Ultrazvukové homogenizátory pre aglomeráciu nanomateriálov

V dnešnom rýchlo sa rozvíjajúcom prostredí materiálovej vedy vynikajú ultrazvukom Hielscher tým, že poskytujú bezkonkurenčnú presnosť pre aglomeráciu nanomateriálov v laboratórnych kadičkách a vo výrobnom meradle. Hielscher ultrazvukové homogenizers umožňujú výskumníkom a inžinierom posunúť hranice toho, čo je možné v nanotechnologických aplikáciách.

Aglomerácia nanomateriálov: výzvy a Hielscherove riešenia

Formulácie nanomateriálov v laboratórnom alebo priemyselnom meradle sa často stretávajú s problémom aglomerácie. Hielscher sonicators to riešia prostredníctvom ultrazvukovej kavitácie s vysokou intenzitou, čo zaisťuje účinnú deaglomeráciu a disperziu častíc. Napríklad pri formulácii materiálov vylepšených uhlíkovými nanorúrkami boli ultrazvukom Hielscher nápomocní pri rozbíjaní zamotaných zväzkov, čím sa zlepšili ich elektrické a mechanické vlastnosti.

Ultrazvuková aglomerácia nanomateriálov produkuje rovnomerné úzke distribúcie veľkosti častíc.

Podrobný sprievodca efektívnym rozptylom a deaglomeráciou nanomateriálov

  1. Vyberte svoj Sonicator: Na základe vašich požiadaviek na objem a viskozitu si vyberte model Hielscher sonicator vhodný pre vašu aplikáciu. Radi vám pomôžeme. Kontaktujte nás so svojimi požiadavkami!
  2. Pripravte vzorku: Nanomateriál zmiešajte vo vhodnom rozpúšťadle alebo kvapaline.
  3. Nastavte parametre ultrazvukom: Upravte nastavenia amplitúdy a impulzov na základe citlivosti materiálu a požadovaných výsledkov. Prosby nás žiadajú o odporúčania a protokoly o aglomerácii!
  4. Monitorujte proces: Používajte pravidelný odber vzoriek na vyhodnotenie účinnosti deaglomerácie a podľa potreby upravte parametre.
  5. Manipulácia po ultrazvukom: Zabezpečte stabilizovanú disperziu vhodnými povrchovo aktívnymi látkami alebo okamžitým použitím v aplikáciách.
Sonikácia je dobre zavedená v deaglomerácii a funkcionalizácii termovodivých nanočastíc, ako aj vo výrobe stabilných vysoko výkonných nanofluidov pre chladiace aplikácie.

Ultrazvuková deaglomerácia uhlíkových nanorúrok (CNT) v polyetylénglykole (PEG)

Miniatúra videa

Žiadosť o informácie





Často kladené otázky o aglomerácii nanomateriálov (FAQ)

  • Prečo nanočastice aglomerujú?

    Nanočastice majú tendenciu aglomerovať kvôli ich vysokému pomeru povrchu k objemu, čo vedie k výraznému zvýšeniu povrchovej energie. Táto vysoká povrchová energia má za následok prirodzenú tendenciu častíc zmenšovať svoju exponovanú povrchovú plochu na okolité médium, čo ich vedie k tomu, aby sa spojili a vytvorili zhluky. Tento jav je primárne poháňaný van der Waalsovými silami, elektrostatickými interakciami a v niektorých prípadoch magnetickými silami, ak častice majú magnetické vlastnosti. Aglomerácia môže mať škodlivý vplyv na jedinečné vlastnosti nanočastíc, ako je ich reaktivita, mechanické vlastnosti a optické vlastnosti.

  • Čo bráni zlepeniu nanočastíc?

    Zabránenie zlepeniu nanočastíc zahŕňa prekonanie vnútorných síl, ktoré poháňajú aglomeráciu. To sa zvyčajne dosahuje stratégiami modifikácie povrchu, ktoré zavádzajú sterickú alebo elektrostatickú stabilizáciu. Sterická stabilizácia zahŕňa pripojenie polymérov alebo povrchovo aktívnych látok k povrchu nanočastíc, čím sa vytvorí fyzická bariéra, ktorá zabraňuje blízkemu priblíženiu a agregácii. Elektrostatická stabilizácia sa na druhej strane dosahuje potiahnutím nanočastíc nabitými molekulami alebo iónmi, ktoré dodávajú rovnaký náboj všetkým časticiam, čo vedie k vzájomnému odpudzovaniu. Tieto metódy môžu účinne pôsobiť proti van der Waalsovi a iným atraktívnym silám a udržiavať nanočastice v stabilnom rozptýlenom stave. Ultrazvukom pomáha pri sterickej alebo elektrostatickej stabilizácii.

