Omogenizatoare cu ultrasunete pentru dezaglomerarea nanomaterialelor

În peisajul științific al materialelor cu evoluție rapidă de astăzi, sonicatorii Hielscher ies în evidență prin furnizarea unei precizii de neegalat pentru dezaglomerarea nanomaterialelor în paharele de laborator și la scară de producție. Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete împuternici cercetători și ingineri pentru a împinge limitele a ceea ce este posibil în aplicațiile nanotehnologiei.

Deaglomerarea nanomaterialelor: provocări și soluții Hielscher

Formulele nanomaterialelor la scară industrială sau de laborator se confruntă adesea cu problema aglomerării. Hielscher sonicators abordează acest lucru prin cavitație cu ultrasunete de înaltă intensitate, asigurând deaglomerarea și dispersia particulelor eficiente. De exemplu, în formularea materialelor îmbunătățite cu nanotuburi de carbon, sonicatorii Hielscher au avut un rol esențial în ruperea mănunchiurilor încurcate, îmbunătățind astfel proprietățile lor electrice și mecanice.

Dezaglomerarea nanomaterialelor cu ultrasunete produce distribuții uniforme înguste ale dimensiunii particulelor.

Ghid pas cu pas pentru dispersia și dezaglomerarea eficientă a nanomaterialelor

  1. Selectați sonicatorul dvs.: Pe baza cerințelor de volum și vâscozitate, alegeți un model Hielscher sonicator potrivit pentru aplicația dumneavoastră. Vom fi bucuroși să vă ajutăm. Vă rugăm să ne contactați cu cerințele dvs.!
  2. Pregătiți proba: Amestecați nanomaterialul într-un solvent sau lichid adecvat.
  3. Setați parametrii sonicare: Reglați setările amplitudinii și pulsului pe baza sensibilității materialului și a rezultatelor dorite. Rugăminți cereți-ne recomandări și protocoale de dezaglomerare!
  4. Monitorizați procesul: Utilizați eșantionarea periodică pentru a evalua eficacitatea dezaglomerării și pentru a ajusta parametrii după cum este necesar.
  5. Manipularea post-sonicare: Se asigură dispersia stabilizată cu agenți tensioactivi adecvați sau prin utilizare imediată în aplicații.
Sonicare este bine stabilit în dezaglomerarea și funcționalizarea nanoparticulelor termoconductoare, precum și producția de nanofluide stabile de înaltă performanță pentru aplicații de răcire.

Dezaglomerarea cu ultrasunete a nanotuburilor de carbon (CNT) în polietilenglicol (PEG)

Miniatură video

Cerere de informatie





Întrebări frecvente privind dezaglomerarea nanomaterialelor (FAQ)

  • De ce se aglomerează nanoparticulele?

    Nanoparticulele tind să se aglomereze datorită raportului ridicat suprafață-volum, ceea ce duce la o creștere semnificativă a energiei de suprafață. Această energie de suprafață ridicată are ca rezultat o tendință inerentă a particulelor de a-și reduce suprafața expusă la mediul înconjurător, determinându-le să se unească și să formeze clustere. Acest fenomen este determinat în primul rând de forțele van der Waals, interacțiunile electrostatice și, în unele cazuri, forțele magnetice dacă particulele au proprietăți magnetice. Aglomerarea poate fi în detrimentul proprietăților unice ale nanoparticulelor, cum ar fi reactivitatea, proprietățile mecanice și caracteristicile optice ale acestora.

  • Ce împiedică lipirea nanoparticulelor?

    Prevenirea lipirii nanoparticulelor implică depășirea forțelor intrinseci care conduc aglomerarea. Acest lucru se realizează de obicei prin strategii de modificare a suprafeței care introduc stabilizarea sterică sau electrostatică. Stabilizarea sterică implică atașarea polimerilor sau a agenților tensioactivi la suprafața nanoparticulelor, creând o barieră fizică care împiedică apropierea și agregarea. Stabilizarea electrostatică, pe de altă parte, se realizează prin acoperirea nanoparticulelor cu molecule încărcate sau ioni care conferă aceeași sarcină tuturor particulelor, rezultând o respingere reciprocă. Aceste metode pot contracara în mod eficient van der Waals și alte forțe de atracție, menținând nanoparticulele într-o stare dispersată stabilă. Ultrasonication ajută în timpul stabilizării sterice sau electrostatice.

