Dispersão de nanopartículas confiáveis para aplicações industriais

A ultrassônica de alta potência pode separar aglomerados de partículas eficientes e confiáveis e até mesmo desintegrar partículas primárias. Devido ao seu desempenho de dispersão de alto desempenho, os ultrassononicadores do tipo sonda são usados como método preferido para criar suspensões de nanopartículas homogêneas.

Dispersão de nanopartículas confiáveis por ultrassônica

Ultrasonic dispersion is highly efficient in dispersing and deagglomerating nanoparticles.Muitas indústrias exigem a preparação de suspensões, que são nanopartículas carregadas. Nanopartículas são sólidos com tamanho de partícula inferior a 100nm. Devido ao tamanho da partícula minúscula, as nanopartículas expressam propriedades únicas como resistência excepcional, dureza, características ópticas, ductilidade, resistência uv, condutividade, propriedades elétricas e eletromagnéticas (EM), anticorrosão, resistência ao risco e outras características extraordinárias.
O ultrassom de alta intensidade e baixa frequência cria cavitação acústica intensa, que é caracterizada por condições extremas como forças de cisalhamento, diferenciais de pressão e temperatura muito altos e turbulências. Estas forças cavitacionais aceleram partículas causando colisões inter-partículas e, consequentemente, quebrando as partículas. Consequentemente, materiais nanoestruturados com uma curva estreita de tamanho de partícula e uma distribuição uniforme são obtidos.
O equipamento de dispersão ultrassônica é adequado para tratar qualquer tipo de nanomateriais em água e solventes orgânicos, com viscosidades baixas a muito altas.

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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.

Instalação industrial de dispersores ultrassônicos (2x UIP1000hdT) para o processamento de nanopartículas e nanotubos no modo contínuo em linha.

Dispersão Ultrassônica é adequada para

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

  • partículas ultrafinas
  • nanotubos
  • nanocristais
  • nanocompósitos
  • nanofibras
  • pontos quânticos
  • nanoplatas, nanofolhas
  • nanorods, nanofios
  • Nanoestruturas 2D e 3D

Dispersão Ultrassônica de Nanotubos de Carbono

Dispersores ultrassônicos são amplamente utilizados com o propósito de dispersar nanotubos de carbono (CNTs). A sonication é um método confiável para desembaraçar e dispersar nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs), bem como nanotubos de carbono multi-paredes (MWCNTs). Por exemplo, a fim de produzir um polímero termoplástico altamente condutor, alta pureza (> 95%) Nanocimô® 3100 (MWCNTs; diâmetro externo 9,5 nm; pureza 95 +%) foram ultrasonicamente dispersos com o Hielscher UP200S por 30min. O Nanocil ultrasonicamente disperso® 3100 MWCNTs com uma concentração de 1% w/w na resina epóxi mostrou condutividade superior de aproximadamente 1,5 × 10-2 S /m.

Dispersão Ultrassônica de Nanopartículas de Níquel

As nanopartículas de níquel podem ser produzidas com sucesso através da síntese de redução de hidrazina ultrasonicamente. A rota de síntese de redução de hidrazina permite que o TP prepare nanopartículas de níquel metálico puro com forma esférica pela redução química do cloreto de níquel com hidrazina. O grupo de pesquisa da Adám demonstrou que a ultrassonização – usando o Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – foi capaz de manter um tamanho cristalino primário médio (7-8 nm) independentemente da temperatura aplicada, enquanto o uso de períodos de sonicação intenso e mais curto poderia reduzir os diâmetros solvodinâmicos das partículas secundárias e agregadas de 710 nm para 190 nm na ausência de qualquer surfactante. A maior acidez e atividade catalítica foram medidas para as nanopartículas preparadas por leve (potência de saída de 30 W) e tratamento contínuo de ultrassom. O comportamento catalítico das nanopartículas foi testado em uma reação de acoplamento cruzado suzuki-Miyaura sobre cinco amostras preparadas nas formas convencionais, bem como nas formas ultrassônicas. Os catalisadores ultrasonicamente preparados geralmente tiveram melhor desempenho, e a maior atividade catalítica foi medida sobre as nanopartículas preparadas sob sonicação contínua de baixa potência (30 W).
O tratamento do ultrassom teve efeitos cruciais na tendência de agregação das nanopartículas: a influência desfragmentação dos vazios de cavitação destruída com a transferência de massa vigorosa poderia superar a eletrostática atraente dos vazios de cavitação destruídos com a transferência vigorosa de massa poderia superar as atraentes forças eletrostáticas e van der Waals entre as partículas.
(cf. 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.

