Ultrazvočna disperzija nanomaterialov (nanodelcev)
Nanomateriali so postali sestavni del tako raznolikih izdelkov, kot so visokozmogljivi materiali, sredstva za zaščito pred soncem, učinkoviti premazi ali plastični kompoziti. Ultrazvočna kavitacija se uporablja za razpršitev nano-delcev v tekočine, kot so voda, olje, topila ali smole.
Ultrazvočna disperzija nanodelcev
Uporaba Ultrazvočna disperzija nanodelcev ima različne učinke. Najbolj očiten je razprševanje materialov v tekočinah da bi razbili aglomerate delcev. Drug postopek je uporaba ultrazvoka med sinteza delcev ali obarjanje. Na splošno to vodi do manjših delcev in povečane enakomernosti velikosti. Ultrazvočna kavitacija Izboljša prenos materiala tudi na površinah delcev. Ta učinek se lahko uporabi za izboljšanje površine funkcionalizacija materialov z visoko specifično površino.
Razprševanje in zmanjševanje velikosti nanomaterialov
Nanomateriali, npr. kovinski oksidi, nanoglije ali Ogljikove nanocevke ponavadi se aglomerirajo, ko se zmešajo v tekočino. Učinkovita sredstva za deaglomeracijo in Razpršitvijo so potrebne za premagovanje sil vezivanja po vlaženju prahu. Ultrazvočna razgradnja aglomeratnih struktur v vodnih in nevodnih suspenzijah omogoča uporabo celotnega potenciala nanovelikosti materialov. Raziskave različnih disperzij aglomeratov nanodelcev s spremenljivo vsebnostjo trdnih snovi so pokazale precejšnjo prednost ultrazvoka v primerjavi z drugimi tehnologijami, kot so rotorski statorski mešalniki (npr. ultra turrax), batni homogenizatorji ali metode mokrega mletja, npr. kroglice ali koloidni mlini. Hielscher ultrazvočni sistemi se lahko izvajajo pri precej visokih koncentracijah trdnih snovi. Na primer za Kremena Ugotovljeno je bilo, da je stopnja loma neodvisna od koncentracija trdne snovi do 50% po teži. Ultrazvok se lahko uporablja za razprševanje glavnih serij z visoko koncentracijo - obdelavo tekočin z nizko in visoko viskoznostjo. Zaradi tega je ultrazvok dobra rešitev za obdelavo barv in premazov na osnovi različnih medijev, kot so voda, smola ali olje.
Ultrazvočni homogenizator UP400St za nanodisperzije
Ultrazvočna kavitacija
Disperzija in deaglomeracija z ultrasonicacijo sta posledica ultrazvočne kavitacije. Pri izpostavljanju tekočin ultrazvoku zvočni valovi, ki se širijo v tekočino, povzročijo izmenične visokotlačne in nizkotlačne cikle. To povzroča mehansko obremenitev vlečnih sil med posameznimi delci. Ultrazvočna kavitacija V tekočinah povzroča visoke hitrosti tekočih curkov do 1000 km / h (približno 600 mph). Takšni curki stisnejo tekočino pod visokim tlakom med delci in jih ločijo drug od drugega. Manjši delci se pospešijo s tekočimi curki in trčijo pri visokih hitrostih. Zaradi tega je ultrazvok učinkovito sredstvo za razprševanje, pa tudi za Rezkanje delcev velikosti mikronov in submikronov.
Ultrazvočno podprta sinteza delcev / obarjanje
Nanodelci se lahko ustvarijo od spodaj navzgor s sintezo ali obarjanjem. Sonokemija je ena prvih tehnik, ki se uporabljajo za pripravo nanovelikih spojin. Suslick v svojem izvirnem delu, sonikiran Fe (CO)5 bodisi kot čista tekočina ali v raztopini deaclina in dobimo amorfne nanodelce železa velikosti 10-20nm. Na splošno prenasičena zmes začne tvoriti trdne delce iz visoko koncentriranega materiala. Ultrasonication izboljša mešanje predhodnih sestavin in poveča prenos mase na površini delcev. To vodi do manjše velikosti delcev in večje enakomernosti.
UIP2000hdT, 2kW zmogljiv ultrazvočni aparat za razpršitev SWCNT.
Površinska funkcionalizacija z uporabo ultrazvoka
Številni nanomateriali, kot so kovinski oksidi, Brizgalno črnilo in pigmenti tonerjev ali polnila za zmogljivost Premazi, zahtevajo površinsko funkcionalizacijo. Za funkcionalizacijo celotne površine vsakega posameznega delca je potrebna dobra disperzijska metoda. Ko so delci razpršeni, so običajno obdani z mejno plastjo molekul, ki jih privlači površina delcev. Da bi nove funkcionalne skupine prišle na površino delcev, je treba to mejno plast razbiti ali odstraniti. Tekoči curki, ki nastanejo pri ultrazvočni kavitaciji, lahko dosežejo hitrost do 1000 km / h. Ta stres pomaga premagati privlačne sile in prenaša funkcionalne molekule na površino delcev. V Sonokemijase ta učinek uporablja za izboljšanje učinkovitosti dispergiranih katalizatorjev.
Ultrazvok pred merjenjem velikosti delcev
Ultrasonication vzorcev izboljša natančnost merjenja velikosti delcev ali morfologije. Novi SonoStep združuje ultrazvok, mešanje in črpanje vzorcev v kompaktni obliki. Je enostaven za uporabo in se lahko uporablja za dostavo ultrazvočnih vzorcev analitičnim napravam, kot so analizatorji velikosti delcev. Intenzivno ultrazvočno razbijanje pomaga razpršiti aglomerirane delce, kar vodi do bolj doslednih rezultatov.Kliknite tukaj, če želite prebrati več!
