Technologia ultradźwiękowa firmy Hielscher

Sonofragmentation - Wpływ energii ultradźwiękowej na Cząstek □ Rozbicie

Sonofragmentation opisuje pękania cząstek w nano-wielkości fragmentów przez wysokiej energii ultradźwięków. W przeciwieństwie do wspólnego ultradźwiękowej deaglomeracji i frezowania – cząstki są głównie rozdrobniono i oddzielone kolizji międzycząstkowych – , Sono-fragementation wyróżnia bezpośredniego oddziaływania między cząsteczką i fali uderzeniowej. Wysoka moc / niska częstotliwość ultradźwięków i tworzy w ten sposób intensywne kawitacji sił ścinających w cieczach. Skrajne warunki pęcherzyka kawitacyjnego załamania i interparticular kolizji mielenia cząstek do bardzo drobnego materiału wielkości.

Produkcja i ultradźwiękowe Przygotowanie cząstek Nano

Działanie ultradźwięków mocy do wytwarzania nanomateriałów są dobrze znane: dyspergujące, deaglomerację i frezowania & Szlifowania, a także fragmentacja ultradźwiękami są często jedyną skuteczną metodą w leczeniu nanocząstki, Jest to szczególnie ważne, jeśli chodzi o bardzo drobne materiały nano especial funcionalities jak w rozmiarze nano unikatowe charakterystyki cząstki są wyrażone. Aby utworzyć materiał nano z określonymi funkcjami, jeszcze i niezawodny proces ultradźwiękami musi być zapewniona. Hielscher dostaw urządzeń ultradźwiękowych od skali laboratoryjnej do pełnej komercyjnej wielkości produkcji.

Sono-Fragmentacja kawitacją

Wejście od potężnych sił ultradźwiękowych do cieczy tworzy ekstremalnych warunkach. Gdy ultradźwięki propaguje cieczy, fale ultradźwiękowe powodują ściskanie i na przemian cykle rozrzedzenie (wysokie ciśnienie i cykle niskie ciśnienie). Podczas cyklu niskie ciśnienie, małe pęcherzyki próżniowe pojawiają się w cieczy. Te kawitacja pęcherzyki rosną w ciągu kilku cykli niskiego ciśnienia aż do osiągnięcia wielkości, gdy nie może wchłonąć więcej energii. W tym stanie maksymalnie wchłania energię i wielkość pęcherzyków, pęcherzyków kawitacji zapaść gwałtownie i tworzy lokalnie ekstremalnych warunkach. Ze względu na implozji kawitacja pęcherzyki, bardzo wysokie temperatury ok. 5000K i ciśnienia ok. 2000atm są osiągane lokalnie. Implozja prowadzi do płynnych strumieni o prędkości do 280 m / s (1000 km / h). Sono-fragmentacja opisuje użycie tych intensywnych sił do fragmentacji cząsteczek do mniejszych wymiarów w zakresie submikronowym i nano. Przy postępującej sonikacji kształt cząstek zmienia się z kątowego na sferyczny, co sprawia, że ​​cząstki są bardziej wartościowe. Wyniki sonofragmentacji wyrażono jako szybkość fragmentacji, która jest opisana jako funkcja wejściowej mocy, objętości sonikowanej i wielkości aglomeratów.
Kusters et al. (1994) badali ultrasonicznie wspomaganą fragmentację aglomeratów w odniesieniu do ich zużycia energii. Wyniki badań "wskazują, że technika dyspersji ultradźwiękowej może być równie efektywna jak konwencjonalne techniki mielenia. Praktyka przemysłowa dyspersji ultradźwiękowej (np. większe sondy, ciągła przepustowość zawiesiny) może nieco zmienić te wyniki, ale generalnie oczekuje się, że specyficzne zużycie energii nie jest powodem wyboru tej techniki comminutronowej, ale raczej jej zdolność do wytwarzania bardzo drobnych (submikronowych) cząstek". Szczególnie w przypadku erozji proszków takich jak krzemionka lub cyrkonu, energia właściwa wymagana na jednostkę masy proszku jest niższy ultradźwiękową mielenia niż w przypadku konwencjonalnych metod szlifowania. Ultrasonikację wpływa cząstki nie tylko drogą mielenia i rozdrabniania, ale także przez polerowanie stałych. Tym samym, wysokiej kulistości cząstek można osiągnąć.

