Rollmillen produzéiert Proben opgedeckt hunn, eng gutt Bindung zum Härter, d'Bildung vun engem Perkolatiounsnetz an der Dispersioun, dat weist op Stabilitéit géint Sedimentatioun an domat eng richteg laangfristeg Stabilitéit. Méi héich Füllmengen hunn ähnlech gutt Resultater gewisen, awer och d'Bildung vu méi ausgesprochenen internen Netzwierker souwéi e bësse méi groussen Agglomeraten. Och Kuelestoff -Nanofaser (CNF) kéinten erfollegräich iwwer Sonikatioun verspreet ginn. Direkt US Dispersioun vun Nanofiller an den Härter Systemer ouni zousätzlech Léisungsmëttel gouf erfollegräich erreecht, an doduerch kann se als eng uwendbar Method fir eng einfach a riicht no vir dispersioun mam Potenzial fir industriell Notzung gesi ginn. (cf. Zanghellini et al., 2021)

Verglach vu verschiddenen Nanofiller, déi am Härter verspreet sinn mat Sonde-Typ Ultraschall): (a) 0,5 Gew.% Kuelestoff-Nanofiber (CNF); (b) 0,5 Gew.% CNToxid; (c) 0,5 Gew.% Kuelestoff -Nanotube (CNT); (d) 0,5 Gew.% CNT semi-dispergéiert.
Studie a Bild: © Zanghellini et al., 2021

Ultrasonic Dispersioun vun Nanopartikelen – Wëssenschaftlech bewisen fir Iwwerleeënheet

Fuerschung weist a ville raffinéierte Studien datt Ultraschalldispersioun eng vun de superieure Techniken ass fir Nanopartikelen ze deagglomeréieren an ze verdeelen och bei héijer Konzentratioun a Flëssegkeeten. Zum Beispill huet de Vikash (2020) d'Dispersioun vun héije Lasten Nanosilica a viskos Flëssegkeeten ënnersicht mam Hielscher Ultraschall Disperger UP400S. A senger Studie kënnt hien zu der Conclusioun datt "déi stabil an eenheetlech Dispersioun vun Nanopartikelen erreecht kënne ginn mat engem Ultra-Sonikatiounsapparat mat héijer fester Belaaschtung a viskos Flëssegkeeten." [Vikash, 2020]

High-Performance Ultraschall Prozessoren fir Nanopartikel Dispersioun

Hielscher Ultrasonics ass Äre vertrauenswürdege Liwwerant fir zouverléisseg héich performant Ultraschallausrüstung vum Labo a Pilot bis vollindustriell Systemer. Hielscher Ultrasonics’ Apparater hunn raffinéiert Hardware, intelligent Software an enestaende Benotzerfrëndlechkeet – entworf a fabrizéiert an Däitschland. Dem Hielscher seng robust Ultraschallmaschinne fir Dispersioun, Deagglomeratioun, Nanopartikelsynthese a Funktionaliséierung kënne 24/7/365 ënner voller Belaaschtung bedriwwe ginn. Ofhängeg vun Ärem Prozess an Ärer Produktiounsanlag, kënnen eis Ultraschaller a Batch oder kontinuéierlechen In-Line Modus lafen. Verschidde Accessoiren wéi Sonotroden (Ultraschallproben), Boosterhorn, Flowzellen a Reaktoren si liicht verfügbar.
Kontaktéiert eis elo fir méi technesch Informatioun, wëssenschaftlech Studien, Protokoller an en Devis fir eis Ultraschall Nano-Dispersiounssystemer ze kréien! Eis gutt trainéiert, laang erfuerene Mataarbechter si frou Är Nano-Uwendung mat Iech ze diskutéieren!

D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall: