Nanomateriālu ultraskaņas dispersija (nanodaļiņas)
Nanomateriāli ir kļuvuši par neatņemamu sastāvdaļu tik dažādos produktos kā augstas veiktspējas materiāli, sauļošanās līdzekļi, veiktspējas pārklājumi vai plastmasas kompozīti. Ultraskaņas kavitācija tiek izmantota, lai izkliedētu nano izmēra daļiņas šķidrumos, piemēram, ūdenī, eļļā, šķīdinātājos vai sveķos.
Nanodaļiņu ultraskaņas dispersija
Piemērojot Nanodaļiņu ultraskaņas dispersija ir daudzveidīga iedarbība. Visredzamākais ir tas, ka materiālu izkliedēšana šķidrumos lai izjauktu daļiņu aglomerātus. Vēl viens process ir ultraskaņas pielietošana laikā daļiņu sintēze vai izgulsnēšanās. Parasti tas noved pie mazākām daļiņām un palielina izmēru viendabīgumu. Ultraskaņas kavitācija uzlabo materiāla pārnesi arī uz daļiņu virsmām. Šo efektu var izmantot, lai uzlabotu virsmu funkcionalizācija no materiāliem ar augstu īpatnējo virsmas laukumu.
Nanomateriālu izkliedēšana un izmēru samazināšana
Nanomateriāli, piemēram, metālu oksīdi, nanoclays vai Oglekļa nanocaurulītes mēdz būt aglomerētas, sajaucoties šķidrumā. Efektīvi līdzekļi deaglomerācijai un Izkliedēt ir nepieciešami, lai pārvarētu sasaistes spēkus pēc pulvera samitrināšanas. Aglomerāta struktūru ultraskaņas sadalījums ūdens un ūdens suspensijās ļauj izmantot visu nanosize materiālu potenciālu. Pētījumi ar dažādām nanodaļiņu aglomerātu dispersijām ar mainīgu cieto vielu saturu ir parādījuši ultraskaņas ievērojamās priekšrocības, salīdzinot ar citām tehnoloģijām, piemēram, rotora statora maisītājiem (piemēram, ultra turrax), virzuļu homogenizatoriem vai mitrās frēzēšanas metodēm, piemēram, lodīšu dzirnavām vai koloīdu dzirnavām. Hielscher ultraskaņas sistēmas var darbināt ar diezgan augstu cietvielu koncentrāciju. Piemēram, Silīcija dioksīds tika konstatēts, ka lūzumu līmenis nav atkarīgs no cietā koncentrācija līdz 50% pēc svara. Ultraskaņu var izmantot, lai izkliedētu augstas koncentrācijas galvenās partijas – apstrādājot zemas un augstas viskozitātes šķidrumus. Tas padara ultraskaņu labu apstrādes risinājumu krāsām un pārklājumiem, pamatojoties uz dažādiem materiāliem, piemēram, ūdeni, sveķiem vai eļļu.
Ultraskaņas homogenizators UP400St nanodispersijām
Ultraskaņas kavitācija
Dispersija un deagglomerācija ar ultrasonication ir ultraskaņas kavitācijas rezultāts. Pakļaujot šķidrumus ultraskaņai, skaņas viļņi, kas izplatās šķidrumā, rada mainīgus augstspiediena un zema spiediena ciklus. Tas piemēro mehānisko spriegumu piesaistes spēkiem starp atsevišķām daļiņām. Ultraskaņas kavitācija šķidrumos izraisa ātrgaitas šķidruma strūklas līdz 1000km / h (aptuveni 600mph). Šādas strūklas nospiež šķidrumu augstā spiedienā starp daļiņām un atdala tās viena no otras. Mazākas daļiņas tiek paātrinātas ar šķidruma strūklām un saduras ar lielu ātrumu. Tas padara ultraskaņu par efektīvu līdzekli izkliedēšanai, bet arī Malšanas ar mikronu izmēra un submikronu izmēra daļiņām.