  • Cum putem preveni aglomerarea nanoparticulelor?

    Prevenirea aglomerării nanoparticulelor necesită o abordare cu mai multe fațete, care încorporează tehnici bune de dispersie, cum ar fi sonicarea, alegerea adecvată a mediului de dispersie și utilizarea agenților de stabilizare. Amestecarea cu ultrasunete de forfecare înaltă este mai eficientă pentru dispersarea nanoparticulelor și ruperea aglomeratelor decât morile cu bile de modă veche. Alegerea unui mediu de dispersie adecvat este esențială, deoarece acesta trebuie să fie compatibil atât cu nanoparticulele, cât și cu agenții stabilizatori utilizați. Nanoparticulele pot fi aplicate agenților tensioactivi, polimerilor sau acoperirilor protectoare pentru a asigura repulsia sterică sau electrostatică, stabilizând astfel dispersia și prevenind aglomerarea.

  • Cum putem deaglomera nanomaterialele?

    Reducerea aglomerării nanomaterialelor poate fi realizată prin aplicarea energiei cu ultrasunete (sonicare), care generează bule de cavitație în mediul lichid. Colapsul acestor bule produce căldură locală intensă, presiune ridicată și forțe puternice de forfecare care pot rupe grupurile de nanoparticule. Eficacitatea sonicare în dezaglomerarea nanoparticulelor este influențată de factori precum puterea sonicare, durata, și proprietățile fizice și chimice ale nanoparticulelor și mediului.

  • Care este diferența dintre aglomerat și agregat?

    Distincția dintre aglomerate și agregate constă în rezistența legăturilor de particule și natura formării lor. Aglomeratele sunt grupuri de particule ținute împreună de forțe relativ slabe, cum ar fi forțele van der Waals sau legăturile de hidrogen, și pot fi adesea redispersate în particule individuale folosind forțe mecanice, cum ar fi agitarea, agitarea sau sonicarea. Cu toate acestea, agregatele sunt compuse din particule care sunt legate împreună de forțe tari, cum ar fi legăturile covalente, rezultând o uniune permanentă care este mult mai dificil de rupt. Hielscher sonicators oferă forfecare intensă care poate rupe agregate de particule.

  • Care este diferența dintre coaliție și aglomerat?

    Coalescența și aglomerarea se referă la unirea particulelor, dar implică procese diferite. Coalescența este un proces în care două sau mai multe picături sau particule fuzionează pentru a forma o singură entitate, adesea implicând fuziunea suprafețelor și a conținutului lor intern, ducând la o uniune permanentă. Acest proces este comun în emulsiile în care picăturile se îmbină pentru a reduce energia totală a suprafeței sistemului. Aglomerarea, în schimb, implică de obicei particule solide care se reunesc pentru a forma clustere prin forțe mai slabe, cum ar fi forțele van der Waals sau interacțiunile electrostatice, fără a fuziona structurile lor interne. Spre deosebire de coalescență, particulele aglomerate pot fi adesea separate înapoi în componente individuale în condiții adecvate.

  • Cum spargeți aglomeratele de nanomateriale?

    Spargerea aglomeratelor implică aplicarea forțelor mecanice pentru a depăși forțele care țin particulele împreună. Tehnicile includ amestecarea prin forfecare înaltă, frezarea și ultrasonication. Ultrasonication este cea mai eficientă tehnologie pentru dezaglomerarea nanoparticulelor, deoarece cavitația pe care o produce generează forțe de forfecare locale intense care pot separa particulele legate de forțele slabe.

  • Ce face sonicare nanoparticulelor?

    Sonicare aplică unde ultrasonice de înaltă frecvență la un eșantion, provocând vibrații rapide și formarea de bule de cavitație în mediul lichid. Implozia acestor bule generează căldură locală intensă, presiuni ridicate și forțe de forfecare. Pentru nanoparticule, Hielscher sonicatori dispersa în mod eficient particule prin ruperea aglomerate și prevenirea reaglomerării prin aportul de energie care depășește forțele interparticulelor atractive. Acest proces este esențial pentru realizarea unei distribuții uniforme a dimensiunii particulelor și îmbunătățirea proprietăților materialului pentru diverse aplicații.