Sono-fragmentacyjnego krystalizacji nanomateriałów

„Chociaż nie ma wątpliwości, że zderzenia międzycząsteczkowe występują w zawiesinach kryształów molekularnych naświetlanych za pomocą ultradźwięków, nie są głównym źródłem rozdrobnienia. W przeciwieństwie do kryształów molekularnych, cząstki nie metalowe są uszkodzone przez fale uderzeniowe i może bezpośrednio wpływać tylko przez bardziej intensywne (ale znacznie rzadziej) kolizji między cząstkami. Przesunięcie dominującym mechanizmem sonikacji proszków metali w porównaniu do zawiesin aspiryna uwypukla różnice we właściwościach ciągliwych cząstek metalicznych i sypkich kryształów molekularnej „. [Zeiger / Suslick 2011, 14532]

Ultradźwiękowy rozdrobnienie cząstek kwasu acetylosalicylowego

Sonofragmentation cząstek aspiryna [Zeiger / Suslick 2011]

Gopi et al. (2008) badali wytwarzanie wysoko oczyszczonych submikrometrycznych cząstek ceramicznych tlenku glinu (głównie w zakresie poniżej 100 nm) z paszy wielkości mikrometra (np. 70-80 μm) przy użyciu sonofragmentacji. W wyniku fragmentacji sonofragmentarycznej zaobserwowano istotną zmianę koloru i kształtu cząsteczek ceramicznych z tlenku glinu. Cząsteczki w zakresie mikronów, submikronów i nanomateriałów można łatwo uzyskać za pomocą sonikowania o dużej mocy. Kulistość cząstek zwiększyła się wraz ze wzrostem czasu retencji w polu akustycznym.

Dyspersja w środku powierzchniowo czynnym

Ze względu na skuteczne uszkodzenia cząstek ultradźwiękowego, stosowanie środków powierzchniowo czynnych, jest konieczne, aby zapobiec deaglomerację podpotoku mikronów i cząstek nanometrowych wymiarach uzyskano. Im mniejsza jest wielkość cząstek, tym wyższy stosunek apect od powierzchni, która musi być pokryta środkiem powierzchniowo czynnym, aby utrzymywać je w zawiesinie, w celu uniknięcia coagualation cząstki (aglomeracji). Zaletą ultradźwięki stanowi w efekcie dyspergującego: Równolegle do szlifowania i fragmentacji ultradźwięki rozproszone szlifowanej fragmentów cząstek ze środkiem powierzchniowo czynnym tak, że aglomeracja często Nano (prawie) całkowicie uniknąć cząstek.

Produkcja przemysłowa

Aby obsłużyć rynek materiałem nano wysokiej jakości, który wyraża niezwykłe funkcjonalności, wymagany jest niezawodny sprzęt do przetwarzania. Ultradźwięki o mocy do 16 kW na jednostkę, które można zestawiać w klastry pozwalają na przetwarzanie praktycznie nieograniczonej ilości strumieni. Ze względu na w pełni liniową skalowalność procesów ultradźwiękowych, aplikacje ultradźwiękowe mogą być bez ryzyka testowane w laboratorium, optymalizowane w skali laboratoryjnej, a następnie wdrażane bez problemów na linii produkcyjnej. Ponieważ sprzęt ultradźwiękowy nie wymaga dużej przestrzeni, można go nawet zamontować w istniejących strumieniach procesowych. Operacja jest łatwa i może być monitorowana i uruchamiana za pomocą zdalnego sterowania, podczas gdy konserwacja systemu ultradźwiękowego jest prawie zaniedbywalna.

Literatura / Referencje

  • Ambedkar, B. (2012): ultradźwiękowe węgla Wash do odpopielania i DE-siarkowanie: Badania eksperymentalne i mechanistycznym modelowania. Springer, 2012.
  • Eder Rafael J. P .; Schrank Simone; Besenhard Maximilian O .; Roblegg, Eva; Gruber-Woelfler Heidrun; Khinast Johannes G. (2012): Ciągłe Sonocrystallization kwasu acetylosalicylowego (ASA): regulacja Crystal Size. wzrostu Kryształów & Projektowanie 12/10 2012. 4733-4738.
  • Gopi, K. R .; Nagarajan, R. (2008): Postępy w Nanoalumina ceramiczna Cząstek Fabrication Korzystanie Sonofragmentation. IEEE Transactions on Nanotechnology 7/5 2008. 532-537.
  • Kusters Karl; Pratsinis Sotiris E .; Thoma Steven G .; Smith, Douglas M. (1994): prawo zmniejszenia zużycia energii wielkości ultradźwiękowy fragmentacji. Proszek Technologia 80, 1994. 253-263.
  • Zeiger Brad W .; Suslick Kenneth S. (2011): Sonofragementation z kryształów molekularnych. Journal oft on Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego. 2011.

Kontakt / Poproś o więcej informacji

Porozmawiaj z nami o swoich wymagań technologicznych. My polecamy najbardziej odpowiednie parametry konfiguracyjne i przetwarzania dla danego projektu.





Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.



Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot" (Kliknij, aby powiększyć!)

Sonotrody ultradźwiękowej przesyłania fal dźwiękowych w cieczy. Zaparowanie pod powierzchnią sonotrody wskazuje hot spot kawitacyjny powierzchnia.