Hielscher ultrasunete tehnologie

Frezare cu ultrasunete de nano-pulberi termoelectrice

  • Cercetările au arătat că frezarea cu ultrasunete poate fi folosit cu succes pentru fabricarea de nanoparticule termoelectrice și are potențialul de a manipula suprafețele particulelor.
  • Particule cu mucegai ultrasonically (de ex. bi2Te3pe bază de aliaj) a arătat o reducere semnificativă a dimensiunii și nano-particule fabricate cu mai puțin de 10μm.
  • În plus, Sonicare produce modificări semnificative ale morfologiei suprafeței particulelor și permite astfel să funcționalizeze suprafața micro-și nano-particule.

 

Nanoparticule termoelectrice

Materialele termoelectrice transformă energia termică în energie electrică pe baza efectului Seebeck și Peltier. Astfel, devine posibil să se transforme greu utilizabil sau aproape pierdut energia termică în mod eficient în aplicații productive. Deoarece materialele termoelectrice pot fi incluse în aplicații noi, ar fi baterii Biotermice, răcire termoelectrică de stat solid, dispozitive optoelectronice, spațiu, și generarea de energie auto, cercetarea și industria sunt în căutare de facile și rapid tehnici pentru a produce ecologic, economice, și temperaturi ridicate-stabile nanoparticule termoelectrice. Frezare cu ultrasunete precum și sinteza de jos în sus (Sono-Cristalizarea) sunt de a promite rute către producția rapidă de masă a nanomaterialelor termoelectrice.

Echipamente de frezat cu ultrasunete

Pentru reducerea dimensiunii particulelor de Telluride bismut (bi2Te3), silicid de magneziu (mg2Si) și silicon (si) pulbere, sistemul de înaltă intensitate cu ultrasunete UIP1000hdT (1kW, 20kHz) a fost utilizat într-un setup de pahar deschis. Pentru toate studiile amplitudine a fost setată la 140 μm. Vasul de probă este răcit într-o baie de apă, temperatura este controlată de termo-cuplu. Datorită Sonicare într-o navă deschisă, răcirea a fost folosit pentru a preveni evaporarea soluțiilor de frezare (de exemplu, etanol, butanol, sau apă).

Frezare cu ultrasunete este folosit cu succes pentru a reduce materiale termoelectrice la nano-particule.

(a) diagrama schematică a configurării experimentale. (b) aparat de frezat cu ultrasunete. Sursa: Marquez-Garcia et al. 2015.

UIP2000hdT-un ultrasonicator de înaltă performanță 2000W pentru frezare industrială de nano particule.

UIP2000hdT cu reactor cu celule de debit presurizabile

Cerere de informatie





Frezare cu ultrasunete pentru doar 4H de bi2Te3-aliaj deja cedat într-o cantitate substanțială de nanoparticule cu dimensiuni între 150 și 400 nm. Pe lângă reducerea dimensiunii la gama nano, Sonicare, de asemenea, a dus la o schimbare de morfologie de suprafață. Imaginile SEM în figura de mai jos b, c, și d afișa că marginile ascuțite ale particulelor înainte de frezare cu ultrasunete au devenit netede și rotunde după frezare cu ultrasunete.

Frezare cu ultrasunete a nanoparticule din aliaj pe Bi2Te3.

Particule-dimensiune de distribuție și imagini SEM de Bi2Te3-based aliaj înainte și după frezare cu ultrasunete. R – Distribuția dimensiunii particulelor; B – Imagine SEM înainte de frezare cu ultrasunete; C – Imagine SEM după frezare cu ultrasunete pentru 4 h; D – Imagine SEM după frezare cu ultrasunete pentru 8 h.
Sursa: Marquez-Garcia et al. 2015.

Pentru a determina dacă dimensiunea particulelor de reducere și modificarea suprafeței sunt realizate în mod unic prin frezare cu ultrasunete, experimente similare au fost efectuate folosind o moara de mare energie. Rezultatele sunt prezentate în Fig. 3. Este evident că 200 – 800 nm particule au fost produse de frezat cu bile pentru 48 h (12 ori mai mult decât cu ultrasunete frezare). SEM arată că marginile ascuțite ale bi2Te3-particulele din aliaj rămân în esență neschimbate după frezare. Aceste rezultate indică faptul că marginile netede sunt caracteristici unice de frezare cu ultrasunete. Economisirea timpului prin frezare cu ultrasunete (4 h vs 48 h frezare cu bile) sunt remarcabile, de asemenea.

Frezare cu ultrasunete de Mg2Si.

Particule-dimensiune de distribuție și imagini SEM de Mg2Si înainte și după frezare cu ultrasunete. (a) distribuția dimensiunii particulelor; (b) Imagine SEM înainte de frezare cu ultrasunete; (c) Imagine SEM după frezare cu ultrasunete în 50% PVP-50% EtOH pentru 2 h.
Sursa: Marquez-Garcia et al. 2015.

