Niezawodna dyspersja nanocząstek do zastosowań przemysłowych

Ultradźwięki o dużej mocy mogą skutecznie i niezawodnie rozbijać aglomeraty cząstek, a nawet dezintegrować cząstki pierwotne. Ze względu na wysoką wydajność dyspersji, ultradźwiękowce sondowe są stosowane jako preferowana metoda tworzenia jednorodnych zawiesin nanocząstek.

Niezawodna dyspersja nanocząstek za pomocą ultradźwięków

Ultrasonic dispersion is highly efficient in dispersing and deagglomerating nanoparticles.Wiele gałęzi przemysłu wymaga przygotowania zawiesin, w których znajdują się nanocząstki. Nanocząstki są ciałami stałymi o wielkości cząstek mniejszej niż 100nm. Ze względu na niewielki rozmiar cząstek, nanocząstki wyrażają unikalne właściwości, takie jak wyjątkowa wytrzymałość, twardość, właściwości optyczne, plastyczność, odporność na promieniowanie UV, przewodnictwo, właściwości elektryczne i elektromagnetyczne (EM), antykorozyjność, odporność na zarysowania i inne niezwykłe cechy.
Ultradźwięki o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości powodują intensywną kawitację akustyczną, która charakteryzuje się ekstremalnymi warunkami, takimi jak siły ścinające, bardzo wysokie różnice ciśnienia i temperatury oraz turbulencje. Te siły kawitacyjne przyspieszają cząsteczki powodując zderzenia międzycząsteczkowe i w konsekwencji ich rozpad. W konsekwencji uzyskuje się materiały nanostrukturalne o wąskiej krzywej wielkości cząstek i równomiernym rozkładzie.
Ultradźwiękowe urządzenia dyspergujące są odpowiednie do obróbki wszelkiego rodzaju nanomateriałów w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych, o niskiej do bardzo wysokiej lepkości.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultrasonic dispersion is a highly efficient technology for detangling and deagglomerating nanoparticles. Therefore, ultrasonicators from Hielscher Ultrasonics are widely used in industry to produce larger-scale nanodispersions and nano-structured suspensions.

Przemysłowa instalacja dyspergatorów ultradźwiękowych (2x UIP1000hdT) do przetwarzania nanocząstek i nanorurek w trybie ciągłym in-line.

Dyspersja ultradźwiękowa jest odpowiednia dla

  • nanocząstki
  • Ultrasonic dispersion and deagglomeration is a high-performance process to produce stable, nano-sized carbon black dispersions.

  • ultradrobne cząstki
  • nanorurki
  • nanokryształy
  • nanokompozyty
  • nanowłókna
  • kropki kwantowe
  • nanopłatki, nanosiatki
  • nanorody, nanowody
  • Nanostruktury 2D i 3D

Ultradźwiękowa dyspersja nanorurek węglowych

Dyspergatory ultradźwiękowe są powszechnie stosowane do dyspersji nanorurek węglowych (CNTs). Sonikacja jest niezawodną metodą do rozplątywania i dyspergowania jednościennych nanorurek węglowych (SWCNT), jak również wielościennych nanorurek węglowych (MWCNT). Na przykład, w celu wytworzenia termoplastycznego polimeru o wysokiej przewodności, wysokiej czystości (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; średnica zewnętrzna 9,5 nm; czystość 95 +%) został zdyspergowany ultradźwiękowo za pomocą urządzenia Hielscher UP200S przez 30 min. w temperaturze pokojowej. Zdyspergowane ultradźwiękowo MWCNTs Nanocyl® 3100 w stężeniu 1% wag. w żywicy epoksydowej wykazały znakomitą przewodność wynoszącą ok. 1,5 × 10-2 S /m.

Ultradźwiękowa dyspersja nanocząstek niklu

Nanocząstki niklu mogą być z powodzeniem wytwarzane na drodze ultradźwiękowo-asystowanej syntezy redukcyjnej hydrazyny. Droga syntezy redukcyjnej hydrazyny umożliwia otrzymanie czystych metalicznych nanocząstek niklu o kulistym kształcie poprzez chemiczną redukcję chlorku niklu hydrazyną. Grupa badawcza Adáma wykazała, że ultradźwięki – używając Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – była w stanie utrzymać średni rozmiar pierwotnych krystalitów (7-8 nm) niezależnie od zastosowanej temperatury, podczas gdy zastosowanie intensywnych i krótszych okresów sonikacji mogło zmniejszyć średnice solwatacyjne wtórnych, zagregowanych cząstek z 710 nm do 190 nm przy braku jakiegokolwiek środka powierzchniowo czynnego. Najwyższą kwasowość i aktywność katalityczną oznaczono dla nanocząstek otrzymanych w wyniku łagodnej (moc wyjściowa 30 W) i ciągłej obróbki ultradźwiękowej. Katalityczne zachowanie nanocząstek badano w reakcji sprzęgania krzyżowego Suzuki-Miyaura na pięciu próbkach przygotowanych zarówno w sposób konwencjonalny, jak i ultradźwiękowy. Katalizatory przygotowane metodą ultradźwiękową charakteryzowały się lepszymi właściwościami, a najwyższą aktywność katalityczną wykazywały nanocząstki przygotowane metodą sonikacji ciągłej o małej mocy (30 W).
Obróbka ultradźwiękowa miała zasadniczy wpływ na tendencję do agregacji nanocząstek: wpływ defragmentacji zniszczonych pustek kawitacyjnych przy energicznym przenoszeniu masy mógł przezwyciężyć przyciągające siły elektrostatyczne zniszczonych pustek kawitacyjnych przy energicznym przenoszeniu masy mógł przezwyciężyć przyciągające siły elektrostatyczne i siły van der Waalsa między cząstkami.
(por. Adám et al. 2020)