Ultrasoniski atbalstīta daļiņu sintēze / nokrišņi
Nanodaļiņas var radīt no apakšas uz augšu sintēzes vai izgulsnēšanas ceļā. Sonochemistry ir viena no agrākajām metodēm, ko izmanto, lai sagatavotu nanoizmēra savienojumus. Suslick savā oriģinālajā darbā, ultraskaņas Fe (CO)5 vai nu kā kārtīgs šķidrums, vai deaklīna šķīdumā un iegūtas 10-20nm izmēra amorfas dzelzs nanodaļiņas. Parasti pārsātināts maisījums sāk veidot cietas daļiņas no ļoti koncentrēta materiāla. Ultrasonication uzlabo pre-kursoru sajaukšanu un palielina masas pārnesi uz daļiņu virsmas. Tas noved pie mazāka daļiņu izmēra un lielākas vienveidības.
UIP2000hdT, 2kW jaudīgs ultrasonikators, lai izkliedētu SWCNTs.
Virsmas funkcionalizācija, izmantojot ultraskaņu
Daudzi nanomateriāli, piemēram, metālu oksīdi, tintes tinte un tonera pigmenti vai pildvielas veiktspējai Pārklājumi, nepieciešama virsmas funkcionalizācija. Lai funkcionalizētu katras atsevišķas daļiņas pilno virsmu, ir nepieciešama laba dispersijas metode. Izkliedētas daļiņas parasti ieskauj molekulu robežslānis, kas piesaistīts daļiņu virsmai. Lai jaunas funkcionālās grupas nokļūtu daļiņu virsmā, šis robežslānis ir jāsadala vai jānoņem. Šķidruma strūklas, kas rodas ultraskaņas kavitācijas rezultātā, var sasniegt ātrumu līdz 1000km / h. Šis stress palīdz pārvarēt piesaistošos spēkus un nogādā funkcionālās molekulas uz daļiņu virsmas. Programmā Sonochemistry, šo efektu izmanto, lai uzlabotu disperģēto katalizatoru veiktspēju.
Ultrasonication pirms daļiņu izmēra mērīšanas
Paraugu ultrasonication paraugu uzlabo daļiņu izmēra vai morfoloģiskā mērījuma precizitāti. Jaunais SonoStep kompaktā dizainā apvieno ultraskaņu, maisīšanu un paraugu sūknēšanu. To ir viegli lietot, un to var izmantot, lai piegādātu ultraskaņas paraugus analītiskām ierīcēm, piemēram, daļiņu izmēra analizatoriem. Intensīvā ultraskaņas apstrāde palīdz izkliedēt aglomerētas daļiņas, kas rada konsekventākus rezultātus.Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk!
Ultraskaņas apstrāde laboratorijai un ražošanas mērogam
Ultraskaņas procesori un plūsmas šūnas deagglomerācijai un dispersijai ir pieejami Laboratorija un ražošana līmenis. Rūpnieciskās sistēmas var viegli modernizēt, lai tās darbotos vienā līnijā. Pētniecībai un procesu izstrādei iesakām izmantot UIP1000hd (1,000 vati).
Hielscher piedāvā plašu ultraskaņas ierīču un piederumu klāstu efektīvai nanomateriālu izkliedēšanai, piemēram, krāsās, tintēs un pārklājumos.
- Kompaktas laboratorijas ierīces līdz pat 400 vatu jauda.
Šīs ierīces galvenokārt izmanto paraugu sagatavošanai vai sākotnējai priekšizpētei, un tās ir pieejamas nomai. - 500 un 1,000 un 2,000 vatu ultraskaņas procesori, piemēram, UIP1000hd komplekts ar plūsmas šūnu un dažādiem pastiprinātāja ragiem un sonotrodes var apstrādāt lielāka apjoma plūsmas.
Šādas ierīces tiek izmantotas parametru optimizācijai (piemēram, amplitūda, darba spiediens, plūsmas ātrums utt.) stenda vai izmēģinājuma rūpnīcas mērogā. - Ultraskaņas procesori 2kW, 4kW, 10kW un 16kW un lielākas vairāku šādu vienību kopas var apstrādāt ražošanas apjoma plūsmas gandrīz jebkurā līmenī.