Marquez-Garcia et al. (2015) concluzionează că frezarea cu ultrasunete poate degrada bi2Te3 și mg2Si pulbere în particule mai mici, dimensiunile care variază de la 40 la 400 nm, sugerând o tehnică potențială pentru producția industrială de nanoparticule. Comparativ cu mare de energie de frezat cu bile, frezare cu ultrasunete are două caracteristici unice:

  1. 1. apariția unui decalaj de mărime a particulelor care separă particulele originale de cele produse prin frezare cu ultrasunete; Şi
  2. 2. modificările substanțiale ale morfologiei suprafeței sunt evidente după frezarea cu ultrasunete, indicând posibilitatea manipulării suprafețelor particulelor.

Concluzie

Frezarea cu ultrasunete a particulelor mai greu necesită Sonicare sub presiune pentru a genera cavitație intensă. Sonicare sub presiune crescută (așa-numita manosonication) crește forțele de forfecare și stresul la particule drastic.
O configurare continuă inline Sonicare permite o încărcătură mai mare de particule (pastă-ca Slurry), care îmbunătățește rezultatele de frezare, deoarece frezare cu ultrasunete se bazează pe coliziune inter-particule.
Sonicare într-o configurare de recirculare discrete permite asigurarea unui tratament omogen al tuturor particulelor și, prin urmare, o distribuție foarte îngustă a dimensiunii particulelor.

Un avantaj major de frezare cu ultrasunete este că tehnologia poate fi ușor scalate pentru producția de cantități mari-comercial disponibile, puternic industriale de frezat cu ultrasunete poate manipula sumele de până la 10M3bucăți/oră

Avantajele de frezare cu ultrasunete

  • Rapid, economisirea timpului
  • economie de energie
  • rezultate reproductibile
  • Fără suporturi de frezare (fără mărgele sau perle)
  • Costuri scăzute de investiții

Ultrasonicators de înaltă performanță

Frezare cu ultrasunete necesită echipamente cu ultrasunete de mare putere. Pentru a genera forțe de forfecare intense cavitaționale, amplitudini mari și presiune sunt cruciale. Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot livra amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200 μm pot fi ușor de rulat în mod continuu în 24/7 operațiune. Pentru amplitudini chiar mai mari, sunt disponibile sonotrodes cu ultrasunete personalizate. În combinație cu reactoarele de flux presurizabile Hielscher, cavitație foarte intensă este creată astfel încât bondings intermoleculare pot fi depășite și efecte de frezare eficiente sunt atinse.
Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite pentru 24/7 funcționarea la grele și în medii solicitante. Controlul digital și de la distanță, precum și înregistrarea automată a datelor pe un card SD încorporat asigură procesarea precisă, calitatea reproductibilă și permite standardizarea proceselor.

Avantajele Hielscher ultrasonicators de înaltă performanță

  • amplitudini foarte mari
  • presiuni ridicate
  • proces inline continuu
  • echipamente robuste
  • la scară liniară
  • economisi și ușor de operat
  • Ușor de curățat

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Va rugam sa folositi formularul de mai jos, în cazul în care doriți să solicite informații suplimentare cu privire la omogenizare cu ultrasunete. Vom fi bucuroși să vă oferim un sistem de ultrasunete îndeplinesc cerințele dumneavoastră.









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Hielscher Ultrasonics produce ultrasonicators de înaltă performanță pentru aplicații sonochemical.

Procesoare cu ultrasunete de mare putere de la laborator la pilot și scară industrială.

Literatura / Referințe

  • Marquez-Garcia L., li W., Bomphrey J.J., Jarvis D.J., min G. (2015): pregătirea nanoparticule de materiale termoelectrice prin frezare cu ultrasunete. Jurnalul de materiale electronice 2015.


Ce trebuie să știți

Efect termoelectric

Materialele termoelectrice se caracterizează prin afișarea efectului termoelectric într-o formă puternică sau convenabilă, utilizabilă. Efectul termoelectric se referă la fenomene prin care fie o diferență de temperatură creează un potențial electric, fie un potențial electric creează o diferență de temperatură. Aceste fenomene sunt cunoscute sub numele de efectul Seebeck, care descrie conversia temperaturii la curent, efectul Peltier, care descrie conversia curentului la temperatura, și efectul Thomson, care descrie încălzirea conductorului/răcire. Toate materialele au un efect termoelectric diferită, dar în cele mai multe materiale este prea mic pentru a fi util. Cu toate acestea, materialele low-cost care arată un efect termoelectric suficient de puternic, precum și alte proprietăți necesare pentru a le face aplicabile, pot fi utilizate în aplicații, ar fi generarea de energie și refrigerare. În prezent, bismut Telluride (bi2Te3) este utilizat pe scară largă pentru efectul său termoelectric