Ultrasone homogenisatoren voor deagglomeratie van nanomaterialen

In het snel evoluerende landschap van de hedendaagse materiaalkunde onderscheiden Hielscher ultrasone homogenisatoren zich door een ongeëvenaarde precisie voor deagglomeratie van nanomaterialen in laboratoriumbekers en op productieschaal. Hielscher ultrasone homogenisatoren stellen onderzoekers en ingenieurs in staat om de grenzen te verleggen van wat mogelijk is in nanotechnologische toepassingen.

Deagglomeratie van nanomaterialen: Uitdagingen en oplossingen van Hielscher

Nanomateriaalformuleringen in het laboratorium of op industriële schaal stuiten vaak op het probleem van agglomeratie. Hielscher sonicators pakken dit probleem aan door middel van ultrasone cavitatie met hoge intensiteit, waardoor een effectieve deagglomeratie en dispersie van de deeltjes wordt gegarandeerd. Bij de formulering van materialen met koolstofnanobuisjes bijvoorbeeld, hebben Hielscher sonicators geholpen bij het uit elkaar halen van verwarde bundels, waardoor hun elektrische en mechanische eigenschappen zijn verbeterd.

Ultrasone deagglomeratie van nanomaterialen produceert uniforme smalle deeltjesgrootteverdelingen.

Stap-voor-stap gids voor efficiënte nanomateriaaldispersie en -deagglomeratie

  1. Selecteer uw Sonicator: Kies op basis van uw volume en viscositeitseisen een Hielscher sonicatormodel dat geschikt is voor uw toepassing. We helpen u graag verder. Neem contact met ons op met uw wensen!
  2. Bereid het monster voor: Meng je nanomateriaal in een geschikt oplosmiddel of vloeistof.
  3. Sonication Parameters instellen: Pas de amplitude en pulsinstellingen aan op basis van de gevoeligheid van je materiaal en de gewenste resultaten. Vraag ons gerust om aanbevelingen en deagglomeratieprotocollen!
  4. Bewaak het proces: Gebruik periodieke bemonstering om de effectiviteit van deagglomeratie te evalueren en pas de parameters zo nodig aan.
  5. Post-sonatiebehandeling: Zorg voor een gestabiliseerde dispersie met geschikte oppervlakteactieve stoffen of door onmiddellijk gebruik in toepassingen.
Sonificatie is een gevestigde waarde voor de deagglomeratie en functionalisatie van thermogeleidende nanodeeltjes en de productie van stabiele, hoogwaardige nanovloeistoffen voor koeltoepassingen.

Ultrasone deagglomeratie van koolstofnanobuizen (CNT) in polyethyleenglycol (PEG)

Video miniatuur

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Veelgestelde vragen over deagglomeratie van nanomaterialen (FAQ's)

  • Waarom agglomereren nanodeeltjes?

    Nanodeeltjes hebben de neiging om samen te klonteren door hun hoge oppervlakte-volumeverhouding, wat leidt tot een aanzienlijke toename in oppervlakte-energie. Deze hoge oppervlakte-energie resulteert in een inherente neiging voor de deeltjes om hun blootgestelde oppervlak aan het omringende medium te verkleinen, waardoor ze samenkomen en clusters vormen. Dit fenomeen wordt voornamelijk aangedreven door van der Waals krachten, elektrostatische interacties en, in sommige gevallen, magnetische krachten als de deeltjes magnetische eigenschappen hebben. Agglomeratie kan nadelig zijn voor de unieke eigenschappen van nanodeeltjes, zoals hun reactiviteit, mechanische eigenschappen en optische kenmerken.

  • Wat zorgt ervoor dat nanodeeltjes niet aan elkaar plakken?

    Om te voorkomen dat nanodeeltjes aan elkaar kleven, moeten de intrinsieke krachten die samenklontering veroorzaken overwonnen worden. Dit wordt meestal bereikt door strategieën van oppervlaktemodificatie die sterische of elektrostatische stabilisatie introduceren. Sterische stabilisatie bestaat uit het hechten van polymeren of oppervlakteactieve stoffen aan het oppervlak van nanodeeltjes, waardoor een fysieke barrière wordt gecreëerd die dichte toenadering en aggregatie voorkomt. Elektrostatische stabilisatie, aan de andere kant, wordt bereikt door nanodeeltjes te coaten met geladen moleculen of ionen die dezelfde lading geven aan alle deeltjes, wat resulteert in wederzijdse afstoting. Deze methoden kunnen van der Waals en andere aantrekkingskrachten effectief tegengaan, waardoor de nanodeeltjes in een stabiele gedispergeerde toestand worden gehouden. Ultrasoonbehandeling helpt bij sterische of elektrostatische stabilisatie.