A SonoStation – Sistema de dispersão ultrassônica com um agitador, tanque e bomba. O SonoStation é uma configuração confortável pronta para sonicato para volumes médios e maiores

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Síntese Ultrassônica de Nanopartículas Wollastonita

Wollastonite é um mineral inossilicado de cálcio com a fórmula química CaSiO3 Wollastonite é amplamente utilizado como componente para a produção de cimento, vidro, tijolo e telhas na indústria da construção civil, como fluxo na fundição de aço, bem como um aditivo na fabricação de revestimentos e tintas. Por exemplo, wollastonite fornece reforço, endurecimento, baixa absorção de óleo e outras melhorias. Para obter excelentes propriedades de reforço do wollastonita, a desagressão nano-escala e a dispersão uniforme são essenciais.
Dordane e Doroodmand (2021) demonstraram em seus estudos que a dispersão ultrassônica é um fator muito importante que infliu o tamanho e a morfologia das nanopartículas wollastonitas significativamente. Para avaliar a contribuição da sônica na nano-dispersão wollastonita, a equipe de pesquisa sintetizou nanopartículas wollastonitas com e sem a aplicação de ultrassônicos de alta potência. Para seus ensaios de sônicação, os pesquisadores usaram o processador ultrassônico UP200H (Hielscher Ultrasonics) com uma frequência de 24 kHz para 45,0 min. Os resultados da nano-dispersão ultrassônica são mostrados no SEM de alta resolução abaixo. A imagem SEM mostra claramente que a amostra de wollastonita antes do tratamento ultrassônico é aglomerada e agregada; após a sônica com o ultrassônico UP200H o tamanho médio das partículas wollastonitas é de aproximadamente 10nm. O estudo demonstra que a dispersão ultrassônica é uma técnica confiável e eficiente para sintetizar nanopartículas wollastonitas. O tamanho médio da nanopartícula pode ser controlado ajustando os parâmetros de processamento ultrassônico.
(cf. Dordane e Doroodmand, 2021)

Ultrasonically prepared nanoparticles of wollastonite.

Imagens SEM das nanopartículas wollastonita (A) antes e (B) após a ultrassonização usando o Ultrasonic UP200H Processor por 45,0 min.
Estudo e foto: ©Dordane e Doroodmand, 2021.

Dispersão de Nanofiller Ultrassônico

A sônicação é um método versátil para dispersar e desagglomerar nanofillers nos líquidos e chorumes, por exemplo, polímeros, resinas epóxis, endurecedores, termoplásticos etc. Portanto, a sonificação é amplamente utilizada como um método de dispersão altamente eficiente em R&D e produção industrial.
Zanghellini et al. (2021) investigaram a técnica de dispersão ultrassônica para nanofiladores em resina epóxi. Ele poderia demonstrar que a sônica era capaz de dispersar pequenas e altas concentrações de nanofiladores em uma matriz de polímeros.
Comparando várias formulações, o CNT oxidado de 0,5% mostrou os melhores resultados de todas as amostras sonicadas, revelando distribuições de tamanho da maioria dos aglomerados em uma faixa comparável a três amostras produzidas por moinhos de rolo, uma boa ligação ao endurecedor, a formação de uma rede de percolação dentro da dispersão, que aponta para a estabilidade contra a sedimentação e, portanto, uma estabilidade adequada a longo prazo. Maiores quantidades de preenchimento apresentaram bons resultados semelhantes, mas também a formação de redes internas mais pronunciadas, bem como aglomerações um pouco maiores. Até mesmo as nanofibras de carbono (CNF) poderiam ser dispersadas com sucesso através da sônicação. A dispersão direta dos EUA de nanofiladores nos sistemas de endurecimento sem solventes adicionais foi alcançada com sucesso, podendo, portanto, ser vista como um método aplicável para uma dispersão simples e direta com o potencial de uso industrial. (cf. Zanghellini et al., 2021)

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

Comparação de diferentes nanofiladores dispersos no endurecedor usando ultrassônica do tipo sonda): (a) nanofibra de carbono de 0,5 wt% (CNF); b 0,5 wt% CNToxid; c Nanotubo de carbono de 0,5 wt% (CNT); d 0,5 wt% CNT semi-dispersa.
Estudo e imagem: ©Zanghellini et al., 2021