The ultrasonic homogenization setup SonoStation consists of ultrasonic disperser, agitator, pump and tank. It is a complete turn-key setup for mixing applications.

SonoStation – Ultradźwiękowy system dyspergujący z mieszadłem, zbiornikiem i pompą. SonoStation jest wygodnym, gotowym do pracy zestawem do rozpraszania ultradźwiękowego dla średnich i dużych objętości.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowa synteza nanocząstek Wollastonitu

Wollastonit to minerał krzemianu wapnia o wzorze chemicznym CaSiO3 Wollastonit jest szeroko stosowany jako składnik do produkcji cementu, szkła, cegieł i dachówek w przemyśle budowlanym, jako topnik w odlewnictwie stali, a także jako dodatek do produkcji powłok i farb. Na przykład, wollastonit zapewnia wzmocnienie, utwardzenie, niską absorpcję oleju i inne ulepszenia. W celu uzyskania doskonałych właściwości wzmacniających wollastonitu, niezbędna jest deaglomeracja w skali nano i jednolita dyspersja.
Dordane i Doroodmand (2021) wykazali w swoich badaniach, że dyspersja ultradźwiękowa jest bardzo ważnym czynnikiem, który znacząco wpływa na rozmiar i morfologię nanocząstek wollastonitu. Aby ocenić wpływ sonikacji na dyspersję nanocząstek wollastonitu, zespół badawczy zsyntetyzował nanocząstki wollastonitu z zastosowaniem i bez zastosowania ultradźwięków o wysokiej mocy. Do prób sonikacji, badacze użyli urządzenia Procesor ultradźwiękowy UP200H (Hielscher Ultrasonics) z częstotliwością 24 kHz przez 45.0 min. Wyniki ultradźwiękowej nano-dyspersji są pokazane na poniższym SEM o wysokiej rozdzielczości. Na obrazie SEM wyraźnie widać, że próbka wollastonitu przed obróbką ultradźwiękową jest aglomerowana i zagregowana; po sonikacji ultradźwiękiem UP200H średni rozmiar cząstek wollastonitu wynosi ok. 10nm. Przeprowadzone badania dowodzą, że dyspersja ultradźwiękowa jest niezawodną i wydajną techniką syntezy nanocząstek wollastonitu. Średni rozmiar nanocząstek może być kontrolowany poprzez dostosowanie parametrów obróbki ultradźwiękowej.
(por. Dordane i Doroodmand, 2021)

Ultrasonically prepared nanoparticles of wollastonite.

Obrazy SEM nanocząstek wollastonitu (A) przed i (B) po obróbce ultradźwiękami z zastosowaniem metody Ultradźwiękowy Procesor UP200H przez 45,0 min.
Opracowanie i zdjęcie: ©Dordane i Doroodmand, 2021.

Ultradźwiękowa dyspersja nanonapełniaczy

Sonikacja jest uniwersalną metodą dyspersji i deaglomeracji nanonapełniaczy w cieczach i zawiesinach, np. polimerach, żywicach epoksydowych, utwardzaczach, tworzywach termoplastycznych itp. Dlatego sonifikacja jest szeroko stosowana jako wysoce efektywna metoda dyspersji w R&D i produkcja przemysłowa.
Zanghellini i wsp. (2021) badali ultradźwiękową technikę dyspersji nanonapełniaczy w żywicy epoksydowej. Udało mu się wykazać, że sonikacja jest w stanie zdyspergować małe i duże stężenia nanonapełniaczy w matrycy polimerowej.
Porównując różne formulacje, 0,5 % mas. utlenionego CNT wykazało najlepsze wyniki spośród wszystkich próbek poddanych sonikacji, ujawniając rozkład wielkości większości aglomeratów w zakresie porównywalnym do próbek wytworzonych w młynach trójwalcowych, dobre wiązanie z utwardzaczem, tworzenie sieci perkolacyjnej wewnątrz dyspersji, co wskazuje na stabilność przeciw sedymentacji, a tym samym właściwą stabilność długoterminową. Wyższe ilości napełniacza wykazały podobne dobre wyniki, ale również tworzenie się wyraźniejszych sieci wewnętrznych, jak również nieco większe aglomeraty. Nawet nanowłókna węglowe (CNF) mogły być z powodzeniem dyspergowane poprzez sonikację. Udało się osiągnąć bezpośrednią dyspersję nanonapełniaczy w układach utwardzaczy bez dodatkowych rozpuszczalników, co pozwala na zastosowanie prostej i łatwej metody dyspersji, która może być wykorzystana w przemyśle. (por. Zanghellini et al., 2021)

Ultrasonic dispersion is highly efficient in dispersing nanofillers into polymers and epoxy resins.

