Homogenizatory ultradźwiękowe do deaglomeracji nanomateriałów

W dzisiejszym szybko zmieniającym się krajobrazie nauki o materiałach, sonikatory Hielscher wyróżniają się niezrównaną precyzją deaglomeracji nanomateriałów w zlewkach laboratoryjnych i na skalę produkcyjną. Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher umożliwiają badaczom i inżynierom przesuwanie granic tego, co jest możliwe w zastosowaniach nanotechnologicznych.

Deaglomeracja nanomateriałów: Wyzwania i rozwiązania Hielschera

Preparaty nanomateriałowe w skali laboratoryjnej lub przemysłowej często napotykają problem aglomeracji. Sonikatory Hielscher rozwiązują ten problem poprzez kawitację ultradźwiękową o wysokiej intensywności, zapewniając skuteczną deaglomerację i dyspersję cząstek. Na przykład, w formułowaniu materiałów wzmocnionych nanorurkami węglowymi, sonikatory Hielscher odegrały kluczową rolę w rozbijaniu splątanych wiązek, poprawiając w ten sposób ich właściwości elektryczne i mechaniczne.

Ultradźwiękowa deaglomeracja nanomateriałów wytwarza jednorodne, wąskie rozkłady wielkości cząstek.

Przewodnik krok po kroku po skutecznej dyspersji i deaglomeracji nanomateriałów

  1. Wybierz swój Sonicator: W oparciu o wymagania dotyczące objętości i lepkości, należy wybrać model sonikatora Hielscher odpowiedni do danego zastosowania. Z przyjemnością pomożemy. Prosimy o kontakt w sprawie wymagań!
  2. Przygotowanie próbki: Wymieszaj nanomateriał w odpowiednim rozpuszczalniku lub płynie.
  3. Ustawianie parametrów sonikacji: Dostosuj amplitudę i ustawienia impulsu w oparciu o wrażliwość materiału i pożądane rezultaty. Zapytaj nas o zalecenia i protokoły deaglomeracji!
  4. Monitorowanie procesu: Stosuj okresowe pobieranie próbek w celu oceny skuteczności deaglomeracji i dostosuj parametry w razie potrzeby.
  5. Obsługa po sonikacji: Zapewnić stabilizację dyspersji za pomocą odpowiednich środków powierzchniowo czynnych lub przez natychmiastowe użycie w aplikacji.
Sonikacja ma ugruntowaną pozycję w deaglomeracji i funkcjonalizacji nanocząstek termoprzewodzących, a także w produkcji stabilnych, wysokowydajnych nanofluidów do zastosowań chłodniczych.

Deaglomeracja ultradźwiękowa nanorurek węglowych (CNT) w glikolu polietylenowym (PEG)

Miniatura wideo

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Często zadawane pytania dotyczące dezaglomeracji nanomateriałów (FAQ)

  • Dlaczego nanocząstki aglomerują?

    Nanocząstki mają tendencję do aglomeracji ze względu na ich wysoki stosunek powierzchni do objętości, co prowadzi do znacznego wzrostu energii powierzchniowej. Ta wysoka energia powierzchniowa skutkuje nieodłączną tendencją cząstek do zmniejszania powierzchni wystawionej na działanie otaczającego medium, co prowadzi do ich łączenia się i tworzenia klastrów. Zjawisko to jest napędzane głównie przez siły van der Waalsa, oddziaływania elektrostatyczne, a w niektórych przypadkach siły magnetyczne, jeśli cząstki mają właściwości magnetyczne. Aglomeracja może być szkodliwa dla unikalnych właściwości nanocząstek, takich jak ich reaktywność, właściwości mechaniczne i właściwości optyczne.

  • Co sprawia, że nanocząsteczki nie sklejają się ze sobą?

    Zapobieganie sklejaniu się nanocząstek polega na przezwyciężaniu wewnętrznych sił, które powodują aglomerację. Zazwyczaj osiąga się to poprzez strategie modyfikacji powierzchni, które wprowadzają stabilizację steryczną lub elektrostatyczną. Stabilizacja steryczna polega na przyłączeniu polimerów lub środków powierzchniowo czynnych do powierzchni nanocząstek, tworząc fizyczną barierę, która zapobiega zbliżaniu się i agregacji. Stabilizacja elektrostatyczna, z drugiej strony, jest osiągana poprzez powlekanie nanocząstek naładowanymi cząsteczkami lub jonami, które nadają ten sam ładunek wszystkim cząsteczkom, powodując wzajemne odpychanie. Metody te mogą skutecznie przeciwdziałać siłom van der Waalsa i innym siłom przyciągania, utrzymując nanocząstki w stabilnym stanie rozproszenia. Ultradźwięki wspomagają stabilizację steryczną lub elektrostatyczną.