  • Ako môžeme zabrániť aglomerácii nanočastíc?

    Prevencia aglomerácie nanočastíc vyžaduje mnohostranný prístup, ktorý zahŕňa dobré disperzné techniky, ako je ultrazvukom, vhodný výber disperzného média a použitie stabilizačných činidiel. Ultrazvukové miešanie s vysokým šmykom je efektívnejšie rozptýliť nanočastice a rozbiť aglomeráty ako staromódne guľové mlyny. Výber vhodného disperzného média je rozhodujúci, pretože musí byť kompatibilný s použitými nanočasticami aj stabilizačnými činidlami. Povrchovo aktívne látky, polyméry alebo ochranné povlaky sa môžu aplikovať na nanočastice, aby sa zabezpečilo sterické alebo elektrostatické odpudzovanie, čím sa stabilizuje disperzia a zabráni sa aglomerácii.

  • Ako môžeme nanomateriály deaglomerovať?

    Zníženie aglomerácie nanomateriálov možno dosiahnuť použitím ultrazvukovej energie (ultrazvukom), ktorá vytvára kavitačné bubliny v kvapalnom médiu. Kolaps týchto bublín vytvára intenzívne lokálne teplo, vysoký tlak a silné šmykové sily, ktoré môžu rozbiť zhluky nanočastíc. Účinnosť ultrazvukom v deaglomerujúcich nanočasticiach je ovplyvnená faktormi, ako je ultrazvukom sila, trvanie, a fyzikálne a chemické vlastnosti nanočastíc a média.

  • Aký je rozdiel medzi aglomerátom a agregátom?

    Rozdiel medzi aglomerátmi a agregátmi spočíva v sile častícových väzieb a povahe ich vzniku. Aglomeráty sú zhluky častíc držané pohromade relatívne slabými silami, ako sú van der Waalsove sily alebo vodíková väzba, a môžu byť často rozptýlené do jednotlivých častíc pomocou mechanických síl, ako je miešanie, trasenie alebo ultrazvukom. Agregáty sú však zložené z častíc, ktoré sú spojené silnými silami, ako sú kovalentné väzby, čo vedie k trvalému spojeniu, ktoré je oveľa ťažšie rozložiť. Hielscher sonicators poskytujú intenzívny šmyk, ktorý môže rozbiť časticové agregáty.

  • Aký je rozdiel medzi spájaním a aglomerátom?

    Koalescencia a aglomerácia sa týkajú spájania častíc, ale zahŕňajú rôzne procesy. Koalescencia je proces, pri ktorom sa dve alebo viac kvapôčok alebo častíc zlúčia a vytvoria jeden celok, často zahŕňajúci fúziu ich povrchov a vnútorného obsahu, čo vedie k trvalému spojeniu. Tento proces je bežný v emulziách, kde sa kvapôčky spájajú, aby znížili celkovú povrchovú energiu systému. Naproti tomu aglomerácia typicky zahŕňa pevné častice, ktoré sa spájajú a vytvárajú klastre prostredníctvom slabších síl, ako sú van der Waalsove sily alebo elektrostatické interakcie, bez zlúčenia ich vnútorných štruktúr. Na rozdiel od koalescencie môžu byť aglomerované častice často za správnych podmienok rozdelené späť na jednotlivé zložky.

  • Ako rozbíjate aglomeráty nanomateriálov?

    Lámanie aglomerátov zahŕňa použitie mechanických síl na prekonanie síl, ktoré držia častice pohromade. Techniky zahŕňajú vysoké šmykové miešanie, frézovanie a ultrazvukom. Ultrazvukom je najúčinnejšou technológiou pre deaglomeráciu nanočastíc, pretože kavitácia, ktorú produkuje, vytvára intenzívne lokálne šmykové sily, ktoré môžu oddeliť častice viazané slabými silami.

  • Čo robí ultrazvukom s nanočasticami?

    Sonikácia aplikuje vysokofrekvenčné ultrazvukové vlny na vzorku, čo spôsobuje rýchle vibrácie a tvorbu kavitačných bublín v kvapalnom médiu. Implózia týchto bublín vytvára intenzívne miestne teplo, vysoké tlaky a šmykové sily. Pre nanočastice, Hielscher sonicators účinne rozptýliť častice tým, že rozbije aglomeráty a zabráni reaglomerácii prostredníctvom energetického vstupu, ktorý prekonáva atraktívne medzičasticové sily. Tento proces je nevyhnutný na dosiahnutie rovnomernej distribúcie veľkosti častíc a zlepšenie vlastností materiálu pre rôzne aplikácie.