Porównanie różnych nanonapełniaczy zdyspergowanych w utwardzaczu przy użyciu ultradźwięków typu sonda): (a) 0,5 wt% nanowłókna węglowego (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxidu; (c) 0,5 wt% nanorurek węglowych (CNT); (d) 0,5 wt% CNT półdyspersja.
Opracowanie i zdjęcie: ©Zanghellini et al., 2021.

Dyspersja ultradźwiękowa nanocząsteczek – Naukowo udowodniona wyższość

Badania wykazały w wielu zaawansowanych opracowaniach, że dyspersja ultradźwiękowa jest jedną z najlepszych technik deaglomeracji i dystrybucji nanocząstek, nawet przy wysokiej koncentracji w cieczach. Na przykład, Vikash (2020) badał dyspersję dużych ładunków nanokrzemionki w lepkich cieczach przy użyciu dyspergatora ultradźwiękowego UP400S firmy Hielscher. W swoich badaniach doszedł do wniosku, że "stabilna i jednorodna dyspersja nanocząstek może być osiągnięta przy użyciu urządzenia ultradźwiękowego przy wysokim obciążeniu ciałem stałym w lepkich cieczach." [Vikash, 2020].

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Dyspergatory firmy Hielscher Ultrasonics są z powodzeniem stosowane do:

  • Dyspersacja
  • Deagglomeracja
  • Dezintegracja / frezowanie
  • rozdrabiani komórek
  • Synteza i wytrącanie nanocząstek
  • Funkcjonalizacja powierzchni
  • Modyfikacja cząstek stałych

Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe do dyspersji nanocząstek

Precyzyjna kontrola parametrów procesu ultradźwiękowego przez Hielscher Ultrasonics' inteligentne oprogramowanieFirma Hielscher Ultrasonics jest godnym zaufania dostawcą niezawodnych, wysokowydajnych urządzeń ultradźwiękowych, począwszy od systemów laboratoryjnych i pilotażowych, a skończywszy na pełnoprzemysłowych. Hielscher Ultrasonics’ urządzenia charakteryzują się zaawansowanym sprzętem, inteligentnym oprogramowaniem i wyjątkową łatwością obsługi – skonstruowane i wyprodukowane w Niemczech. Wytrzymałe urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher do dyspersji, deaglomeracji, syntezy nanocząstek i funkcjonalizacji mogą być eksploatowane 24/7/365 pod pełnym obciążeniem. W zależności od procesu i instalacji nasze ultradźwiękowe urządzenia mogą pracować w trybie wsadowym lub ciągłym w linii produkcyjnej. Różne akcesoria, takie jak sonotrody (sondy ultradźwiękowe), tuby wspomagające, komory przepływowe i reaktory są łatwo dostępne.
Skontaktuj się z nami teraz, aby uzyskać więcej informacji technicznych, badań naukowych, protokołów i ofertę na nasze ultradźwiękowe systemy nano-dyspersji! Nasz dobrze wyszkolony i doświadczony personel z przyjemnością przedyskutuje z Tobą Twoje nano-zastosowanie!

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.



Literatura / materiały źródłowe


Fakty Warto wiedzieć

Co to są materiały nanostrukturalne?

O nanostrukturze mówimy, gdy przynajmniej jeden wymiar układu jest mniejszy niż 100nm. Innymi słowy, nanostruktura to struktura charakteryzująca się wielkością pośrednią pomiędzy skalą mikroskopową a molekularną. Aby poprawnie opisać nanostruktury należy rozróżnić liczbę wymiarów w objętości obiektu, które są w nanoskali.
Poniżej znajduje się kilka ważnych terminów, które odzwierciedlają specyficzne cechy materiałów nanostrukturalnych:
Nanoskala: Zakres wielkości około 1 do 100 nm.
Nanomateriał: Materiał posiadający jakiekolwiek wewnętrzne lub zewnętrzne struktury w wymiarze nanoskali. Terminy nanocząstki i ultradrobne cząstki (UFP) są często używane synonimicznie, chociaż ultradrobne cząstki mogą mieć wielkość cząstek sięgającą zakresu mikrometrów.
Nano-obiekt: Materiał, który posiada jeden lub więcej peryferyjnych wymiarów w nanoskali. Nanocząstka: Nano-obiekt posiadający trzy zewnętrzne wymiary nanoskalowe.
Nanowłókna: Kiedy w nanomateriale występują dwa podobne wymiary zewnętrzne w nanoskali i trzeci większy wymiar, określa się go mianem nanowłókna.
Nanokompozyt: Struktura wielofazowa z co najmniej jedną fazą w wymiarze nanoskalowym.
Nanostruktura: Kompozycja wzajemnie połączonych części składowych w obszarze nanoskali.
Materiały nanostrukturalne: Materiały zawierające wewnętrzną lub powierzchniową nanostrukturę.
(por. Jeevanandam et al., 2018)


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.