Ultradźwiękowe usuwanie aglomeracji nanocząstek krzemionki

Nanocząstki krzemionki, takie jak zmatowiona krzemionka (np. Aerosil), są szeroko stosowanym dodatkiem w różnych gałęziach przemysłu. W celu uzyskania w pełni funkcjonalnej nanokrzemionki o pożądanych właściwościach materiałowych, nanocząstki krzemionki muszą zostać zdezaglomerowane i rozprowadzone jako cząstki pojedyncze. Udowodniono, że aglomeracja ultradźwiękowa jest wysoce wydajną i niezawodną techniką równomiernego rozprowadzania nanokrzemionki w postaci pojedynczych cząstek w zawiesinie.

Nanokrzemionka – Charakterystyka i zastosowania

Silica powder with a beaker of water before ultrasonic dispersion.Krzemionka (SiC2), a w szczególności nanocząstki krzemionki (Si-NPs) są powszechnymi dodatkami w wielu gałęziach przemysłu. Nanorozmiarowe cząstki krzemionki mają bardzo dużą powierzchnię i wyrażają unikalne właściwości cząstek, które są wykorzystywane w wielu branżach do różnych celów. Na przykład, unikalne właściwości materiałowe nanocząstek SiO2 są stosowane do wzmacniania (nano)kompozytów, betonu i innych materiałów. Przykładem są powłoki na bazie nanokrzemionki, które oferują właściwości ognioodporne lub szkło pokryte nanokrzemionką, które dzięki temu zyskuje właściwości antyrefleksyjne. W przemyśle budowlanym i konstrukcyjnym, opary krzemionkowe (mikrokrzemionka) i nanokrzemionka są stosowane jako materiały silnie pucolanowe, które są wykorzystywane do poprawy urabialności, jak również właściwości mechanicznych i wytrzymałościowych betonu. Kiedy porównuje się opary krzemionkowe i nanokrzemionkę, okazuje się, że nanostrukturalny SiO2 pucolan jest bardziej aktywny na wczesnym etapie niż opiłki krzemionkowe, ponieważ nanokrzemionka oferuje znacznie większą powierzchnię właściwą i rozdrobnienie. Większa powierzchnia oferuje więcej miejsc do reakcji z betonem i przyczynia się w szczególności do poprawy mikrostruktury betonu poprzez działanie jako jądro. Przepuszczalność gazów, wskaźnik trwałości betonu, jest lepsza w betonie wzmocnionym nanokrzemionką w porównaniu z betonem zawierającym tradycyjny opał krzemionkowy.
W biomedycynie i naukach przyrodniczych, SiO2 Nanocząstki są szeroko badane pod kątem różnych zastosowań, ponieważ wysoka powierzchnia, doskonała biokompatybilność i zmienna wielkość porów nanokrzemionki oferuje szeroki zakres nowych zastosowań, w tym dostarczanie leków i teranostykę.

Ultrasonication is a highly efficient and reliable technique for the deagglomeration and dispersion of nano-silica.

Wykres przedstawia rozkład wielkości cząstek nanokrzemionki przed (zielona krzywa) i po (czerwona krzywa) dyspersji ultradźwiękowej.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


The UIP2000hdT is a powerful ultrasonic disperser used for the deagglomeration of nano-silica with high solid loads.

Zawiesiny nanokrzemionkowe – przy niskich do bardzo wysokich obciążeniach stałych – można niezawodnie rozpraszać za pomocą ultradźwięków. Zdjęcie przedstawia UIP2000hdT w konfiguracji wsadowej.