  • Jak możemy zapobiec aglomeracji nanocząstek?

    Zapobieganie aglomeracji nanocząstek wymaga wieloaspektowego podejścia, obejmującego dobre techniki dyspersji, takie jak sonikacja, odpowiedni dobór medium dyspersyjnego i stosowanie środków stabilizujących. Ultradźwiękowe mieszanie z wysokim ścinaniem jest bardziej skuteczne w rozpraszaniu nanocząstek i rozbijaniu aglomeratów niż staromodne młyny kulowe. Wybór odpowiedniego medium dyspersyjnego ma kluczowe znaczenie, ponieważ musi ono być kompatybilne zarówno z nanocząstkami, jak i stosowanymi środkami stabilizującymi. Środki powierzchniowo czynne, polimery lub powłoki ochronne mogą być nakładane na nanocząstki w celu zapewnienia odpychania sterycznego lub elektrostatycznego, stabilizując w ten sposób dyspersję i zapobiegając aglomeracji.

  • Jak możemy deaglomerować nanomateriały?

    Zmniejszenie aglomeracji nanomateriałów można osiągnąć poprzez zastosowanie energii ultradźwiękowej (sonikacji), która generuje pęcherzyki kawitacyjne w ciekłym medium. Upadek tych pęcherzyków wytwarza intensywne lokalne ciepło, wysokie ciśnienie i silne siły ścinające, które mogą rozbijać skupiska nanocząstek. Na skuteczność sonikacji w deaglomeracji nanocząstek mają wpływ takie czynniki, jak moc sonikacji, czas trwania oraz właściwości fizyczne i chemiczne nanocząstek i medium.

  • Jaka jest różnica między aglomeratem a agregatem?

    Różnica między aglomeratami i agregatami polega na sile wiązań cząstek i naturze ich powstawania. Aglomeraty to skupiska cząstek utrzymywanych razem przez stosunkowo słabe siły, takie jak siły van der Waalsa lub wiązania wodorowe, i często można je ponownie rozproszyć na pojedyncze cząstki za pomocą sił mechanicznych, takich jak mieszanie, wytrząsanie lub sonikacja. Agregaty składają się jednak z cząstek, które są połączone ze sobą silnymi siłami, takimi jak wiązania kowalencyjne, co powoduje trwałe połączenie, które jest znacznie trudniejsze do rozbicia. Sonikatory Hielscher zapewniają intensywne ścinanie, które może rozbijać agregaty cząstek.

  • Jaka jest różnica między koalescencją a aglomeracją?

    Koalescencja i aglomeracja odnoszą się do łączenia się cząstek, ale dotyczą różnych procesów. Koalescencja to proces, w którym dwie lub więcej kropel lub cząstek łączy się, tworząc jedną całość, często obejmującą fuzję ich powierzchni i zawartości wewnętrznej, co prowadzi do trwałego połączenia. Proces ten jest powszechny w emulsjach, w których kropelki łączą się, aby obniżyć ogólną energię powierzchniową systemu. Z kolei aglomeracja zazwyczaj obejmuje cząstki stałe łączące się w klastry za pomocą słabszych sił, takich jak siły van der Waalsa lub oddziaływania elektrostatyczne, bez łączenia ich wewnętrznych struktur. W przeciwieństwie do koalescencji, aglomerowane cząstki można często rozdzielić z powrotem na poszczególne składniki w odpowiednich warunkach.

  • Jak rozbijać aglomeraty nanomateriałów?

    Rozbijanie aglomeratów polega na zastosowaniu sił mechanicznych w celu przezwyciężenia sił utrzymujących cząstki razem. Techniki te obejmują mieszanie przy wysokim ścinaniu, mielenie i ultradźwięki. Ultradźwięki są najskuteczniejszą technologią deaglomeracji nanocząstek, ponieważ wytwarzana przez nie kawitacja generuje intensywne lokalne siły ścinające, które mogą oddzielać cząstki związane słabymi siłami.

  • Co sonikacja robi z nanocząsteczkami?

    Sonikacja stosuje fale ultradźwiękowe o wysokiej częstotliwości do próbki, powodując szybkie wibracje i tworzenie się pęcherzyków kawitacyjnych w ciekłym medium. Implozja tych pęcherzyków generuje intensywne lokalne ciepło, wysokie ciśnienie i siły ścinające. W przypadku nanocząstek sonikatory Hielschera skutecznie rozpraszają cząstki, rozbijając aglomeraty i zapobiegając ponownej aglomeracji poprzez wkład energii, który pokonuje przyciągające siły międzycząsteczkowe. Proces ten jest niezbędny do uzyskania jednolitych rozkładów wielkości cząstek i poprawy właściwości materiału do różnych zastosowań.