  • Aké sú metódy disperzie nanočastíc?

    Metódy deaglomerácie a disperzie nanočastíc možno rozdeliť na mechanické, chemické a fyzikálne procesy. Ultrazvukom je veľmi účinná mechanická metóda, ktorá fyzicky oddeľuje častice. Hielscher sonicators sú uprednostňované pre ich účinnosť, škálovateľnosť, schopnosť dosiahnuť jemné disperzie, a ich použiteľnosť v širokej škále materiálov a rozpúšťadiel v akomkoľvek rozsahu. Najdôležitejšie je, že Hielscher sonicators vám umožní rozšíriť váš proces lineárne bez kompromisov. Chemické metódy na druhej strane zahŕňajú použitie povrchovo aktívnych látok, polymérov alebo iných chemikálií, ktoré adsorbujú na povrchy častíc a poskytujú sterické alebo elektrostatické odpudzovanie. Fyzikálne metódy môžu zahŕňať zmenu vlastností média, ako je pH alebo iónová sila, na zlepšenie disperznej stability. Ultrazvukom môže pomôcť chemickej disperzii nanomateriálov.

  • Aká je metóda ultrazvukom pre syntézu nanočastíc?

    Sonikačná metóda syntézy nanočastíc zahŕňa použitie ultrazvukovej energie na uľahčenie alebo zvýšenie chemických reakcií, ktoré vedú k tvorbe nanočastíc. K tomu môže dôjsť prostredníctvom kavitačného procesu, ktorý vytvára lokalizované horúce miesta extrémnej teploty a tlaku, podporuje kinetiku reakcií a ovplyvňuje nukleáciu a rast nanočastíc. Sonikácia môže pomôcť kontrolovať veľkosť, tvar a distribúciu častíc, čo z neho robí všestranný nástroj pri syntéze nanočastíc s požadovanými vlastnosťami.

  • Aké sú dva typy metód ultrazvukom?

    Dva hlavné typy ultrazvukom metódy sú dávková sonda ultrazvukom a inline sonda ultrazvukom. Sonikácia dávkovej sondy zahŕňa umiestnenie ultrazvukovej sondy do suspenzie nanomateriálov. Sonikácia inline sondy, na druhej strane, zahŕňa čerpanie suspenzie nanomateriálu cez ultrazvukový reaktor, v ktorom sonda ultrazvukom poskytuje intenzívnu a lokalizovanú ultrazvukovú energiu. Druhá metóda je efektívnejšia pri spracovaní väčších objemov vo výrobe a je široko používaná pri disperzii a deaglomerácii nanočastíc vo výrobnom meradle.

  • Ako dlho trvá sonikácia nanočastíc?

    Doba ultrazvukom pre nanočastice sa značne líši v závislosti od materiálu, počiatočného stavu aglomerácie, koncentrácie vzorky a požadovaných konečných vlastností. Typicky, ultrazvukom časy sa môžu pohybovať od niekoľkých sekúnd do niekoľkých hodín. Optimalizácia času ultrazvukom je rozhodujúca, pretože nedostatočná ultrazvukom môže ponechať aglomeráty neporušené, zatiaľ čo nadmerná ultrazvukom môže viesť k fragmentácii častíc alebo nežiaducim chemickým reakciám. Empirické testovanie za kontrolovaných podmienok je často potrebné na určenie optimálneho trvania ultrazvukom pre konkrétnu aplikáciu.

  • Ako ultrazvukom čas ovplyvňuje veľkosť častíc?

    Čas ultrazvukom priamo ovplyvňuje veľkosť a distribúciu častíc. Spočiatku zvýšená ultrazvukom vedie k zníženiu veľkosti častíc v dôsledku rozpadu aglomerátov. Avšak po určitom bode nemusí predĺžená ultrazvukom ďalej významne znížiť veľkosť častíc a môže dokonca vyvolať štrukturálne zmeny v časticiach. Nájdenie optimálneho času ultrazvukom je nevyhnutné na dosiahnutie požadovanej distribúcie veľkosti častíc bez ohrozenia integrity materiálu.

  • Rozbije ultrazvukom molekuly?

    Sonikácia môže rozbiť molekuly, ale tento účinok je veľmi závislý od štruktúry molekuly a podmienok ultrazvukom. Sonikácia s vysokou intenzitou môže spôsobiť zlomenie väzby v molekulách, čo vedie k fragmentácii alebo chemickému rozkladu. Tento účinok sa používa v sonochémii na podporu chemických reakcií prostredníctvom tvorby voľných radikálov. Avšak pre väčšinu aplikácií zahŕňajúcich disperziu nanočastíc sú parametre ultrazvukom optimalizované tak, aby sa zabránilo rozbitiu molekuly a zároveň sa dosiahla účinná deaglomerácia a disperzia.

