Hielscher ultralydteknologi

Ultralyd fresing av Thermoelectrical nano-pulver

  • Forskning har vist at ultralyd fresing kan med hell brukes til fremstilling av termoelektrisk nanopartikler og har potensial til å manipulere overflatene av partiklene.
  • Ultrasonisk valset partikler (f. eks bi2Te3-basert legering) viste en betydelig størrelsesreduksjon og fremstille nano-partikler med mindre enn 10μm.
  • Videre, sonikering produserer betydelige endringer av overflaten morfologi av partiklene og gjør det mulig for derved å funksjonalisere overflaten av mikro-og nano-partikler.

 

Termoelektrisk nanopartikler

Termoelektrisk materialer konvertere varme energi til elektrisk energi basert på Seebeck og Peltier effekt. Dermed blir det mulig å slå knapt brukbare eller nesten tapt termisk energieffektivt i produktive applikasjoner. Siden termoelektrisk materialer kan inkluderes i romanen programmer som biotermiske batterier, solid-state termoelektrisk kjøling, Optoelektronisk enheter, plass, og Automotive kraftproduksjon, forskning og industri søker etter facile og rask teknikker for å produsere miljøvennlig, økonomisk, og høy temperatur-stabile termoelektrisk nanopartikler. Ultralyd fresing samt nedenfra og opp syntese (Sono-Krystallisasjon) er å lovende ruter til rask masseproduksjon av termoelektrisk nanomaterialer.

Ultralyd fresing utstyr

For partikkel størrelses reduksjonen av Vismut Telluride (BI2Te3), magnesium jernsilicid (mg2Si) og silisium (si) pulver, høy intensitet ultralydsystem UIP1000hdT (kW, 20kHz) ble brukt i et åpent beger oppsett. For alle forsøk amplitude ble satt til 140 μm. Prøven fartøyet avkjøles i et vannbad, er temperaturen styres av Thermo-par. På grunn av sonikering i et åpent fartøy, ble kjøling brukt for å hindre fordampning av malings løsninger (f.eks. etanol, butanol eller vann).

Ultralyd fresing er med hell brukes til å redusere termoelektrisk materialer til nano-partikler.

(a) skjematisk diagram av eksperimentell oppsett. (b) ultralyd fresing apparater. Kilde: Marquez-Garcia et al. 2015.

UIP2000hdT-en 2000W høyytelses ultralyd for industriell fresing av nano-partikler.

UIP2000hdT med kan trykkes strømningscellereaktor

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Ultralyd fresing for bare 4h av bi2Te3-legering har allerede gitt en betydelig mengde nanopartikler med størrelser mellom 150 og 400 nm. Foruten størrelsesreduksjon til nano-serien, sonikering resulterte også i en endring av overflate morfologi. Den SEM bilder i figuren nedenfor b, c og d vise at de skarpe kantene av partiklene før ultralyd fresing har blitt glatt og rund etter ultralyd fresing.

Ultralyd fresing av Bi2Te3-baserte legerings nanopartikler.

Partikkel-størrelse distribusjon og SEM bilder av Bi2Te3-basert legering før og etter ultralyd fresing. A – Partikkel-størrelse distribusjon; B – SEM bilde før ultralyd fresing; C – SEM bilde etter ultralyd fresing for 4 h; D – SEM bilde etter ultralyd fresing for 8 h.
Kilde: Marquez-Garcia et al. 2015.

For å avgjøre om partikkelstørrelsesreduksjon og overflate modifisering er entydig oppnådd ved ultralyd fresing, ble lignende eksperimenter utført ved hjelp av en høy energi ball mølle. Resultatene er vist i fig. 3. Det er tydelig at 200-800 NM partikler ble produsert av ball fresing for 48 h (12 ganger lengre enn ultralyd fresing). SEM viser at de skarpe kantene av bi2Te3-legering partikler forblir i hovedsak uendret etter fresing. Disse resultatene tyder på at de glatte kantene er unike karakteristikker av ultralyd fresing. Tidsbesparende ved ultralyd fresing (4 h vs 48 h ball fresing) er bemerkelsesverdig, også.

Ultralyd fresing av Mg2Si.

Partikkel-størrelse distribusjon og SEM bilder av Mg2Si før og etter ultralyd fresing. (a) Partikkelstørrelsesfordeling; (b) SEM bildet før ultralyd fresing; (c) SEM bilde etter ultralyd fresing i 50% PVP-50% EtOH for 2 t.
Kilde: Marquez-Garcia et al. 2015.