Ultradźwiękowa deaglomeracja i dyspersja nanokrzemionki

Zasada działania ultradźwiękowej deaglomeracji i dyspersji opiera się na efektach generowanej ultradźwiękowo kawitacji, zwanej naukowo kawitacją akustyczną. Zastosowanie ultradźwięków o dużej mocy i niskiej częstotliwości w cieczach lub zawiesinach może wywołać kawitację akustyczną i tym samym ekstremalne warunki, które występują lokalnie jako bardzo wysokie ciśnienia i temperatury oraz mikrostrumieniowanie ze strumieniami cieczy o prędkości do 280 m/s. Te intensywne fizyczne i mechaniczne efekty kawitacji ultradźwiękowej powodują erozję na powierzchni cząstek, jak również rozpad cząstek w wyniku zderzeń międzycząsteczkowych. Te intensywne siły kawitacji ultradźwiękowej / akustycznej sprawiają, że sonikacja jest wysoce efektywną i niezawodną metodą deaglomeracji i dyspersji cząstek o rozmiarach nano, takich jak nanokrzemionka, nanorurki i inne nano materiały.

Ultrasonic deagglomeration and dispersion of nano-silica results in uniformly distributed SiO2 nanoparticles

Rozkład wielkości cząstek ultradźwiękowo deaglomerowanej nanokrzemionki (przy użyciu ultradźwiękowca Hielscher UP400St) w wodzie zawierającej (a) 1% mas., (b) 2% mas., (c) 5% mas. i (d) 10% mas. Aerosilu 200 w różnych odstępach czasu.
Badania i wykresy: Vikash 2020.

Ultradźwiękowa obróbka krzemionki o wysokim stężeniu substancji stałych i w cieczach lepkich

Dyspergowanie nanocząstek przy niskich stężeniach jest już dużym wyzwaniem, ponieważ trzeba pokonać siły wiązań chemicznych, takie jak wiązania jonowe, kowalencyjne, wodorowe i oddziaływania van der Waalsa. Wraz ze wzrostem stężenia nanocząstek, np. cząstek nanokrzemionki, znacznie wzrasta również oddziaływanie chemiczne pomiędzy nanocząstkami. Oznacza to, że w celu uzyskania dobrych, długotrwałych i stabilnych wyników dyspersji niezbędna jest wydajna technika dyspersji. Dyspergatory ultradźwiękowe są stosowane jako niezawodna i wysoce skuteczna metoda dyspersji, która z łatwością może przetwarzać zawiesiny o wysokiej lepkości, a nawet pasty o bardzo wysokiej koncentracji substancji stałych. Zdolność do przetwarzania zawiesin z dużą zawartością nanocząstek sprawia, że ultradźwięki stają się preferowaną technologią dyspergowania nano-materiałów.
Ultradźwiękowe urządzenia przemysłowe firmy Hielscher mogą przetwarzać Państwa zawiesinę lub pastę w reaktorze liniowym, jeśli tylko może być ona podawana za pomocą pompy.

Ultradźwiękowe wytwarzanie nanopłynów krzemionkowych

Modragon i wsp. (2012) przygotowali nanociecze krzemionkowe poprzez zdyspergowanie nanocząstek krzemionki w wodzie destylowanej stosując metodę ultradźwiękowiec sondowy UP400S. W celu wytworzenia stabilnych nanofluidów krzemionkowych o określonej zawartości części stałych (tj. 20%), o niskiej lepkości i podobnym zachowaniu w stanie ciekłym, zastosowano wysokoenergetyczną obróbkę sondą ultradźwiękową przez 5 minut, media zasadowe (wartości pH wyższe niż 7) oraz brak dodatku soli. W wyniku dyspersji ultradźwiękowej otrzymano nanofluidy o niskiej lepkości. Dzięki dobrej dyspersji uzyskanej za pomocą sonikacji, nanopłyny zachowywały się jak ciecz i w bardzo krótkim czasie można było przygotować je z 20% udziałem ciała stałego.
"Spośród wszystkich dostępnych metod dyspersji, dyspersja za pomocą sond ultradźwiękowych została potwierdzona jako najbardziej efektywna." (Modragon et al., 2012)
Petzold et al. (2009) doszli do tego samego wniosku w przypadku deaglomeracji proszku Aerosil, stwierdzając, że sonda ultradźwiękowa jest najbardziej efektywnym systemem dyspersji ze względu na wysoce skoncentrowaną energię.