  • Ako oddelíte nanočastice od roztokov?

    Separáciu nanočastíc od roztokov možno dosiahnuť rôznymi metódami vrátane odstreďovania, filtrácie a zrážania. Odstreďovanie využíva odstredivú silu na oddelenie častíc na základe veľkosti a hustoty, zatiaľ čo ultrafiltrácia zahŕňa prechod roztoku cez membránu s veľkosťou pórov, ktorá zadržiava nanočastice. Zrážanie môže byť indukované zmenou vlastností rozpúšťadla, ako je pH alebo iónová sila, čo spôsobuje, že nanočastice sa aglomerujú a usadzujú. Výber separačnej metódy závisí od nanočastíc’ fyzikálne a chemické vlastnosti, ako aj požiadavky na následné spracovanie alebo analýzu.

Hielscher UP400St ultrazvukom deaglomeruje nanomateriály

Hielscher UP400St ultrazvukom pre aglomeráciu nanomateriálov

Materiálový výskum s Hielscher Ultrasonics

Hielscher sondové sonikátory sú základným nástrojom vo výskume a aplikácii nanomateriálov. Priamym riešením výziev aglomerácie nanomateriálov a ponúkaním praktických a použiteľných riešení sa snažíme byť vaším zdrojom pre špičkový vedecký výskum materiálov.

Oslovte ešte dnes a preskúmajte, ako môže naša technológia ultrazvukom spôsobiť revolúciu vo vašich aplikáciách nanomateriálov.

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,




Bežné nanomateriály vyžadujúce aglomeráciu

Vo výskume materiálov je aglomerácia nanomateriálov kľúčom k optimalizácii vlastností nanomateriálov na rôzne aplikácie. Ultrazvuková deaglomerácia a disperzia týchto nanomateriálov je základom pokroku vo vedeckých a priemyselných oblastiach, zabezpečenie ich výkonu v rôznych aplikáciách.

  1. uhlíkové nanotrubice (CNT): Používa sa v nanokompozitoch, elektronike a zariadeniach na ukladanie energie pre ich výnimočné mechanické, elektrické a tepelné vlastnosti.
  2. Nanočastice oxidu kovu: Zahŕňa oxid titaničitý, oxid zinočnatý a oxid železitý, ktoré sú rozhodujúce pri katalýze, fotovoltaike a ako antimikrobiálne látky.
  3. Grafén a oxid grafénu: Pre vodivé atramenty, pružnú elektroniku a kompozitné materiály, kde deaglomerácia zabezpečuje využitie ich vlastností.
  4. Nanočastice striebra (AgNP): Používa sa v náteroch, textíliách a zdravotníckych pomôckach pre ich antimikrobiálne vlastnosti, ktoré vyžadujú rovnomernú disperziu.
  5. Nanočastice zlata (AuNP): Používajú sa pri dodávaní liekov, katalýze a biologickom snímaní vďaka svojim jedinečným optickým vlastnostiam.
  6. nanočastice oxidu kremičitého: Aditíva v kozmetike, potravinárskych výrobkoch a polyméroch na zlepšenie trvanlivosti a funkčnosti.
  7. Keramické nanočastice: Používa sa v náteroch, elektronike a biomedicínskych pomôckach pre vylepšené vlastnosti, ako je tvrdosť a vodivosť.
  8. polymérne nanočastice: Navrhnuté pre systémy podávania liekov, ktoré potrebujú deaglomeráciu na konzistentnú mieru uvoľňovania liekov.
  9. Magnetické nanočastice: Napríklad nanočastice oxidu železitého používané v kontrastných látkach MRI a liečbe rakoviny, ktoré vyžadujú účinnú deaglomeráciu pre požadované magnetické vlastnosti.

 

V tomto videu vám ukážeme pozoruhodnú účinnosť sonicator UP200Ht dispergujúci uhlíkový prášok vo vode. Sledujte, ako rýchlo ultrazvukom prekonáva príťažlivé sily medzi časticami a zmieša ťažko miešaný uhlíkatý prášok do vody. Vďaka svojej výnimočnej miešacej schopnosti sa ultrazvukom bežne používa na výrobu rovnomerných nano-disperzií sadzí, C65, fullerénov C60 a uhlíkových nanorúrok (CNT) v priemysle, materiálovej vede a nanotechnológii.

Ultrazvuková disperzia uhlíkových materiálov s ultrazvukovou sondou UP200Ht

Miniatúra videa

 

Radi prediskutujeme váš proces.

Poďme sa skontaktovať.