Stenda aprīkojums ir pieejams nomai labos apstākļos, lai veiktu procesa izmēģinājumus. Šādu izmēģinājumu rezultātus var mērogot lineāri līdz ražošanas līmenim, samazinot risku un izmaksas, kas saistītas ar procesa izstrādi. Mēs ar prieku palīdzēsim jums tiešsaistē, pa tālruni vai personīgi. Lūdzu, atrodiet Mūsu adreses šeitvai izmantojiet zemāk esošo veidlapu.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 1 līdz 500 ml | 10 līdz 200 ml/min | UP100H |
| 10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Nanomateriāli – Vispārīga informācija
Nanomateriāli ir materiāli, kuru izmērs ir mazāks par 100 nm. Tie ātri virzās uz krāsu, tintes un pārklājumu sastāviem. Nanomateriāli iedalās trīs plašās kategorijās: metālu oksīdi, nanoslāņi un Oglekļa nanocaurulītes. Metāla oksīda nanodaļiņas ietver nanomēroga cinka oksīdu, titāna oksīdu, dzelzs oksīdu, cērija oksīdu un cirkonija oksīdu, kā arī jauktu metālu savienojumus, piemēram, indija-alvas oksīdu un cirkoniju un titānu, kā arī jauktu metālu savienojumus, piemēram, indija-alvas oksīdu. Šis mazais jautājums ietekmē daudzas disciplīnas, piemēram, fiziku, Ķīmija un bioloģija. Krāsās un pārklājumos nanomateriāli atbilst dekoratīvām vajadzībām (piemēram, krāsai un spīdumam), funkcionāliem mērķiem (piemēram, vadītspējai, mikrobu inaktivācijai) un uzlabo krāsu un pārklājumu aizsardzību (piemēram, izturību pret skrāpējumiem, UV stabilitāti). Jo īpaši nanoizmēra metāla oksīdi, piemēram, TiO2 un ZnO vai alumīnija oksīds, Ceria un Silīcija dioksīds un nano izmēra pigmenti atrod pielietojumu jaunos krāsu un pārklājumu sastāvos.
Ja matērijas izmērs ir samazināts, tas maina tās īpašības, piemēram, krāsu un mijiedarbību ar citām vielām, piemēram, ķīmisko reaktivitāti. Raksturlielumu izmaiņas izraisa elektronisko īpašību maiņa. Līdz daļiņu izmēra samazināšana, materiāla virsmas laukums ir palielināts. Sakarā ar to lielāks atomu procents var mijiedarboties ar citām vielām, piemēram, ar sveķu matricu.
Virsmas aktivitāte ir galvenais nanomateriālu aspekts. Aglomerācija un agregācija bloķē virsmas laukumu no saskares ar citām vielām. Tikai labi izkliedētas vai viena disperģētas daļiņas ļauj izmantot visu vielas labvēlīgo potenciālu. Rezultātā laba izkliedēšana samazina nanomateriālu daudzumu, kas vajadzīgs, lai sasniegtu tādu pašu efektu. Tā kā lielākā daļa nanomateriālu joprojām ir diezgan dārgi, šis aspekts ir ļoti svarīgs nanomateriālus saturošu produktu preparātu komercializācijai. Mūsdienās daudzi nanomateriāli tiek ražoti sausā procesā. Tā rezultātā daļiņas jāsajauc šķidros preparātos. Šeit mitrināšanas laikā lielākā daļa nanodaļiņu veido aglomerātus. Īpaši Oglekļa nanocaurulītes ir ļoti saliedēti, tāpēc ir grūti tos izkliedēt šķidrumos, piemēram, ūdenī, etanolā, eļļā, polimērā vai epoksīdsveķos. Parastās apstrādes ierīces, piemēram, augstas bīdes vai rotora statora maisītāji, augstspiediena homogenizatori vai koloīdu un disku dzirnavas, nespēj atdalīt nanodaļiņas atsevišķās daļiņās. Jo īpaši mazām vielām no vairākiem nanometriem līdz pāris mikroniem, ultraskaņas kavitācija ir ļoti efektīva, lai izjauktu aglomerātus, agregātus un pat primārus. Kad ultraskaņa tiek izmantota Malšanas no augstas koncentrācijas partijām, šķidruma strūklas plūsmas, kas rodas ultraskaņas kavitācijas rezultātā, liek daļiņām saduras savā starpā ar ātrumu līdz 1000km / h. Tas izjauc van der Vāla spēkus aglomerātos un pat primārajās daļiņās.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus sajaukšanas lietojumiem, dispersijai, emulgācijai un ekstrakcijai laboratorijā, izmēģinājuma un rūpnieciskā mērogā.