  • Hoe kunnen we agglomeratie van nanodeeltjes voorkomen?

    Om agglomeratie van nanodeeltjes te voorkomen is een veelzijdige aanpak nodig, met goede dispersietechnieken, zoals sonicatie, de juiste keuze van het dispersiemedium en het gebruik van stabiliserende middelen. Ultrasoon mengen met hoge schuifkracht is efficiënter om nanodeeltjes te dispergeren en agglomeraten op te breken dan de ouderwetse kogelmolens. De keuze van een geschikt dispersiemedium is cruciaal, omdat het compatibel moet zijn met zowel de nanodeeltjes als de gebruikte stabiliserende middelen. Oppervlakteactieve stoffen, polymeren of beschermende coatings kunnen op de nanodeeltjes worden aangebracht om ze sterisch of elektrostatisch af te stoten en zo de dispersie te stabiliseren en agglomeratie te voorkomen.

  • Hoe kunnen we nanomaterialen deagglomereren?

    Het verminderen van de agglomeratie van nanomaterialen kan worden bereikt door het toepassen van ultrasone energie (sonificatie), die cavitatiebelletjes genereert in het vloeibare medium. Het uiteenvallen van deze bellen produceert intense lokale hitte, hoge druk en sterke schuifkrachten die nanodeeltjesclusters uit elkaar kunnen laten vallen. De effectiviteit van sonicatie in het deagglomereren van nanodeeltjes wordt beïnvloed door factoren zoals sonicatiekracht, duur en de fysische en chemische eigenschappen van de nanodeeltjes en het medium.

  • Wat is het verschil tussen agglomeraat en aggregaat?

    Het onderscheid tussen agglomeraten en aggregaten ligt in de sterkte van de deeltjesbindingen en de aard van hun vorming. Agglomeraten zijn clusters van deeltjes die bij elkaar gehouden worden door relatief zwakke krachten, zoals van der Waals krachten of waterstofbruggen, en kunnen vaak opnieuw gedispergeerd worden in afzonderlijke deeltjes met behulp van mechanische krachten zoals roeren, schudden of sonicatie. Aggregaten bestaan echter uit deeltjes die aan elkaar gebonden zijn door sterke krachten, zoals covalente bindingen, wat resulteert in een permanente eenheid die veel moeilijker te verbreken is. Hielscher sonicators leveren de intense afschuiving die deeltjesaggregaten kan breken.

  • Wat is het verschil tussen coalesce en agglomerate?

    Coalescentie en agglomeratie verwijzen naar het samenkomen van deeltjes, maar ze hebben betrekking op verschillende processen. Coalescentie is een proces waarbij twee of meer druppels of deeltjes samensmelten tot een enkele entiteit, waarbij vaak hun oppervlak en interne inhoud samensmelten, wat leidt tot een permanente eenheid. Dit proces komt vaak voor bij emulsies waar druppels samensmelten om de totale oppervlakte-energie van het systeem te verlagen. Bij agglomeratie daarentegen komen vaste deeltjes meestal samen om clusters te vormen door zwakkere krachten, zoals van der Waals krachten of elektrostatische interacties, zonder dat hun interne structuren samensmelten. In tegenstelling tot coalescentie kunnen geagglomereerde deeltjes onder de juiste omstandigheden vaak weer worden gescheiden in afzonderlijke componenten.

  • Hoe breek je nanomateriaalagglomeraten?

    Bij het breken van agglomeraten worden mechanische krachten toegepast om de krachten te overwinnen die de deeltjes bij elkaar houden. Technieken zijn onder andere mengen met hoge schuifkrachten, malen en ultrasone trillingen. Ultrasoon is de meest effectieve technologie voor het deagglomereren van nanodeeltjes, omdat de cavitatie die het produceert intense lokale schuifkrachten genereert die deeltjes die door zwakke krachten gebonden zijn kunnen scheiden.

  • Wat doet sonicatie met nanodeeltjes?

    Bij sonificatie worden ultrasone golven met een hoge frequentie op een monster toegepast, waardoor snelle trillingen ontstaan en cavitatiebelletjes in het vloeibare medium worden gevormd. De implosie van deze bellen genereert intense lokale hitte, hoge druk en schuifkrachten. Voor nanodeeltjes dispergeren Hielscher sonicators effectief deeltjes door agglomeraten op te breken en reagglomeratie te voorkomen door energie toe te voegen die aantrekkelijke krachten tussen de deeltjes overwint. Dit proces is essentieel voor het bereiken van uniforme deeltjesgrootteverdelingen en het verbeteren van de materiaaleigenschappen voor diverse toepassingen.