  • Care sunt metodele de dispersie a nanoparticulelor?

    Metodele de dezaglomerare și dispersie a nanoparticulelor pot fi clasificate în procese mecanice, chimice și fizice. Ultrasonication este o metodă mecanică foarte eficientă, care separă fizic particulele. Hielscher sonicators sunt favorizate pentru eficiența lor, scalabilitate, capacitatea de a realiza dispersii fine, și aplicabilitatea lor într-o gamă largă de materiale și solvenți la orice scară. Cel mai important, Hielscher sonicators vă permit să vă extindeți procesul liniar, fără compromisuri. Metodele chimice, pe de altă parte, implică utilizarea de agenți tensioactivi, polimeri sau alte substanțe chimice care adsorb pe suprafețele particulelor, oferind respingere sterică sau electrostatică. Metodele fizice pot implica modificarea proprietăților mediului, cum ar fi pH-ul sau rezistența ionică, pentru a îmbunătăți stabilitatea dispersiei. Ultrasonication poate ajuta dispersia chimică a nanomaterialelor.

  • Care este metoda sonicare pentru sinteza nanoparticulelor?

    Metoda sonicare pentru sinteza nanoparticulelor implică utilizarea energiei cu ultrasunete pentru a facilita sau spori reacțiile chimice care duc la formarea de nanoparticule. Acest lucru se poate întâmpla prin procesul de cavitație, care generează puncte fierbinți localizate de temperatură și presiune extreme, promovând cinetica reacției și influențând nucleația și creșterea nanoparticulelor. Sonicare poate ajuta la controlul dimensiunii particulelor, forma, și distribuția, făcându-l un instrument versatil în sinteza nanoparticulelor cu proprietățile dorite.

  • Care sunt cele două tipuri de metode de sonicare?

    Cele două tipuri principale de metode de sonicare sunt sonicare sondă lot și sonicare sondă inline. Sonicare sondă lot implică plasarea unei sonde cu ultrasunete într-o suspensie nanomaterial. Sondă inline sonicare, pe de altă parte, implică pomparea unei suspensii nanomaterial printr-un reactor cu ultrasunete, în care o sondă sonicare oferă energie ultrasonică intensă și localizată. Ultima metodă este mai eficientă pentru prelucrarea unor volume mai mari în producție și este utilizată pe scară largă în dispersia nanoparticulelor la scară de producție și dezaglomerare.

  • Cât durează sonicarea nanoparticulelor?

    Timpul de sonicare pentru nanoparticule variază foarte mult în funcție de material, starea inițială de aglomerare, concentrația probei, și proprietățile finale dorite. De obicei, timpii de sonicare pot varia de la câteva secunde la câteva ore. Optimizarea timpului sonicare este crucială, deoarece sub-sonicare poate lăsa aglomerate intacte, în timp ce over-sonicare poate duce la fragmentarea particulelor sau reacții chimice nedorite. Testarea empirică în condiții controlate este adesea necesară pentru a determina durata optimă de sonicare pentru o aplicație specifică.

  • Cum afectează timpul de sonicare dimensiunea particulelor?

    Timpul de sonicare influențează direct dimensiunea și distribuția particulelor. Inițial, sonicare crescută duce la o reducere a dimensiunii particulelor datorită ruperii aglomeratelor. Cu toate acestea, dincolo de un anumit punct, sonicare prelungită nu poate reduce în continuare dimensiunea particulelor în mod semnificativ și poate induce chiar modificări structurale ale particulelor. Găsirea timpului optim de sonicare este esențială pentru realizarea distribuției dorite a dimensiunii particulelor fără a compromite integritatea materialului.

  • Are sonicare rupe moleculele?

    Sonicare poate rupe moleculele, dar acest efect depinde în mare măsură de structura moleculei și condițiile de sonicare. Sonicare de mare intensitate poate provoca ruperea legăturilor în molecule, ducând la fragmentare sau descompunere chimică. Acest efect este utilizat în sonochimia pentru promovarea reacțiilor chimice prin formarea radicalilor liberi. Cu toate acestea, pentru majoritatea aplicațiilor care implică dispersia nanoparticulelor, parametrii sonicare sunt optimizați pentru a evita ruperea moleculară, realizând în același timp o dezaglomerare și dispersie eficientă.

