Silikananopartikelen wéi fuméiert Silika (zB Aerosil) sinn e wäit verbreet Additiv a verschiddenen Industrien. Fir voll funktionell Nanosilika mat de gewënschte Materialcharakteristiken ze kréien, mussen d'Silika-Nano-Partikelen deagglomeréiert a verdeelt ginn als eenzel dispergéiert Partikelen. Ultraschall-Deagglomeratioun ass bewisen eng héich effizient an zouverléisseg Technik ze sinn fir Nanosilica uniform wéi eenzel dispergéiert Partikelen an enger Suspension ze verdeelen.

Nanosilica – Charakteristiken an Uwendungen

Silika (SiO₂) a besonnesch Silikananopartikel (Si-NPs) sinn heefeg Additive a ville Branchen. Nano-Gréisst Silikapartikelen bidden eng ganz grouss Uewerfläch an drécken eenzegaarteg Partikelcharakteristiken aus, déi a ville Branchen fir verschidden Zwecker benotzt ginn. Zum Beispill déi eenzegaarteg materiell Eegeschafte vun Nano-Gréisst SiO₂ ginn ugewannt fir (Nano-) Kompositiounen, Beton an aner Materialien ze verstäerken. Beispiller sinn Nanosilika-baséiert Beschichtungen, déi feierfest Eegeschaften ubidden oder Glas mat Nanosilika beschichtet, dat doduerch antireflektiv Eegeschaften kritt. An der Bau- a Bauindustrie gi Silikadamp (Mikrosilika) an Nanosilika als héich pozzolanescht Material benotzt dat benotzt gëtt fir Veraarbechtbarkeet wéi och mechanesch an Haltbarkeetseigenschaften vu Beton ze verbesseren. Wann Silikadamp an Nanosilika verglach ginn, ass den Nano-strukturéierte SiO₂ Pozzolan ass méi fréi aktiv wéi Silikadamp zënter datt Nanosilika eng däitlech méi grouss spezifesch Uewerfläch a Feinheet bitt. Déi méi grouss Uewerfläch bitt méi Site fir mam Beton ze reagéieren an dréit speziell zu enger verbesserte Betonsmikrostruktur bäi andeems en als Kär handelt. Gaspermeabilitéit, en Indikator fir Haltbarkeet vu Beton, gëtt am Beton verbessert, dee mat Nano-Silika verstäerkt gëtt am Verglach zum Beton, deen traditionell Silikadamp enthält.
An der Biomedizin a Liewenswëssenschaft, SiO₂ Nanopartikele gi wäit ënnersicht fir verschidden Uwendungen zënter der héijer Uewerfläch, exzellenter Biokompatibilitéit, an ofstëmmbarer Porengréisst vun Nanosilica bitt eng breet Palette u Roman Uwendungen abegraff Medikament Liwwerung an Theranostiker.

D'Grafik weist d'Partikelgréisstverdeelung vun Nano-Silika virun (grénger Kurve) an no (rouder Kéier) Ultraschall Dispersioun.

Ultraschall Deagglomeratioun an Dispersioun vun Nano-Silica

Den Aarbechtsprinzip vun der Ultraschall-Desagglomeratioun an der Dispersioun baséiert op den Effekter vun der ultrasonesch generéierter Kavitation, wëssenschaftlech als akustesch Kavitation bekannt. D'Uwendung vun héijer Kraaft, nidderegfrequenter Ultraschall a Flëssegkeeten oder Schlämmen kann akustesch Kavitation verursaachen an doduerch extrem Bedéngungen, déi lokal als ganz héijen Drock an Temperaturen optrieden, a Mikrostréimung mat flëssege Jets bis 280m / s Dës intensiv physesch a mechanesch Effekter vun Ultraschallkavitation verursaachen Erosioun op der Partikeloberfläche wéi och Zerstéierung vu Partikelen iwwer Interpartikel Kollisioun. Dës intensiv Kräfte vun Ultraschall / akustescher Kavitation maachen d'Sonikatioun eng héich effizient an zouverléisseg Method fir d'Deagglomeratioun an d'Dispersioun vun Nano-Gréisst Partikelen wéi Nano-Silika, Nano-Röhren an aner Nano-Materialien.

Partikelgréisst Verdeelung vun Ultraschall deagglomeréiert Nano-Silika (mam Hielscher UP400St Ultraschall) am Waasser vun (a) 1 Gew.%, (b) 2 Gew.%, (c) 5 Gew.%, an (d) 10 Gew.% Aerosil 200 a verschiddene Zäitintervaller.
Studie a Grafiken: Vikash 2020.

Ultraschallveraarbechtung vu Silika mat héije festen Konzentratioune an a viskose Flëssegkeeten
Dispergéieren vun Nanopartikelen a niddrege Konzentratioune ass schonn eng Erausfuerderung, well chemesch Bindungskräfte wéi ionesch Bindungen, kovalent Bindungen, Waasserstoffbänn a Van der Waals Interaktiounen mussen iwwerwonne ginn. Mat ëmmer méi Konzentratioun vun Nanopartikelen, zB Nano-Silikapartikelen, gëtt d'chemesch Interaktioun tëscht den Nanopartikelen och däitlech erhéicht. Dëst bedeit datt eng staark Dispersiounstechnik essentiel ass fir gutt, laangfristeg stabil Dispersiounsresultater ze kréien. Ultraschall Disperser ginn als zouverléisseg an héich effizient Dispersiounsmethod benotzt, déi liicht fäeg sinn Schlämme mat héijer Viskositéiten ze verarbeen an och Paste mat ganz héije festen Konzentratiounen. D'Kapazitéit fir Schlämme mat héijer massiver Laascht vun Nano-Partikelen ze verschaffen verwandelt Ultraschall an déi bevorzugte Dispergéiere Technologie fir Nano-Materialien.
Hielscher industriell Ultraschaller kënnen Är Schläimung veraarbecht maachen oder an engem kontinuéierleche In-Line-Reaktor pechen soulaang et iwwer eng Pompe gefiddert ka ginn.

