Dezaglomerarea cu ultrasunete a nanoparticulelor de siliciu

Nanoparticulele de silice, ar fi siliciul fumuat (de exemplu Aerosil), sunt un aditiv utilizat pe scară largă în diverse industrii. Pentru a obține nanosilica complet funcțională cu caracteristicile materialelor dorite, nanoparticulele de silice trebuie deagglomerate și distribuite ca particule cu o singură dispersie. Dezaglomerarea cu ultrasunete sa dovedit a fi o tehnică extrem de eficientă și fiabilă pentru a distribui nanosilica uniform ca particule cu o singură dispersie într-o suspensie.

Nanosilica – Caracteristici și aplicații

Silica powder with a beaker of water before ultrasonic dispersion.Dioxid de siliciu (SiO2) și în special nanoparticulele de silice (Si-NPs) sunt aditivi comuni în multe industrii. Particulele de silice de dimensiuni nano oferă o suprafață foarte mare și exprimă caracteristici unice ale particulelor, care sunt utilizate în multe industrii în diverse scopuri. De exemplu, proprietățile materiale unice ale sio de dimensiuni nano2 pentru a consolida (nano)compozitele, betonul și alte materiale. Exemple sunt acoperirile pe bază de nanosilica care oferă proprietăți ignifuge sau sticlă acoperită cu nanosilica care capătă astfel proprietăți antireflective. În industria construcțiilor și construcțiilor, fumul de silice (microsilica) și nanosilica sunt utilizate ca material foarte pozzolanic, care este utilizat pentru a spori capacitatea de lucru, precum și proprietățile mecanice și durabilitate ale betonului. Atunci când se compară fumul de silice și nanosilica,2 pozzolan este mai activ în stadiu incipient decât fumul de silice, deoarece nanosilica oferă o suprafață specifică semnificativ mai mare și finețe. Suprafața mai mare oferă mai multe locuri pentru a reacționa cu betonul și contribuie în mod specific la o microstructură îmbunătățită din beton, acționând ca un nucleu. Permeabilitatea la gaz, un indicator pentru durabilitatea betonului, este îmbunătățită în betonul care este armat cu nano-silice în comparație cu betonul care conține fum tradițional de silice.
În biomedicină și știința vieții, SiO2 nanoparticulele sunt investigate pe scară largă pentru diferite aplicații, deoarece suprafața înaltă, biocompatibilitatea excelentă și dimensiunea porilor tunabili ai nanosilica oferă o gamă largă de aplicații noi, inclusiv livrarea de medicamente și theranostics.

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

Graficul arată distribuția dimensiunii particulelor de nano-silice înainte (curba verde) și după (curba roșie) dispersia cu ultrasunete.

Cerere de informatie





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

Suspensii de nano-silice – cu sarcini solide mici până la foarte mari – pot fi dispersate în mod fiabil folosind ultrasonication. Imaginea afișează UIP2000hdT într-o configurare de lot.

Dezaglomerarea cu ultrasunete și dispersia nano-siliciului

Principiul de lucru al dezaglomerării și dispersiei cu ultrasunete se bazează pe efectele cavitației generate ultrasonically, cunoscută științific sub numele de cavitație acustică. Aplicarea ultrasunetelor de mare putere, de joasă frecvență în lichide sau suspensii poate provoca cavitație acustică și, prin urmare, condiții extreme, care apar local ca presiuni și temperaturi foarte ridicate și microstreaming cu jeturi lichide de până la 280m / s. Aceste efecte fizice și mecanice intense ale cavitației cu ultrasunete provoacă eroziune la suprafața particulelor, precum și spargerea particulelor prin coliziune interparticulă. Aceste forțe intense de cavitație cu ultrasunete / acustice face sonicare o metodă extrem de eficientă și fiabilă pentru deaglomerarea și dispersia particulelor de dimensiuni nano, ar fi nano-silice, nanotuburi și alte materiale nano.

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

Distribuția dimensiunii particulelor de nano-silice deagglomerată ultrasonically (folosind ultrasonicator Hielscher UP400St) în apă de (a) 1 wt%, (b) 2 wt%, (c) 5 wt%, și (d) 10 wt% Aerosil 200 la intervale de timp diferite.
Studiu și grafice: Vikash 2020.

Prelucrarea cu ultrasunete de silice cu concentrații solide ridicate și în lichide vâscoase
Dispersarea nanoparticulelor la concentrații scăzute este deja o provocare, deoarece forțele chimice de lipire, ar fi legăturile ionice, legăturile covalente, legăturile de hidrogen și interacțiunile van der Waals trebuie depășite. Odată cu creșterea concentrației de nanoparticule, de exemplu, particule de nano-silice, interacțiunea chimică dintre nanoparticule este, de asemenea, crescută semnificativ. Aceasta înseamnă că o tehnică puternică de dispersie este esențială pentru a obține rezultate bune, stabile pe termen lung. Dispersoarele cu ultrasunete sunt utilizate ca metodă de dispersie fiabilă și extrem de eficace, care sunt ușor capabile să proceseze suspensii cu vâscozități ridicate și chiar paste cu concentrații solide foarte mari. Capacitatea de a procesa suspensii cu încărcături solide mari de nanoparticule transformă ultrasonication în tehnologia preferată de dispersie pentru nano-materiale.
Ultrasonicators industriale Hielscher poate procesa suspensie sau pastă într-un reactor continuu în linie, atâta timp cât acesta poate fi alimentat printr-o pompă.