  • Cum separați nanoparticulele de soluții?

    Separarea nanoparticulelor de soluții poate fi realizată prin diverse metode, inclusiv centrifugare, filtrare și precipitare. Centrifugarea utilizează forța centrifugă pentru a separa particulele în funcție de dimensiune și densitate, în timp ce ultrafiltrarea implică trecerea soluției printr-o membrană cu dimensiuni ale porilor care rețin nanoparticulele. Precipitarea poate fi indusă prin modificarea proprietăților solventului, cum ar fi pH-ul sau rezistența ionică, determinând aglomerarea și depunerea nanoparticulelor. Alegerea metodei de separare depinde de nanoparticule’ proprietățile fizice și chimice, precum și cerințele prelucrării sau analizei ulterioare.

Hielscher UP400St sonicator deaglomerează nanomaterialele

Hielscher UP400St sonicator pentru dezaglomerarea nanomaterialelor

Materiale de cercetare cu Hielscher Ultrasonics

Hielscher sondă tip sonicators sunt un instrument esențial în cercetarea și aplicarea nanomaterialelor. Prin abordarea directă a provocărilor legate de dezaglomerarea nanomaterialelor și oferind soluții practice și acționabile, ne propunem să fim resursa dvs. preferată pentru explorarea științei materialelor de ultimă oră.

Ajungeți astăzi pentru a explora modul în care tehnologia noastră sonicare poate revoluționa aplicațiile nanomateriale.

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.




Nanomaterialele comune care necesită dezaglomerare

În cercetarea materialelor, dezaglomerarea nanomaterialelor este esențială pentru optimizarea proprietăților nanomaterialelor pentru diverse aplicații. Deaglomerarea și dispersia cu ultrasunete a acestor nanomateriale este fundamentală pentru progresele în domeniile științifice și industriale, asigurând performanța acestora în diverse aplicații.

  1. nanotuburi de carbon (CNTS): Utilizat în nanocompozite, electronice și dispozitive de stocare a energiei pentru proprietățile lor mecanice, electrice și termice excepționale.
  2. Nanoparticule de oxid metalic: Include dioxid de titan, oxid de zinc și oxid de fier, cruciale în cataliză, fotovoltaice și ca agenți antimicrobieni.
  3. Grafenul și oxidul de grafen: Pentru cerneluri conductoare, electronice flexibile și materiale compozite, unde dezaglomerarea asigură exploatarea proprietăților acestora.
  4. Nanoparticule de argint (AgNPs): Utilizate în acoperiri, textile și dispozitive medicale pentru proprietățile lor antimicrobiene, necesitând o dispersie uniformă.
  5. Nanoparticule de aur (AuNPs): Utilizate în administrarea medicamentelor, cataliză și biodetecție datorită proprietăților lor optice unice.
  6. nanoparticule de silice: Aditivi în produse cosmetice, produse alimentare și polimeri pentru a îmbunătăți durabilitatea și funcționalitatea.
  7. Nanoparticule ceramice: Utilizat în acoperiri, electronice și dispozitive biomedicale pentru proprietăți îmbunătățite, cum ar fi duritatea și conductivitatea.
  8. nanoparticule polimerice: Conceput pentru sistemele de livrare a medicamentelor, care necesită dezaglomerare pentru rate consistente de eliberare a medicamentelor.
  9. Nanoparticule magnetice: Cum ar fi nanoparticulele de oxid de fier utilizate în agenții de contrast RMN și în tratamentul cancerului, care necesită o dezaglomerare eficientă pentru proprietățile magnetice dorite.

 

În acest videoclip vă demonstrăm eficiența remarcabilă a sonicatorului UP200Ht dispersând pulberea de carbon în apă. Urmăriți cât de rapid ultrasonication depășește forțele de atracție dintre particule și amestecă pulberea carbonică greu de amestecat în apă. Datorită puterii sale excepționale de amestecare, sonicare este utilizat în mod obișnuit pentru a produce nano-dispersii uniforme de negru de fum, C65, fullerene C60, și nanotuburi de carbon (CNT) în industrie, știința materialelor și nanotehnologie.

Dispersia cu ultrasunete a materialelor de carbon cu sonda cu ultrasunete UP200Ht

Miniatură video

 

Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.

Să intrăm în contact.