Ultraschall Deagglomeratioun vu Silica Nanopartikel

Silica Nanopartikel wéi fumed Silica (zB Aerosil) sinn e wäit benotzten Additiv a verschiddenen Industrien. Fir voll funktionell Nanosilica mat de gewënschten Materialeigenschaften ze kréien, mussen d'Silika Nano-Partikelen deagglomeréiert a verdeelt ginn als eenzel dispergéiert Partikelen. Ultrasonic Deagglomeratioun gouf bewisen als eng héich effizient an zouverlässeg Technik fir Nanosilica eenheetlech ze verdeelen als eenzel dispergéiert Partikelen an enger Suspensioun.

nanosilica – Charakteristiken an Uwendungen

Silica (SiO₂) a besonnesch Silica Nanopartikel (Si-NPs) sinn allgemeng Zousatzstoffer a ville Industrien. Nano-Gréisst Silica Partikel bidden eng ganz grouss Uewerfläch an ausdrécken eenzegaarteg Partikel Charakteristiken, déi a ville Industrien fir verschidden Zwecker benotzt ginn. Zum Beispill, déi eenzegaarteg Material Eegeschafte vun Nano-Gréisst SiO₂ ginn applizéiert fir (Nano-)Kompositen, Beton an aner Materialien ze verstäerken. Beispiller sinn Nanosilica-baséiert Beschichtungen déi feierfeste Properties ubidden oder Glas Beschichtete mat Nanosilica déi doduerch antireflektiv Eegeschafte kritt. An der Bau- a Konstruktiounsindustrie ginn Silicadamp (Mikrosilika) an Nanosilica als héich pozzolanescht Material benotzt dat benotzt gëtt fir d'Veraarbechtung wéi och d'mechanesch an d'Haltbarkeet vum Beton ze verbesseren. Wann Silica Damp an Nanosilica vergläicht ginn, ass den Nanostrukturéierte SiO₂ Pozzolan ass méi aktiv am fréie Stadium wéi Silica Damp, well Nanosilica bitt eng wesentlech méi grouss spezifesch Uewerfläch a Feinheet. Déi méi grouss Uewerfläch bitt méi Plazen fir mam Beton ze reagéieren an dréit speziell zu enger verbesserter Betonmikrostruktur bäi andeems se als Kär wierkt. D'Gaspermeabilitéit, en Indikator fir d'Haltbarkeet vu Beton, gëtt am Beton verbessert, dee mat Nano-Silika verstäerkt ass am Verglach zum Beton deen traditionellem Silicadamp enthält.
An der Biomedizin a Liewenswëssenschaft, SiO₂ Nanopartikele gi wäit fir verschidden Uwendungen ënnersicht well déi héich Uewerfläch, exzellent Biokompatibilitéit, an tunbar Pore Gréisst vun Nanosilica bitt eng breet Palette vun neien Uwendungen inklusiv Drogen Liwwerung an Theranostics.

D'Diagramm weist d'Partikelgréisst Verdeelung vun Nano-Silika virun (gréng Curve) an no (rout Curve) Ultraschalldispersioun.

Ultraschall Deagglomeratioun an Dispersioun vun Nano-Silica

Den Aarbechtsprinzip vun der Ultraschalldeagglomeratioun an der Dispersioun baséiert op den Effekter vun der ultraschall generéierter Kavitatioun, wëssenschaftlech bekannt als akustesch Kavitatioun. D'Uwendung vun héich-Kraaft, niddereg-Frequenz Ultraschall a Flëssegkeeten oder slurries kann akustesch Kavitation an domatter extrem Konditiounen Ursaach, déi lokal als ganz héich Drock an Temperaturen, a Mikrostreaming mat Flëssegket Jets vu bis zu 280m / s. Dës intensiv physesch a mechanesch Effekter vun der Ultraschallkavitatioun verursaachen Erosioun op der Partikeloberfläche wéi och Zerstéierung vun Partikelen iwwer Inter-Partikelkollisioun. Dës intensiv Kräfte vun der Ultraschall / akustescher Kavitatioun maachen d'Sonicatioun eng héich effizient an zouverlässeg Method fir d'Deagglomeratioun an d'Dispersioun vun Nano-Gréisst Partikelen wéi Nano-Silica, Nanotubes an aner Nanomaterialien.

Partikelgréisst Verdeelung vun ultraschall deagglomeréierten Nano-Silika (benotzt den Hielscher UP400St Ultraschall) am Waasser vun (a) 1 wt%, (b) 2 wt%, (c) 5 wt%, an (d) 10 wt% Aerosil 200 bei verschiddenen Zäitintervaller.
Studie a Grafike: Vikash 2020.

Ultraschallveraarbechtung vu Silica mat héije Fest Konzentratioune a viskos Flëssegkeeten

D'Verbreedung vun Nanopartikelen bei niddrege Konzentratioune ass schonn eng Erausfuerderung well chemesch Bindungskräfte wéi ionesche Bindungen, kovalente Bindungen, Waasserstoffbindungen a Van der Waals Interaktioune musse iwwerwonne ginn. Mat enger Erhéijung vun der Konzentratioun vun Nanopartikelen, zB Nano-Silicapartikelen, gëtt d'chemesch Interaktioun tëscht den Nanopartikelen och wesentlech erhéicht. Dëst bedeit datt eng mächteg Dispersiounstechnik wesentlech ass fir gutt, laangfristeg stabil Dispersiounsresultater ze kréien. Ultrasonic Disperger ginn als zouverlässeg an héich efficace Dispersiounsmethod benotzt, déi liicht fäeg sinn Schläim mat héijer Viskositéiten a souguer Paste mat ganz héije festen Konzentratioune ze veraarbechten. D'Kapazitéit fir Schlëmmer mat héije festen Laaschten vun Nano-Partikel ze veraarbecht, verwandelt d'Ultraschall an déi bevorzugt Dispergéierungstechnologie fir Nano-Materialien.
Hielscher Industrie-Ultraschaller kënnen Är Schlamm oder Paste an engem kontinuéierlechen In-Line-Reaktor veraarbecht soulaang et iwwer eng Pompel gefüttert ka ginn.