Producția cu ultrasunete de nanofluide de siliciu

Modragon et al. (2012) a preparat nanofluide de silice preparate prin dispersarea nanoparticulelor de silice în apă distilată utilizând Ultrasonicator de tip sondă UP400S. Pentru a produce nanofluide stabile de silice cu un anumit conținut solid (adică 20%), cu vâscozitate scăzută și comportament lichid asemănător, constau într-un tratament cu energie ridicată cu o sondă cu ultrasunete timp de 5 minute, medii de bază (valori ale pH-ul mai mari de 7) și fără adaos de sare. Dispersia cu ultrasunete a dus la nanofluide cu vâscozitate scăzută. Nanofluidele preparate ultrasonically s-au comportat ca lichidul și au fost pregătite cu 20% din încărcarea solidă într-un timp foarte scurt datorită dispersiei bune obținute cu sonicare.
"Dintre toate metodele de dispersie disponibile, dispersia cu sonde cu ultrasunete a fost confirmată ca fiind cea mai eficientă." (Modragon et al., 2012)
Petzold et al. (2009) a ajuns la aceeași concluzie pentru dezaglomerarea pulberii Aerosil, constatând că sonda cu ultrasunete este cel mai eficient sistem de dispersie datorită energiei foarte concentrate aplicate.

Nano-dispersie cu ultrasunete cu ultrasonicator UP400ST

Cerere de informatie





Ultrasonicators pentru dezaglomerarea și dispersia nanoparticulelor de siliciu

Atunci când nano-siliciul este utilizat în aplicații industriale, cercetare sau știința materialelor, pulberea de silice uscată trebuie încorporată într-o fază lichidă. Dispersia nano-silice necesită o tehnică de dispersie fiabilă și eficientă, care aplică suficientă energie pentru a deagglomera particulele unice de silice. Ultrasonicators sunt bine cunoscute ca dispersoare puternice și fiabile, prin urmare, utilizate pentru a deagglomera și distribui diverse materiale, ar fi siliciu, nanotuburi, grafen, minerale și multe alte materiale omogen într-o fază lichidă.

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie dispersoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru orice fel de aplicații de omogenizare și dezaglomerare. Când vine vorba de producerea de nano-dispersii, controlul sonicare precisă și un tratament cu ultrasunete fiabil al suspensiei nanoparticulei sunt esențiale pentru a obține produse de înaltă performanță.
Procesoarele Hielscher Ultrasonics vă oferă control deplin asupra tuturor parametrilor importanți de procesare, ar fi intrarea de energie, intensitatea ultrasonică, amplitudinea, presiunea, temperatura și timpul de retenție. Astfel, puteți ajusta parametrii la condiții optimizate, ceea ce duce ulterior la nano-dispersie de înaltă calitate, ar fi suspensiile nanosilica.
Pentru orice volum / capacitate: Hielscher oferă ultrasonicators și un portofoliu larg de accesorii. Acest lucru permite configurarea sistemului cu ultrasunete ideal pentru aplicarea și capacitatea de producție. De la flacoane mici care conțin câțiva mililitri la fluxuri de volum mare de mii de galoane pe oră, Hielscher oferă soluția cu ultrasunete potrivită pentru procesul dvs.
Robusteţea: Sistemele noastre cu ultrasunete sunt robuste și fiabile. Toate ultrasonicators Hielscher sunt construite pentru 24/7/365 de operare și necesită întreținere foarte puțin.
Ușurința de utilizare: Software-ul elaborat al dispozitivelor noastre cu ultrasunete permite pre-selectarea și salvarea setărilor sonicare pentru o sonicare simplă și fiabilă. Meniul intuitiv este ușor accesibil prin intermediul unui afișaj tactil digital colorat. Telecomanda browser-ului vă permite să opereze și să monitorizeze prin orice browser de internet. Înregistrarea automată a datelor salvează parametrii de proces ai oricărei sonicații care rulează pe un card SD încorporat.
Eficiență energetică excelentă: În comparație cu tehnologiile alternative de dispersie, Ultrasonicators Hielscher excela cu eficiență energetică remarcabilă și rezultate superioare în distribuția dimensiunii particulelor.

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

Graficul arată avantajul semnificativ al dispersiei cu ultrasunete a siliciului cu Hielscher UIP1000 în comparație cu un ultra-turrax. Ultrasonication necesită mai puțină energie și atinge dimensiuni drastic mai mici particule de siliciu.

De ce Hielscher Ultrasonics?

  • Eficiență ridicată
  • Tehnologie de ultimă generație
  • fiabilitate & robusteţe
  • lot & in linie
  • pentru orice volum – de la flacoane mici la camioane pe oră
  • Dovedit științific
  • software inteligent
  • caracteristici inteligente (de exemplu, protocolarea datelor)
  • CIP (curat pe loc)

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


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

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.

Literatură / Referințe




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 produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.