  • Jakie są metody dyspersji nanocząstek?

    Metody deaglomeracji i dyspersji nanocząstek można podzielić na procesy mechaniczne, chemiczne i fizyczne. Ultradźwięki są bardzo skuteczną metodą mechaniczną, która fizycznie oddziela cząstki. Sonikatory Hielschera są preferowane ze względu na ich wydajność, skalowalność, zdolność do osiągania drobnych dyspersji oraz możliwość zastosowania w szerokim zakresie materiałów i rozpuszczalników w dowolnej skali. Co najważniejsze, sonikatory Hielschera pozwalają na liniowe skalowanie procesu bez kompromisów. Z drugiej strony, metody chemiczne obejmują stosowanie środków powierzchniowo czynnych, polimerów lub innych substancji chemicznych, które adsorbują się na powierzchniach cząstek, zapewniając odpychanie steryczne lub elektrostatyczne. Metody fizyczne mogą obejmować zmianę właściwości medium, takich jak pH lub siła jonowa, w celu poprawy stabilności dyspersji. Ultradźwięki mogą wspomagać chemiczną dyspersję nanomateriałów.

  • Na czym polega metoda sonikacji w syntezie nanocząstek?

    Metoda sonikacji do syntezy nanocząstek polega na wykorzystaniu energii ultradźwiękowej w celu ułatwienia lub wzmocnienia reakcji chemicznych, które prowadzą do powstawania nanocząstek. Może to nastąpić w procesie kawitacji, który generuje zlokalizowane gorące punkty o ekstremalnej temperaturze i ciśnieniu, promując kinetykę reakcji i wpływając na zarodkowanie i wzrost nanocząstek. Sonikacja może pomóc kontrolować rozmiar, kształt i rozkład cząstek, co czyni ją wszechstronnym narzędziem w syntezie nanocząstek o pożądanych właściwościach.

  • Jakie są dwa rodzaje metod sonikacji?

    Dwa główne rodzaje metod sonikacji to sonikacja sondy wsadowej i sonikacja sondy liniowej. Sonikacja sondy wsadowej polega na umieszczeniu sondy ultradźwiękowej w zawiesinie nanomateriału. Z drugiej strony sonikacja sondy inline polega na pompowaniu zawiesiny nanomateriałów przez reaktor ultradźwiękowy, w którym sonda sonikacyjna zapewnia intensywną i zlokalizowaną energię ultradźwiękową. Ta ostatnia metoda jest bardziej skuteczna w przetwarzaniu większych ilości w produkcji i jest szeroko stosowana w dyspersji i deaglomeracji nanocząstek na skalę produkcyjną.

  • Jak długo trwa sonikacja nanocząstek?

    Czas sonikacji nanocząstek różni się znacznie w zależności od materiału, początkowego stanu aglomeracji, stężenia próbki i pożądanych właściwości końcowych. Zazwyczaj czas sonikacji może wynosić od kilku sekund do kilku godzin. Optymalizacja czasu sonikacji ma kluczowe znaczenie, ponieważ niedostateczna sonikacja może pozostawić aglomeraty nienaruszone, podczas gdy nadmierna sonikacja może prowadzić do fragmentacji cząstek lub niepożądanych reakcji chemicznych. Testy empiryczne w kontrolowanych warunkach są często niezbędne do określenia optymalnego czasu trwania sonikacji dla konkretnego zastosowania.

  • Jak czas sonikacji wpływa na wielkość cząstek?

    Czas sonikacji bezpośrednio wpływa na wielkość i rozkład cząstek. Początkowo zwiększona sonikacja prowadzi do zmniejszenia wielkości cząstek z powodu rozpadu aglomeratów. Jednak po przekroczeniu pewnego punktu, długotrwała sonikacja może nie zmniejszyć znacząco wielkości cząstek, a nawet może wywołać zmiany strukturalne w cząstkach. Znalezienie optymalnego czasu sonikacji jest niezbędne do osiągnięcia pożądanego rozkładu wielkości cząstek bez narażania integralności materiału.

  • Czy sonikacja rozbija cząsteczki?

    Sonikacja może rozbijać cząsteczki, ale efekt ten w dużym stopniu zależy od struktury cząsteczki i warunków sonikacji. Sonikacja o wysokiej intensywności może powodować rozerwanie wiązań w cząsteczkach, prowadząc do fragmentacji lub rozkładu chemicznego. Efekt ten jest wykorzystywany w sonochemii do promowania reakcji chemicznych poprzez tworzenie wolnych rodników. Jednak w przypadku większości zastosowań obejmujących dyspersję nanocząstek, parametry sonikacji są zoptymalizowane w celu uniknięcia pękania cząsteczek przy jednoczesnym osiągnięciu skutecznej deaglomeracji i dyspersji.