Dispersão Ultrassônica de Nanopartículas – Cientificamente Comprovado para Superioridade

Pesquisas mostram em inúmeros estudos sofisticados que a dispersão ultrassônica é uma das técnicas superiores para desagglomerar e distribuir nanopartículas mesmo em alta concentração em líquidos. Por exemplo, Vikash (2020) investigou a dispersão de altas cargas de nano-sílica em líquidos viscosos usando o dispersor ultrassônico Hielscher UP400S. Em seu estudo, ele chega à conclusão de que "a dispersão estável e uniforme de nanopartículas pode ser alcançada usando um dispositivo de ultra-sonicação em alta carga sólida em líquidos viscosos". [Vikash, 2020]

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Os dispersores do Hielscher Ultrasonics são usados com sucesso para:

  • Dispersão
  • deagglomerating
  • Desintegração / Fresagem
  • redução de tamanho de partícula
  • Síntese de nanopartículas e precipitação
  • Funcionalização de superfície
  • Modificação de partículas

Processadores ultrassônicos de alto desempenho para dispersão de nanopartículas

Controle preciso sobre os parâmetros do processo ultrassônico por Hielscher Ultrasonics' software inteligenteHielscher Ultrasonics é seu fornecedor confiável para equipamentos ultrassônicos confiáveis de alto desempenho, desde laboratório e piloto até sistemas industriais completos. Hielscher Ultrasonics’ os dispositivos possuem hardware sofisticado, software inteligente e excelente simpatia pelo usuário – projetado e fabricado na Alemanha. As robustas máquinas ultrassônicas de Hielscher para dispersão, desagresso, síntese de nanopartículas e funcionalização podem ser operadas 24/7/365 sob carga total. Dependendo do seu processo e da sua instalação de produção, nossos ultrassonicadores podem ser executados em lote ou modo contínuo em linha. Vários acessórios como sonotrodes (sondas ultrassônicas), chifres de reforço, células de fluxo e reatores estão prontamente disponíveis.
Entre em contato conosco agora para obter mais informações técnicas, estudos científicos, protocolos e uma citação para nossos sistemas ultrassônicos de nano-dispersão! Nossa equipe bem treinada e experiente ficará feliz em discutir sua nano-aplicação com você!

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

Contate-Nos! / Pergunte-nos!

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Por favor, use o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre processadores ultrassônicos, aplicativos e preço. Ficaremos felizes em discutir seu processo com você e oferecer-lhe um sistema ultrassônico atendendo aos seus requisitos!









Por favor, note que o nosso Política de Privacidade.


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

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



Literatura / Referências


Fatos, vale a pena conhecer

O que são materiais nanoestruturados?

Uma nanoestrutura é definida quando pelo menos uma dimensão de um sistema é inferior a 100nm. Com outras palavras, uma nanoestrutura é uma estrutura caracterizada pelo seu tamanho intermediário entre escala microscópica e molecular. Para descrever adequadamente uma diferenciação de nanoestruturas, é necessário diferenciar entre o número de dimensões no volume de um objeto que estão na nanoescala.
Abaixo, você pode encontrar alguns termos importantes que refletem características específicas de materiais nanoestrusos:
Nanoescala: Aproximadamente 1 a 100 nm de tamanho.
Nanomaterial: Material com qualquer estrutura interna ou externa na dimensão nanoescala. Os termos nanopartícula e partícula ultrafina (UFP) são frequentemente usados sinônimo, embora partículas ultrafinas possam ter um tamanho de partículas que atinge a faixa de micromímetros.
Nano-objeto: Material que possui uma ou mais dimensões nanoescala periféricas. Nanopartícula: Nano-objeto com três dimensões de nanoescala externa
Nanofibra: Quando duas dimensões de nanoescala exterior semelhantes e uma terceira dimensão maior estão presentes em um nanomaterial, é referido como nanofibra.
Nanocomposto: Estrutura multifásica com pelo menos uma fase na dimensão nanoescala.
Nanoestrutura: Composição de partes constituintes interconectadas na região nanoescala.
Materiais nanoestruturados: Materiais contendo nanoestrutura interna ou superficial.
(cf. 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.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.