• D'Untersuchung huet gezeechent datt d'Ultraschelen-Fräsen mat der Fabrikatioun vun thermoelektresche Nanopartikelen erfolgreich benotzt ginn an huet d'Potenzial fir d'Oberflächen vun den Partikel ze manipuléieren.
• Ultrasonnéiereg Mëschpartikelen (zB Bi₂Te₃Legierung) huet eng signifikant Gréisst a Reduktioun a gefilmt Nano-Partikel mat manner wéi 10μm.
• Ausserdeem huet d'Sonikie signifikante Ännerungen vun der Uewerflächmorphologie vun den Partikeln erliewt an doduerch d'Uewerfläch vu Mikro- an Nano-Partikeln ze funktionnéieren.

Thermoelektric Nanopartikelen

Thermoelektresch Material ëmsetzen Hëtzt Energie fir elektresch Energie op Basis vu Seebeck a Peltier Effekt. Duerfir ass et méiglech ginn datt se kaum nëtzlech oder bal verléift thermesch Energie effektiv an produktiv Anwendungen. Zën de thermoelektresche Materialien kënnen an neien Applikatiounen bezeechent ginn wéi bio- thermale Batterien, thermoelektresch kolege Solidaritéit, optoelektronesch Apparater, Raum an Automotive Power Generatioun, Forschung an Industrie fuerderen einfache a schnelle Techniken fir ëmweltfrëndlech, ekonomesch a héich temperaturstabile thermoelektresch Nanopartikel. Ultraslon Fräsen wéi och d'Begrënnung vu Synthese (Sono-Kristallisatioun) sinn versprécht Weeër op déi séier Massemauerung vun thermoelektresche Nanomaterialen.

Ultraschall Fräsen Ausrüstung

Fir d'Reduktioun vun der Partikelgréisst vum Bismut-Tellurid (Bi₂Te₃), Magnesiumsilizid (Mg₂Si) a Silizium (Si) Puder, dem Ultraschall-High-Intensity System UIP1000hdT (1kW, 20kHz) gouf an engem Becherglas opgeriicht. Fir all Prozeduren Amplitude gouf op 140μm gesat. D'Probe Behälter gëtt an engem Waasserbad geklickt, d'Temperatur gëtt duerch Thermoparad kontrolléiert. Duerch d'Opléisung an engem offenen Behälter war d'Ofkierzung benotzt fir d'Verdampfung vun de Fräilösungen (z. B. Ethanol, Butanol oder Waasser) ze vermeiden.

(a) Schematiséierungsdiagramm vum experimentelle Setup. (b) Ultraschallfräier Apparat. Quell: Marquez-Garcia et al. 2015.

Ultraslon Fräsen fir nëmmen 4h vu Bi₂Te₃D'Legaliséierung huet elo schonn e wesentleche Betrag vun Nanopartikelen mat Gréisst tëscht 150 an 400 nm erbruecht. Nieft der Gréisst vun Reduktioun an der Nanotechnologie huet d'Sonikatioun och eng Ännerung vun der Uewerflächmorphologie. D'SEM-Biller an der Abbildung ënnen b, c an d dun datt d'scharf Ränder vun den Partikeln virun Ultraschall-Fräsen e glat an roueg no Ultrasone-Mëllen gewiesselt goufen.

Partikelgréissten a SEM-Biller vun der Bi2Te3-baséierter Legierung virun a no bei Ultraslon-Fräsen. a – Gréisst vun der Partikelgréisst; b – SEM Bild virun der Ultraschall-Fräsen; c – SEM-Bild nom Ultrasone-Mëllen fir 4 Stonnen; d – SEM Image no Ultrasone Mëllech fir 8 Stonnen.
Quell: Marquez-Garcia et al. 2015.

Fir festzestellen, ob d'Reduktioun vun der Partikelgréisst an d'Uewerflächenmodifikatioun e ganz eklat duerch Ultraschelen-Fräsen erreecht ginn, goufen ähnlech Experimenter mat engem héich-Energie-Kugelzëmmer benotzt. D'Resultater sinn am Bild 3. Et gëtt ugewisen datt 200-800 nm Partikel duerch Kugelfräifen fir 48 Stonnen produzéiert ginn (12-mol méi laang wéi d'Ultraschelen-Fräsen). SEM weist datt déi scharf Ränder vum Bi sinn₂Te₃Alloy-Partikel bleiwen onverännert nom Mier. Dës Resultater weisen datt d'glat Kanten un eenzegaartegen Charakteristiken vu Ultraschelen. Zäitsécheren duerch Ultraschelen (4 h vs 48 h Ball Fräsen) sinn aussergewéinlech.