  • Wat zijn de methoden om nanodeeltjes te dispergeren?

    Deagglomeratie- en dispersiemethoden voor nanodeeltjes kunnen worden onderverdeeld in mechanische, chemische en fysische processen. Ultrasoon is een zeer effectieve mechanische methode die deeltjes fysiek scheidt. Hielscher sonicators worden geprefereerd vanwege hun efficiëntie, schaalbaarheid, vermogen om fijne dispersies te bereiken en hun toepasbaarheid op een breed scala aan materialen en oplosmiddelen op elke schaal. Het belangrijkste is dat Hielscher sonicators u in staat stellen om uw proces lineair op te schalen zonder compromissen. Chemische methoden daarentegen maken gebruik van oppervlakteactieve stoffen, polymeren of andere chemicaliën die aan de deeltjesoppervlakken adsorberen en zorgen voor sterische of elektrostatische afstoting. Fysische methoden kunnen de eigenschappen van het medium veranderen, zoals pH of ionensterkte, om de stabiliteit van de dispersie te verbeteren. Ultrasoon kan helpen bij de chemische dispersie van nanomaterialen.

  • Wat is de sonicatiemethode voor nanodeeltjes synthese?

    Bij de sonicatiemethode voor nanodeeltjes synthese wordt ultrasone energie gebruikt om chemische reacties die leiden tot de vorming van nanodeeltjes te vergemakkelijken of te versterken. Dit kan gebeuren door het cavitatieproces, dat gelokaliseerde hete plekken van extreme temperatuur en druk genereert, waardoor de reactiekinetiek wordt bevorderd en de nucleatie en groei van nanodeeltjes wordt beïnvloed. Sonicatie kan de grootte, vorm en verdeling van de deeltjes helpen controleren, waardoor het een veelzijdig hulpmiddel is bij de synthese van nanodeeltjes met de gewenste eigenschappen.

  • Wat zijn de twee soorten sonicatiemethoden?

    De twee belangrijkste sonicatiemethoden zijn batch sonde sonicatie en inline sonde sonicatie. Bij batch sonificatie wordt een ultrasone sonde in een nanomateriaal slurry geplaatst. Bij inline sonificatie wordt een nanomateriaal slurry door een ultrasone reactor gepompt, waarbij een sonische sonde intense en gelokaliseerde ultrasone energie levert. De laatste methode is effectiever voor het verwerken van grotere productievolumes en wordt veel gebruikt bij nanodeeltjesdispersie en -deagglomeratie op productieschaal.

  • Hoe lang duurt het om nanodeeltjes te sonificeren?

    De sonificatietijd voor nanodeeltjes varieert sterk afhankelijk van het materiaal, de initiële agglomeratietoestand, de concentratie van het monster en de gewenste eindeigenschappen. Gewoonlijk kan de sonificatietijd variëren van enkele seconden tot enkele uren. Het optimaliseren van de sonificatietijd is cruciaal, omdat te weinig sonificatie agglomeraten intact kan laten, terwijl te veel sonificatie kan leiden tot fragmentatie van de deeltjes of ongewenste chemische reacties. Empirische testen onder gecontroleerde omstandigheden zijn vaak nodig om de optimale sonicatieduur voor een specifieke toepassing te bepalen.

  • Hoe beïnvloedt de sonificatietijd de deeltjesgrootte?

    De sonificatietijd heeft een directe invloed op de deeltjesgrootte en -verdeling. Aanvankelijk leidt verhoogde sonificatie tot een vermindering van de deeltjesgrootte door het uiteenvallen van agglomeraten. Echter, voorbij een bepaald punt kan langdurige sonificatie de deeltjesgrootte niet significant verder reduceren en zelfs structurele veranderingen in de deeltjes veroorzaken. Het vinden van de optimale sonificatietijd is essentieel voor het bereiken van de gewenste deeltjesgrootteverdeling zonder de integriteit van het materiaal aan te tasten.

  • Breekt sonicatie moleculen?

    Sonicatie kan moleculen breken, maar dit effect is sterk afhankelijk van de structuur van het molecuul en de sonicatiecondities. Sonicatie met hoge intensiteit kan verbindingsbreuk veroorzaken in moleculen, wat leidt tot fragmentatie of chemische ontleding. Dit effect wordt gebruikt in de sonochemie om chemische reacties te bevorderen door de vorming van vrije radicalen. Voor de meeste toepassingen waarbij nanodeeltjes worden gedispergeerd, worden de sonicatieparameters echter geoptimaliseerd om moleculaire breuk te voorkomen en toch een effectieve deagglomeratie en dispersie te bereiken.