Marquez-Garcia et al. (2015) konkluderer med at ultralyd fresing kan svekke bi2Te3 og mg2Si pulver i mindre partikler, størrelsene som spenner fra 40 til 400 nm, noe som tyder på en potensiell teknikk for industriell produksjon av nanopartikler. Sammenlignet med høy energi ball fresing, har ultralyd fresing to unike egenskaper:

  1. 1. forekomsten av en partikkel-størrelse gap skille de opprinnelige partiklene fra de som produseres av ultralyd fresing; Og
  2. 2. vesentlige endringer i overflaten morfologi er åpenbare etter ultralyd fresing, indikerer muligheten for å manipulere overflater av partiklene.

Konklusjon

Ultralyd fresing av hardere partikler krever sonikering under press for å generere intens kavitasjon. Sonikering under forhøyet trykk (såkalt manosonication) øker skjær kreftene og stress til partiklene drastisk.
En kontinuerlig inline sonikering oppsett gir en høyere partikkel belastning (lim-lignende slurry), som forbedrer fresing resultater siden ultralyd fresing er basert på Inter-partikkel kollisjon.
Sonikering i et diskret resirkulerings oppsett gjør det mulig å sikre en homogen behandling av alle partikler og dermed en svært smal Partikkelstørrelsesfordeling.

En stor fordel med ultralyd fresing er at teknologien kan lett skaleres opp for produksjon av store mengder-kommersielt tilgjengelig, kan kraftig industriell ultralyd fresing håndtere mengder opp til 10m3/h.

Fordeler med ultralyd fresing

  • Rask, tidsbesparende
  • energisparing
  • reproduserbare resultater
  • Ingen fresing (ingen perler eller perler)
  • Lave investeringskostnader

Høyytelses Ultralydmaskiner

Ultralyd fresing krever høy effekt ultralydsutstyr. For å generere intense kavitasjon skjærkraft, høy amplituder og trykk er avgjørende. Hielscher Ultrasonics’ industrielle ultralydsprosessorer kan levere svært høy amplituder. Amplituder på opptil 200 μm kan enkelt kjøres kontinuerlig i 24/7-drift. For enda høyere amplituder, tilpasset ultralyd sonotroder er tilgjengelig. I kombinasjon med Hielscher ' s kan trykkes Flow reaktorer, svært intens kavitasjon er opprettet slik at Intermoleylære bindinger kan overvinnes og effektiv fresing effekter er oppnådd.
Den robuste Hielscher ' s ultralyd utstyr muliggjør 24/7 drift ved Heavy Duty og i krevende miljøer. Digital og fjernkontroll i tillegg til automatisk dataregistrering på et innebygd SD-kort sikrer presis prosessering, reproduserbar kvalitet og muliggjør prosess standardisering.

Fordeler med Hielscher High Performance Ultralydmaskiner

  • svært høy amplituder
  • høyt trykk
  • kontinuerlig inline-prosess
  • robust utstyr
  • lineær oppskalering
  • Lagre og enkel å betjene
  • Lett å rengjøre

Kontakt oss! / Spør oss!

Be om mer informasjon

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om ultralyd homogenisering. Vi vil gjerne tilby deg en ultralyd system møte dine behov.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Hielscher Ultrasonics produserer høyytelses ultralydmaskiner for sonokemiske applikasjoner.

Ultralydsprosessorer med høy effekt fra laboratorium til pilot og industriell skala.

Litteratur / Referanser

  • Marquez-Garcia L., Li W., Bomphrey JJ, Jarvis DJ, min G. (2015): utarbeidelse av nanopartikler av termoelektrisk materialer ved ultralyd fresing. Tidsskrift for elektroniske materialer 2015.


Fakta Verdt å vite

Termoelektrisk effekt

Termoelektrisk materialer kjennetegnes ved å vise termoelektrisk effekt i en sterk eller praktisk, brukbar form. Den termoelektrisk effekten refererer til fenomener der enten en temperatur forskjell skaper en elektrisk potensial eller en elektrisk potensial skaper en temperatur forskjell. Disse fenomener er kjent som Seebeck effekt, som beskriver konvertering av temperatur til gjeldende, Peltier-effekten, som beskriver konvertering av strøm til temperatur, og Thomson effekt, som beskriver dirigenten oppvarming/kjøling. Alle materialer har en ikke-null termoelektrisk effekt, men i de fleste materialer er det for lite til å være nyttig. Men rimelige materialer som viser en tilstrekkelig sterk termoelektrisk effekt så vel som andre nødvendige egenskaper for å gjøre dem gjeldende, kan brukes i applikasjoner som kraftproduksjon og kjøling. Foreløpig Vismut Telluride (BI2Te3) er mye brukt for sin termoelektrisk effekt