Ultradźwiękowe nano-rozpraszanie za pomocą ultradźwiękowego urządzenia UP400ST

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowe urządzenia do dezaglomeracji i dyspersji nanocząstek krzemionki

Gdy nanokrzemionka jest używana w zastosowaniach przemysłowych, badaniach naukowych lub materiałoznawstwie, suchy proszek krzemionkowy musi zostać wprowadzony do fazy ciekłej. Dyspersja nanokrzemionki wymaga niezawodnej i skutecznej techniki dyspergowania, która zapewnia energię wystarczającą do deaglomeracji pojedynczych cząstek krzemionki. Ultradźwięki są dobrze znane jako potężne i niezawodne dyspergatory, dlatego są używane do deaglomeracji i rozprowadzania różnych materiałów, takich jak krzemionka, nanorurki, grafen, minerały i wiele innych materiałów homogenicznie do fazy ciekłej.

Firma Hielscher Ultrasonics projektuje, produkuje i dystrybuuje wysokowydajne dyspergatory ultradźwiękowe do wszelkich zastosowań w zakresie homogenizacji i deaglomeracji. W przypadku produkcji nano-dyspersji, precyzyjna kontrola sonikacji i niezawodna obróbka ultradźwiękowa zawiesiny nanocząstek są niezbędne do uzyskania produktów o wysokiej wydajności.
Procesory firmy Hielscher Ultrasonics dają Państwu pełną kontrolę nad wszystkimi ważnymi parametrami obróbki, takimi jak energia wejściowa, natężenie ultradźwięków, amplituda, ciśnienie, temperatura i czas retencji. W ten sposób można dopasować parametry do optymalnych warunków, co w konsekwencji prowadzi do wysokiej jakości nanodyspersji, np. zawiesin nanokrzemionki.
Dla każdej objętości / pojemności: Firma Hielscher oferuje ultradźwięki oraz szerokie portfolio akcesoriów. Pozwala to na skonfigurowanie idealnego systemu ultradźwiękowego dla Państwa aplikacji i wydajności produkcji. Od małych fiolek zawierających kilka mililitrów do strumieni o dużej objętości tysięcy galonów na godzinę - Hielscher oferuje odpowiednie rozwiązanie ultradźwiękowe dla Państwa procesu.
Solidność: Nasze systemy ultradźwiękowe są solidne i niezawodne. Wszystkie ultradźwiękowe urządzenia firmy Hielscher są przystosowane do pracy w trybie 24/7/365 i wymagają bardzo niewielkiej konserwacji.
Przyjazność dla użytkownika: Rozbudowane oprogramowanie naszych urządzeń ultradźwiękowych umożliwia wstępny wybór i zapis ustawień sonikacji w celu prostej i niezawodnej sonikacji. Intuicyjne menu jest łatwo dostępne za pomocą cyfrowego, kolorowego wyświetlacza dotykowego. Zdalne sterowanie przez przeglądarkę pozwala na obsługę i monitorowanie przez dowolną przeglądarkę internetową. Automatyczna rejestracja danych zapisuje parametry procesu każdej sonikacji na wbudowanej karcie SD.
Doskonała efektywność energetyczna: W porównaniu z alternatywnymi technologiami dyspersji, ultradźwiękowe urządzenia firmy Hielscher wyróżniają się wyjątkową wydajnością energetyczną i doskonałymi wynikami w zakresie rozkładu wielkości cząstek.

Ultrasonication excels the ultra-turrax in energy efficiency and particle size reduction of silica nanoparticles significantly.

Wykres pokazuje znaczącą przewagę ultradźwiękowej dyspersji krzemionki za pomocą urządzenia Hielscher UIP1000 w porównaniu z ultra-turraxem. Ultradźwięki wymagają mniej energii i pozwalają uzyskać drastycznie mniejszy rozmiar cząstek krzemionki.

Dlaczego Hielscher Ultrasonics?

  • wysoka wydajność
  • Najnowocześniejsza technologia
  • niezawodność & krzepkość
  • partia & na linii
  • dla każdej objętości – od małych fiolek do ładunków ciężarówek na godzinę
  • Naukowo udowodnione
  • inteligentne oprogramowanie
  • inteligentne funkcje (np. protokołowanie danych)
  • CIP (clean-in-place)

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




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.