Partikelgréissten a SEM-Biller vu Mg2Si virun a no Ultraschemesche Fräsen. (a) Partikelgréisstvergläichung; (b) SEM Bild virun der Ultraschall-Fräsen; (c) SEM Bild nei Ultraschall-Mëllen an 50% PVP-50% EtOH fir 2 Stonnen.
Quell: Marquez-Garcia et al. 2015.

Marquez-Garcia et al. (2015) schlussendlech datt d'Ultraschall-Fräsen d'Bi degradéieren₂Te₃ a Mg₂Si Puder an méi klenge Partikelen, déi Gréisst vu ronn 40 bis 400 nm, wat eng potenziell Technik fir d'industriell Produktioun vun Nanopartikel virschloen. Verglach mat héich-Energie-Kugelfräifen, Ultraschall-Fräsen huet zwou eindeutete Charakteristiken:

1. 1. de Véierel vun enger Partikelgréisst Spär déi d'ursprénglech Partikelen vun deenen déi duerch Ultraschall-Fräsen produzéiert getrennt sinn; an
2. 2. wesentlech Ännerungen an der Uewerflächmorphologie sinn no viru Ultraslon-Fräsen ze gesinn, wat d'Méiglechkeet ass, d'Oberflächen vun den Partikel ze manipuléieren.

Conclusioun

Ultraschall Fräsen vun harteren Partikelen erfuerdert d'Sonikatioun ënner Drock fir intens Kavitation ze generéieren. Sonikéierung ënner erhéichtem Drock (sog. Manosonikatioun) erhöht d'Scherr Kräften an de Stress un d'Partikel drastesch.
Eng kontinuéierlech Inline-Opléisung setup erméiglecht et eng méi héijer Partikellast (Paste wéi Schläif), wat d'Fräserresultater verbessert, well d'Ultraschall-Fräsen op Basis vu Partikel-Kollisionen baséieren.
Sonication an enger diskreter Ëmléisung opgeséchert ass eng homogene Behandlung vun alle Partikel ze garantéieren an dofir eng ganz enge Partikelgréisstenverteilung.

E grousse Virdeeler vun der Ultraschall-Fräsen ass datt d'Technologie fir d'Produktioun vu grouss Quantitéiten kommerziell verfügbaren, mächtlech industriell Ultraschall-Fräsen kann bis zu 10m verhandelen.³/ h.

Virdeeler vun Ultrasone Fräsen

• Rapid, ze spueren
• Energiespuer
• Reproducible Resultater
• Keen Mëllen Medien (Keel oder Perlen)
• Bëlleg Investitiounskäschte

High Performance Ultrasonicatoren

Ultraslon Fräsen erfuerderen héich Ultraschallausrüstung. Fir intens Kavitational Scherkräften ze generéieren, grouss Amplituden an Drock si entscheedend. Hielscher Ultrasonics’ industrielle Ultraschallveraarbechter kënnen extrem Amplituden ubidden. Amplituden vun bis zu 200μm kënne ganz einfach an 24/7 Operatioun lafen. Fir nach méi héije Amplituden sinn individuell Ultraschall Sonotroden méiglech. In Kombinatioun mat Hielverdrockbare Stroumreaktoren ass eng intensiv Kavitation geschaf ginn esou datt intermolekulare Bindungen iwwerwonne ginn an effizient Fräiichten ze realiséieren.
De Robuste vun der Hielscher Ultraschall-Ausrüstung erméiglecht 24/7 Operatioun bei schwéiere Betriber a gefuerdert Ëmwelt. Digital a Fernentwécklung wéi och automatesch Datenerfassung op eng integraert SD-Card garantéieren präzis Veraarbechtung, reproduzierbare Qualitéit a erméiglechen d'Standardiséierung vum Prozess.

Virdeeler vun Hielscher High Performance Ultrasonicators

• ganz héich Amplituden
• héije Drock
• kontinuéierer Inline Prozess
• robust Ausrüstung
• Linearschrëft
• späichert a liicht ze bedreiwen
• Einfach ze botzen