  • Hoe scheid je nanodeeltjes van oplossingen?

    Het scheiden van nanodeeltjes uit oplossingen kan op verschillende manieren, waaronder centrifugatie, filtratie en precipitatie. Bij centrifugeren wordt centrifugale kracht gebruikt om deeltjes te scheiden op basis van grootte en dichtheid, terwijl bij ultrafiltratie de oplossing door een membraan wordt geleid met poriën die nanodeeltjes vasthouden. Precipitatie kan worden geïnduceerd door de eigenschappen van het oplosmiddel te veranderen, zoals pH of ionensterkte, waardoor nanodeeltjes samenklonteren en bezinken. De keuze van de scheidingsmethode hangt af van de nanodeeltjes’ fysische en chemische eigenschappen en de eisen van de daaropvolgende verwerking of analyse.

Hielscher UP400St sonicator deagglomereert nanomaterialen

Hielscher UP400St sonicator voor deagglomeratie van nanomateriaal

Materiaalonderzoek met Hielscher Ultrasonics

Hielscher sonicators zijn een essentieel hulpmiddel bij het onderzoek naar en de toepassing van nanomaterialen. Door de uitdagingen van deagglomeratie van nanomaterialen frontaal aan te pakken en praktische, bruikbare oplossingen te bieden, willen we de bron bij uitstek zijn voor geavanceerd onderzoek op het gebied van materiaalkunde.

Neem vandaag nog contact met ons op om te ontdekken hoe onze sonificatietechnologie een revolutie teweeg kan brengen in uw toepassingen met nanomaterialen.

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.




Veelvoorkomende nanomaterialen waarvoor deagglomeratie vereist is

In het materiaalonderzoek is deagglomeratie van nanomaterialen de sleutel tot het optimaliseren van de eigenschappen van nanomaterialen voor verschillende toepassingen. Ultrasone deagglomeratie en dispersie van deze nanomaterialen is van fundamenteel belang voor de vooruitgang op wetenschappelijk en industrieel gebied en garandeert hun prestaties in verschillende toepassingen.

  1. koolstofnanobuizen (CNT's): Gebruikt in nanocomposieten, elektronica en apparaten voor energieopslag vanwege hun uitzonderlijke mechanische, elektrische en thermische eigenschappen.
  2. Metaaloxide nanodeeltjes: Inclusief titaniumdioxide, zinkoxide en ijzeroxide, cruciaal in katalyse, fotovoltaïsche toepassingen en als antimicrobiële middelen.
  3. Grafeen en grafeenoxide: Voor geleidende inkten, flexibele elektronica en composietmaterialen, waar deagglomeratie zorgt voor exploitatie van hun eigenschappen.
  4. Zilveren nanodeeltjes (AgNP's): Wordt gebruikt in coatings, textiel en medische hulpmiddelen voor hun antimicrobiële eigenschappen, waarbij een uniforme dispersie vereist is.
  5. Gouden nanodeeltjes (AuNP's): Gebruikt bij het toedienen van medicijnen, katalyse en biosensing dankzij hun unieke optische eigenschappen.
  6. siliciumdioxide nanodeeltjes: Additieven in cosmetica, voedingsmiddelen en polymeren om de duurzaamheid en functionaliteit te verbeteren.
  7. Keramische nanodeeltjes: Gebruikt in coatings, elektronica en biomedische apparaten voor verbeterde eigenschappen zoals hardheid en geleidbaarheid.
  8. polymere nanodeeltjes: Ontworpen voor systemen voor het toedienen van medicijnen, waarbij deagglomeratie nodig is voor een consistente afgifte van medicijnen.
  9. Magnetische nanodeeltjes: Zoals nanodeeltjes van ijzeroxide die worden gebruikt in MRI-contrastmiddelen en bij de behandeling van kanker, waarbij effectieve deagglomeratie nodig is voor de gewenste magnetische eigenschappen.

 

In deze video demonstreren we de opmerkelijke efficiëntie van de sonicator UP200Ht bij het dispergeren van koolstofpoeder in water. Kijk hoe snel ultrasoon de aantrekkingskrachten tussen de deeltjes overwint en het moeilijk te mengen koolstofhoudend poeder in water mengt. Vanwege de uitzonderlijke mengkracht wordt ultrasoontechniek vaak gebruikt voor het produceren van uniforme nanodispersies van roet, C65, fullerenen C60 en koolstofnanobuizen (CNT's) in de industrie, materiaalwetenschap en nanotechnologie.

Ultrasone dispersie van koolstofmaterialen met de ultrasone sonde UP200Ht

Video miniatuur

 

We zullen graag uw proces bespreken.

Laten we contact opnemen.