Hielscher Ultrasonics
Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.
Zvaniet mums: +49 3328 437-420
Nosūtiet mums e-pastu: info@hielscher.com

Termoelektrisko Nano-pulveru ultraskaņas frēzēšana

  • Pētījumi ir parādījuši, ka ultraskaņas frēzēšanu var veiksmīgi izmantot termoelektrisko nanodaļiņu ražošanai, un tai ir potenciāls manipulēt ar daļiņu virsmām.
  • Ultrasoniski slīpētas daļiņas (piemēram, Bi2Te3-sakausējums) uzrādīja ievērojamu izmēru samazinājumu un izgatavotas nanodaļiņas ar mazāk nekā 10 μm.
  • Turklāt ultraskaņas apstrāde rada būtiskas daļiņu virsmas morfoloģijas izmaiņas un ļauj tādējādi funkcionalizēt mikro- un nanodaļiņu virsmu.

termoelektriskās nanodaļiņas

Termoelektriskie materiāli pārvērš siltuma enerģiju elektriskajā enerģijā, pamatojoties uz Seebeck un Peltier efektu. Tādējādi kļūst iespējams grūti izmantojamo vai gandrīz zaudēto siltumenerģiju efektīvi pārvērst produktīvā lietojumā. Tā kā termoelektriskos materiālus var iekļaut jaunos lietojumos, piemēram, biotermiskās baterijās, cietvielu termoelektriskajā dzesēšanā, optoelektroniskajās ierīcēs, kosmosā un automobiļu enerģijas ražošanā, pētniecība un rūpniecība meklē vienkāršas un ātras metodes, lai ražotu videi draudzīgas, ekonomiskas un augstas temperatūras stabilas termoelektriskās nanodaļiņas. Ultraskaņas frēzēšana kā arī augšupēja sintēze (sonokristalizācija) ir daudzsološi ceļi uz ātru termoelektrisko nanomateriālu masveida ražošanu.

Ultraskaņas frēzēšanas iekārtas

Bismuta telurīda daļiņu izmēra samazināšanai (Bi2Te3), magnija silicīds (Mg2Si) un silīcija (Si) pulveris, augstas intensitātes ultraskaņas sistēma UIP1000hdT (1kW, 20kHz) tika izmantots atvērtā vārglāzē. Visiem izmēģinājumiem amplitūda tika iestatīta uz 140 μm. Parauga trauku atdzesē ūdens vannā, temperatūru kontrolē ar termosavienojumu. Sakarā ar ultraskaņu atvērtā traukā, dzesēšana tika izmantota, lai novērstu malšanas šķīdumu (piemēram, etanola, butanola vai ūdens) iztvaikošanu.

Ultraskaņas frēzēšana tiek veiksmīgi izmantota, lai samazinātu termoelektriskos materiālus līdz nanodaļiņām.

a) Eksperimentālās iekārtas shematiska diagramma. b) Ultraskaņas frēzēšanas aparāti. avots: Marquez-Garcia et al. 2015.

UIP2000hdT - 2000W augstas veiktspējas ultrasonikators nanodaļiņu rūpnieciskai frēzēšanai.

UIP2000hdT ar spiedošu plūsmas šūnu reaktoru

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Ultraskaņas frēzēšana tikai 4h no Bi2Te3-sakausējums jau iegūst ievērojamu daudzumu nanodaļiņu ar izmēriem no 150 līdz 400 nm. Papildus izmēra samazināšanai līdz nano diapazonam, ultraskaņas apstrāde izraisīja arī virsmas morfoloģijas izmaiņas. SEM attēli attēlā zem b, c un d parāda, ka daļiņu asas malas pirms ultraskaņas frēzēšanas ir kļuvušas gludas un apaļas pēc ultraskaņas frēzēšanas.

Bi2Te3 bāzes sakausējuma nanodaļiņu ultraskaņas frēzēšana.

Daļiņu izmēra sadalījums un Bi2Te3 sakausējuma SEM attēli pirms un pēc ultraskaņas frēzēšanas. a – Daļiņu izmēra sadalījums; b – SEM attēls pirms ultraskaņas frēzēšanas; c – SEM attēls pēc ultraskaņas frēzēšanas 4 h; d – SEM attēls pēc ultraskaņas frēzēšanas 8 h.
avots: Marquez-Garcia et al. 2015.

Lai noteiktu, vai daļiņu izmēra samazināšana un virsmas modifikācija ir unikāli panākta ar ultraskaņas frēzēšanu, līdzīgi eksperimenti tika veikti, izmantojot augstas enerģijas lodīšu dzirnavas. Rezultāti parādīti 3. zīm. Ir acīmredzams, ka 200–800 nm daļiņas tika ražotas, izmantojot lodīšu frēzēšanu 48 h (12 reizes ilgāk nekā ultraskaņas frēzēšana). SEM parāda, ka Bi asās malas2Te3-sakausējuma daļiņas pēc malšanas būtībā paliek nemainīgas. Šie rezultāti norāda, ka gludās malas ir unikālas ultraskaņas frēzēšanas īpašības. Arī laika taupīšana ar ultraskaņas frēzēšanu (4 h vs 48 h lodīšu frēzēšana) ir ievērojama.

Mg2Si ultraskaņas frēzēšana.

Daļiņu izmēra sadalījums un Mg2Si SEM attēli pirms un pēc ultraskaņas frēzēšanas. a) daļiņu izmēra sadalījums; b) SEM attēls pirms ultraskaņas frēzēšanas; c) SEM attēls pēc ultraskaņas frēzēšanas 50% PVP–50% EtOH 2 stundas.
avots: Marquez-Garcia et al. 2015.