Ultrazvočna obdelava za laboratorijsko in proizvodno merilo
Ultrazvočni procesorji in pretočne celice za deaglomeracijo in disperzijo so na voljo za Laboratorij in proizvodnja raven. Industrijske sisteme je mogoče enostavno naknadno opremiti za delo v liniji. Za raziskave in razvoj procesov priporočamo uporabo UIP1000hd (1.000 vatov).
Hielscher ponuja široko paleto ultrazvočnih naprav in dodatkov za učinkovito razprševanje nanomaterialov, npr. v barvah, črnilih in premazih.
- Kompaktne laboratorijske naprave do Moč 400 vatov.
Te naprave se uporabljajo predvsem za pripravo vzorcev ali začetne študije izvedljivosti in so na voljo za najem. - 500 in 1,000 in 2,000 Ultrazvočni procesorji Watts, kot je UIP1000hd komplet s pretočno celico in različnimi spodbujevalnimi rogovi in sonotrodami lahko obdela tokove večjega obsega.
Takšne naprave se uporabljajo za optimizacijo parametrov (kot so: amplituda, delovni tlak, pretok itd.) v namizni ali pilotni lestvici. - Ultrazvočni procesorji 2kW, 4 kW, 10kW in 16kW in večji grozdi več takih enot lahko obdelujejo tokove obsega proizvodnje na skoraj vseh ravneh.
Namizna oprema je na voljo za najem v dobrih pogojih za izvajanje procesnih poskusov. Rezultati takšnih poskusov se lahko linearno prilagodijo proizvodni ravni, kar zmanjšuje tveganje in stroške, povezane z razvojem procesa. Z veseljem vam bomo pomagali na spletu, po telefonu ali osebno. Prosimo, poiščite Naši naslovi tukajali uporabite spodnji obrazec.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Nanomateriali – Ozadje
Nanomateriali so materiali, ki so manjši od 100 nm. Hitro napredujejo v formulacije barv, črnil in premazov. Nanomateriali spadajo v tri široke kategorije: kovinski oksidi, nanogline in Ogljikove nanocevke. Nanodelci kovinskega oksida vključujejo cinkov oksid v nanomerilu, titanov oksid, železov oksid, cerijev oksid in cirkonijev oksid ter mešane kovinske spojine, kot so indij-kositrov oksid ter cirkonij in titan, pa tudi mešane kovinske spojine, kot je indij-kositrov oksid. Ta majhna snov vpliva na številne discipline, kot je fizika, Kemija in biologija. Pri barvah in premazih nanomateriali izpolnjujejo dekorativne potrebe (npr. barva in sijaj), funkcionalne namene (npr. prevodnost, mikrobna inaktivacija) in izboljšujejo zaščito (npr. odpornost proti praskam, UV stabilnost) barv in premazov. Zlasti kovinski oksidi nanovelikosti, kot sta TiO2 in ZnO ali aluminijev oksid, cerij in Kremena in pigmenti nanovelikosti najdejo uporabo v novih formulacijah barv in premazov.
Ko se snov zmanjša, spremeni svoje značilnosti, kot so barva in interakcija z drugimi snovmi, kot je kemična reaktivnost. Sprememba značilnosti je posledica spremembe elektronskih lastnosti. S strani zmanjšanje velikosti delcev, se poveča površina materiala. Zaradi tega lahko večji odstotek atomov medsebojno deluje z drugo snovjo, npr. z matrico smol.
Površinska aktivnost je ključni vidik nanomaterialov. Aglomeracija in agregacija blokirata površino pred stikom z drugimi snovmi. Samo dobro razpršeni ali enojno razpršeni delci omogočajo izkoriščanje celotnega koristnega potenciala snovi. Posledično se z dobrim razprševanjem zmanjša količina nanomaterialov, ki so potrebni za doseganje enakih učinkov. Ker je večina nanomaterialov še vedno precej draga, je ta vidik zelo pomemben za trženje formulacij izdelkov, ki vsebujejo nanomateriale. Danes se številni nanomateriali proizvajajo v suhem postopku. Zato je treba delce zmešati v tekoče formulacije. Tukaj večina nanodelcev tvori aglomerate med vlaženjem. Zlasti Ogljikove nanocevke so zelo kohezivni, zaradi česar jih je težko razpršiti v tekočine, kot so voda, etanol, olje, polimer ali epoksidna smola. Običajne predelovalne naprave, npr. visokostrižni mešalniki ali mešalniki rotor-stator, visokotlačni homogenizatorji ali koloidni in diskovni mlini, ne ločujejo nanodelcev na ločene delce. Zlasti za majhne snovi od nekaj nanometrov do nekaj mikronov je ultrazvočna kavitacija zelo učinkovita pri razbijanju aglomeratov, agregatov in celo primarnih. Ko se ultrazvok uporablja za Rezkanje pri serijah z visoko koncentracijo, tekoči curki, ki nastanejo zaradi ultrazvočne kavitacije, povzročijo, da delci trčijo med seboj s hitrostjo do 1000 km / h. To zlomi van der Waalsove sile v aglomeratih in celo primarnih delcih.
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, disperzijo, emulgacijo in ekstrakcijo v laboratorijski, pilotni in industrijski ravni.