Ultraschallproduktioun vu Silikamanofluiden

Modragon et al. (2012) bereet Silikananofluiden bereet duerch Dispergéiere vu Kiseldioxid Nanopartikelen an destilléiert Waasser mat der Sonde-Typ Ultraschall UP400S. Fir stabil Silikananofluiden ze produzéieren mat engem gewëssen zolitten Inhalt (dh 20%), mat gerénger Viskositéit a wéi flëssegt Verhalen, besteet aus enger héijer Energiebehandlung mat enger Ultraschallsonde fir 5 Minutten, Basis Medien (pH Wäerter méi héich wéi 7) a keng Salzzousaz. D'Ultraschall Dispersioun huet zu Nanofluiden mat gerénger Viskositéit gefouert. Déi Ultraschall preparéiert Nanofluiden hu sech wéi flësseg beholl a ware mat 20% zolitt Belaaschtung bannent ganz kuerzer Zäit virbereet dank der gudder Dispersioun, déi mat Opléisung erreecht gouf.
"Vun all verfügbaren Dispersiounsmethoden, gouf Dispersioun mat Ultraschallsonden als effektiv bestätegt." (Modragon et al., 2012)
Petzold et al. (2009) koum zur selwechter Conclusioun fir Desagglomeratioun vum Aerosil Pulver ze fannen datt d'Ultraschallsonde deen effektivsten Dispersiounssystem ass wéinst der héich fokusséierter ugewandter Energie.

Ultrasonicatoren fir Deagglomeratioun an Dispersioun vu Silikananopartikelen

Wann Nano-Silika an industriellen Uwendungen, Fuerschung oder Materialwëssenschaft benotzt gëtt, da muss deen dréchene Silikapudder an eng flësseg Phas agebaut ginn. Nano-Silikadispersioun erfuerdert eng zouverléisseg an effektiv Dispersiounstechnik, déi genuch Energie uwennt fir déi eenzeg Silikapartikelen ze deagglomeréieren. Ultrasonicatoren si bekannt als mächteg an zouverléisseg Disperser, dofir benotzt fir verschidde Materialien ze deagglomeréieren a wéi Silika, Nanotubes, Graphen, Mineralien a vill aner Materialer homogen an eng flësseg Phase ze verdeelen.

Hielscher Ultrasonics entwéckelt, fabrizéiert a verdeelt héich performant Ultraschall Disperger fir all Zort Homogeniséierung an Desagglomeratiounsapplikatiounen. Wann et ëm d'Produktioun vun Nano-Dispersioune geet, präzis Sonikatiounskontroll an eng verlässlech Ultraschallbehandlung vun der Nanopartikel-Suspension si wesentlech fir héich performant Produkter ze kréien.
Hielscher Ultrasonics 'Prozessoren ginn Iech voll Kontroll iwwer all wichteg Veraarbechtungsparameter wéi Energieinput, Ultraschallintensitéit, Amplitude, Drock, Temperatur a Retentiounszäit. Doduerch kënnt Dir d'Parameteren op optiméiert Bedéngunge upassen, wat duerno zu qualitativ héichwäerteg Nano-Dispersioun wéi Nanosilica-Schlamere féiert.
Fir all Volumen / Kapazitéit: Hielscher bitt Ultraschaller an e breede Portfolio vun Accessoiren. Dëst erlaabt d'Konfiguratioun vum ideale Ultraschallsystem fir Är Uwendung a Produktiounskapazitéit. Vu klenge Fläschen, déi e puer Milliliter mat héije Volumenstréime vun Dausende Gallonen pro Stonn enthalen, bitt Hielscher déi passend Ultraschall-Léisung fir Äre Prozess.
Robustitéit: Eis Ultraschallsystemer si robust an zouverléisseg. All Hielscher Ultraschaller si gebaut fir 24/7/365 Operatioun a brauche wéineg Ënnerhalt.
Benotzerfrëndlechkeet: Elaboréiert Software vun eisen Ultraschall-Geräter erlaabt d'Virauswiel a späichere vun Opléisungs-Astellunge fir eng einfach an zouverléisseg Opléisung. Den intuitive Menü ass liicht zougänglech iwwer en digitale faarwegen Touch-Display. D'Remote Browser Kontroll erlaabt Iech iwwer all Internet Browser ze bedreiwen an ze iwwerwaachen. Automatesch Datenaufnahme späichert d'Prozessparameter vun all Opléisung déi op enger agebauter SD-Kaart leeft.
Excellent Energieeffizienz: Am Verglach mat alternativen Dispersiounstechnologien exceléiere Hielscher Ultraschaller mat aussergewéinlecher Energieeffizienz a super Resultater bei der Partikelgréisstverdeelung.

Den Diagramm weist de bedeitende Virdeel vun der Ultraschall Dispersioun vu Silika mam Hielscher UIP1000 am Verglach mat engem ultra-Turrax. Ultrasonikatioun erfuerdert manner Energie an erreecht drastesch méi kleng Partikelgréisst vun der Silika.

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