Ultraschallproduktioun vu Silica Nanofluids

Modragon et al. (2012) virbereet Silica Nanofluids virbereet duerch Dispergéierung vun Silica Nanopartikelen a destilléiert Waasser mat der Hëllef vun der Sonde-Typ Ultrasonicator UP400S. Fir stabil Silica Nanofluid mat engem bestëmmte festen Inhalt (dh 20%), mat gerénger Viskositéit a wéi flëssege Verhalen ze produzéieren, besteet aus enger héijer Energiebehandlung mat enger Ultraschallsonde fir 5 Minutten, Basismedien (pH Wäerter méi wéi 7) a keng Salz Zousatz. D'Ultraschalldispersioun huet zu Nanofluiden mat gerénger Viskositéit gefouert. D'Ultraschall preparéiert Nanofluiden hu sech wéi flësseg behuelen a goufen mat 20% vu festem Belaaschtung bannent enger ganz kuerzer Zäit virbereet dank der gudder Dispersioun, déi mat Sonikatioun erreecht gouf.
"Vun all verfügbare Dispersiounsmethoden ass d'Dispersioun mat Ultraschallsonden als déi effektiv bestätegt ginn." (Modragon et al., 2012)
Petzold et al. (2009) koum zu der selwechter Conclusioun fir Deagglomeratioun vum Aerosil-Pulver ze fannen datt d'Ultraschallsonde den effektivsten Dispersiounssystem ass wéinst der héich fokusséierter Energie applizéiert.

Ultraschaller fir Deagglomeratioun an Dispersioun vu Silica Nanopartikel

Wann Nano-Silika an industriellen Uwendungen, Fuerschung oder Materialwëssenschaften benotzt gëtt, muss de trockene Silikapulver an eng flësseg Phase agebaut ginn. Nano-Silica-Dispersioun erfuerdert eng zouverlässeg an effektiv Dispergéierungstechnik, déi genuch Energie applizéiert fir déi eenzel Silicapartikelen ze deagglomeréieren. Ultrasonicators si bekannt als mächteg an zouverlässeg Disperger, dofir benotzt fir verschidde Materialien wéi Silica, Nanotubes, Graphen, Mineralien a vill aner Materialien homogen an eng flësseg Phase ze deagglomeréieren an ze verdeelen.

Hielscher Ultrasonics designt, fabrizéiert a verdeelt High-Performance Ultrasonic Disperser fir all Zort Homogeniséierung an Deagglomeratiounsapplikatiounen. Wann et ëm d'Produktioun vun Nano-Dispersioune geet, sinn präzis Sonikatiounskontrolle an eng zouverlässeg Ultraschallbehandlung vun der Nanopartikelsuspension essentiell 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 optimiséiert Konditiounen upassen, wat duerno zu héichqualitativer Nano-Dispersioun wéi Nanosilica-Schläim féiert.
Fir all Volumen / Kapazitéit: Hielscher bitt Ultraschaller an e breet Portfolio vun Accessoiren. Dëst erlaabt d'Konfiguratioun vum ideale Ultraschallsystem fir Är Applikatioun a Produktiounskapazitéit. Vu klenge Fläschen mat e puer Milliliter bis héich Volumenstroum vun Dausende vu Gallonen pro Stonn, Hielscher bitt déi passend Ultraschallléisung fir Äre Prozess.
Robustheet: Eis Ultraschallsystemer si robust an zouverlässeg. All Hielscher Ultraschaller si fir 24/7/365 Operatioun gebaut a brauche ganz wéineg Ënnerhalt.
Benotzerfrëndlechkeet: Ausgebaut Software vun eisen Ultraschall-Geräter erlaabt d'Pre-Selektioun an d'Späichere vu Sonikatiounsastellungen fir eng einfach an zouverléisseg Sonikatioun. Den intuitive Menü ass liicht zougänglech iwwer en digitale faarwege Touch-Display. D'Remote Browser Kontroll erlaabt Iech iwwer all Internetbrowser ze bedreiwen an ze iwwerwaachen. Automatesch Datenopnam späichert d'Prozessparameter vun all Sonikatioun op enger agebauter SD-Kaart.
Excellent Energieeffizienz: Am Verglach mat alternativen Dispersiounstechnologien, excel Hielscher Ultraschaller mat aussergewéinlecher Energieeffizienz a superieure Resultater an der Partikelgréisst Verdeelung.

D'Diagramm weist de bedeitende Virdeel vun der Ultraschalldispersioun vu Silica mat der Hielscher UIP1000 am Verglach zu engem Ultra-Turrax. Ultrasonication erfuerdert manner Energie an erreecht drastesch méi kleng Partikelgréisst vun der Silika.

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