(2015) secina, ka ultraskaņas frēzēšana var pasliktināt Bi2Te3 un Mg2Si pulveris mazākās daļiņās, kuru izmēri svārstās no 40 līdz 400 nm, liecina par potenciālu paņēmienu nanodaļiņu rūpnieciskai ražošanai. Salīdzinot ar augstas enerģijas lodīšu frēzēšanu, ultraskaņas frēzēšanai ir divas unikālas īpašības:

  1. 1. daļiņu izmēra plaisas rašanās, kas atdala sākotnējās daļiņas no tām, kas rodas, izmantojot ultraskaņas frēzēšanu; un
  2. 2. Pēc ultraskaņas frēzēšanas ir redzamas būtiskas virsmas morfoloģijas izmaiņas, kas norāda uz iespēju manipulēt ar daļiņu virsmām.

Secinājums

Cietāku daļiņu ultraskaņas frēzēšanai nepieciešama ultraskaņas apstrāde zem spiediena, lai radītu intensīvu kavitāciju. Ultraskaņas apstrāde paaugstinātā spiedienā (tā sauktā manosonicācija) krasi palielina bīdes spēkus un stresu daļiņām.
Nepārtraukta inline ultraskaņas iestatīšana nodrošina lielāku daļiņu slodzi (pastas veida virca), kas uzlabo frēzēšanas rezultātus, jo ultraskaņas frēzēšana ir balstīta uz starpdaļiņu sadursmi.
Ultraskaņas apstrāde diskrētā recirkulācijas iestatījumā ļauj nodrošināt visu daļiņu viendabīgu apstrādi un līdz ar to ļoti šauru daļiņu izmēru sadalījumu.

Ultraskaņas frēzēšanas galvenā priekšrocība ir tā, ka tehnoloģiju var viegli palielināt lielu daudzumu ražošanai - komerciāli pieejama, jaudīga rūpnieciskā ultraskaņas frēzēšana var apstrādāt apjomus līdz 10m3/h.

Ultraskaņas frēzēšanas priekšrocības

  • Ātri, laiku taupoši
  • Enerģijas taupīšana
  • reproducējami rezultāti
  • Nav malšanas līdzekļu (nav pērlīšu vai pērļu)
  • Zemas investīciju izmaksas

Augstas veiktspējas ultrasonikatori

Ultraskaņas frēzēšanai nepieciešama lieljaudas ultraskaņas iekārta. Lai radītu intensīvus kavitācijas bīdes spēkus, izšķiroša nozīme ir augstām amplitūdām un spiedienam. Hielscher Ultrasonics’ Rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodes. Kombinācijā ar Hielscher spiedamajiem plūsmas reaktoriem tiek radīta ļoti intensīva kavitācija, lai varētu pārvarēt starpmolekulārās saites un panākt efektīvus frēzēšanas efektus.
Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē. Digitālā un tālvadības pults, kā arī automātiska datu ierakstīšana iebūvētajā SD kartē nodrošina precīzu apstrādi, reproducējamu kvalitāti un ļauj veikt procesu standartizāciju.

Hielscher augstas veiktspējas ultrasonikatoru priekšrocības

  • ļoti augstas amplitūdas
  • augsts spiediens
  • Nepārtraukts inline process
  • izturīgs aprīkojums
  • Lineāra palielināšana
  • Saglabājiet un viegli lietojams
  • Viegli tīrāms

Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!

Jautājiet vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo veidlapu, ja vēlaties pieprasīt papildu informāciju par ultraskaņas homogenizāciju. Mēs ar prieku piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām.









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultrasonikatorus sonochemical lietojumiem.

Augstas jaudas ultraskaņas procesori no laboratorijas līdz izmēģinājuma un rūpnieciskajam mērogam.

Literatūra/Atsauces

  • Marquez-Garcia L., Li W., Bomphrey J.J., Jarvis D.J., Min G. (2015): Termoelektrisko materiālu nanodaļiņu sagatavošana ar ultraskaņas frēzēšanu. Elektronisko materiālu žurnāls 2015.


Fakti, kurus ir vērts zināt

Termoelektriskais efekts

Termoelektriskos materiālus raksturo termoelektriskais efekts spēcīgā vai ērtā, izmantojamā formā. Termoelektriskais efekts attiecas uz parādībām, ar kurām vai nu temperatūras starpība rada elektrisko potenciālu, vai arī elektriskais potenciāls rada temperatūras starpību. Šīs parādības ir pazīstamas kā Seebeck efekts, kas apraksta temperatūras pārvēršanu strāvā, Peltier efekts, kas apraksta strāvas pārveidošanu temperatūrā, un Thomson efekts, kas raksturo vadītāja sildīšanu/dzesēšanu. Visiem materiāliem ir nonzero termoelektriskais efekts, bet vairumā materiālu tas ir pārāk mazs, lai būtu noderīgs. Tomēr zemu izmaksu materiālus, kuriem ir pietiekami spēcīgs termoelektriskais efekts, kā arī citas nepieciešamās īpašības, lai tie būtu piemērojami, var izmantot tādos lietojumos kā enerģijas ražošana un saldēšana. Pašlaik bismuta tellurīds (Bi2Te3) tiek plaši izmantots tā termoelektriskā efekta dēļ

Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.

Let's get in contact.