  • Jak oddzielić nanocząstki od roztworów?

    Oddzielanie nanocząstek od roztworów można osiągnąć za pomocą różnych metod, w tym wirowania, filtracji i wytrącania. Wirowanie wykorzystuje siłę odśrodkową do oddzielenia cząstek na podstawie ich wielkości i gęstości, podczas gdy ultrafiltracja polega na przepuszczeniu roztworu przez membranę o rozmiarach porów, które zatrzymują nanocząstki. Wytrącanie można wywołać poprzez zmianę właściwości rozpuszczalnika, takich jak pH lub siła jonowa, powodując aglomerację i osadzanie się nanocząstek. Wybór metody separacji zależy od nanocząstek’ właściwości fizyczne i chemiczne, a także wymagania dotyczące późniejszego przetwarzania lub analizy.

Sonikator Hielscher UP400St deaglomeruje nanomateriały

Sonikator Hielscher UP400St do deaglomeracji nanomateriałów

Badania materiałowe z Hielscher Ultrasonics

Sonikatory Hielscher są niezbędnym narzędziem w badaniach i zastosowaniach nanomateriałów. Stawiając czoła wyzwaniom związanym z deaglomeracją nanomateriałów i oferując praktyczne, praktyczne rozwiązania, staramy się być źródłem najnowocześniejszych badań w dziedzinie materiałoznawstwa.

Skontaktuj się z nami już dziś, aby dowiedzieć się, w jaki sposób nasza technologia sonikacji może zrewolucjonizować zastosowania nanomateriałów.

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.




Popularne nanomateriały wymagające deaglomeracji

W badaniach materiałowych deaglomeracja nanomateriałów jest kluczem do optymalizacji właściwości nanomateriałów do różnych zastosowań. Ultradźwiękowa deaglomeracja i dyspersja tych nanomateriałów jest podstawą postępu w dziedzinie nauki i przemysłu, zapewniając ich wydajność w różnych zastosowaniach.

  1. nanorurki węglowe (CNTs): Stosowany w nanokompozytach, elektronice i urządzeniach do magazynowania energii ze względu na wyjątkowe właściwości mechaniczne, elektryczne i termiczne.
  2. Nanocząstki tlenków metali: Obejmuje dwutlenek tytanu, tlenek cynku i tlenek żelaza, kluczowe w katalizie, fotowoltaice i jako środki przeciwdrobnoustrojowe.
  3. Grafen i tlenek grafenu: Do farb przewodzących, elastycznej elektroniki i materiałów kompozytowych, gdzie deaglomeracja zapewnia wykorzystanie ich właściwości.
  4. Nanocząstki srebra (AgNPs): Stosowane w powłokach, tekstyliach i urządzeniach medycznych ze względu na ich właściwości przeciwdrobnoustrojowe, wymagające jednolitej dyspersji.
  5. Nanocząstki złota (AuNPs): Używane w dostarczaniu leków, katalizie i biosensingu ze względu na ich unikalne właściwości optyczne.
  6. nanocząstki krzemionki: Dodatki do kosmetyków, produktów spożywczych i polimerów poprawiające trwałość i funkcjonalność.
  7. Nanocząstki ceramiczne: Stosowany w powłokach, elektronice i urządzeniach biomedycznych w celu poprawy właściwości, takich jak twardość i przewodność.
  8. nanocząsteczki polimerowe: Zaprojektowany do systemów dostarczania leków, wymagających deaglomeracji w celu zapewnienia stałego tempa uwalniania leku.
  9. Nanocząstki magnetyczne: Takie jak nanocząstki tlenku żelaza stosowane w środkach kontrastowych MRI i leczeniu raka, wymagające skutecznej deaglomeracji w celu uzyskania pożądanych właściwości magnetycznych.

 

W tym filmie pokazujemy niezwykłą skuteczność sonikatora UP200Ht rozpraszającego proszek węglowy w wodzie. Zobacz, jak szybko ultradźwięki pokonują siły przyciągania między cząstkami i mieszają trudny do wymieszania proszek węglowy z wodą. Ze względu na wyjątkową moc mieszania, sonikacja jest powszechnie stosowana do wytwarzania jednorodnych nanodyspersji sadzy, C65, fulerenów C60 i nanorurek węglowych (CNT) w przemyśle, materiałoznawstwie i nanotechnologii.

Ultradźwiękowe rozpraszanie materiałów węglowych za pomocą sondy ultradźwiękowej UP200Ht

Miniatura wideo

 

Chętnie porozmawiamy o Państwa procesie.

Skontaktujmy się.