Čestice, npr. nanopčlanke se mogu generisati u odnosu na tečnost, uz pomoć padavina. U ovom procesu se nadzasićena mešavina kreće u stvaranju čvrstih čestica iz visoko koncentrisanih materijala koji će rasti i konačno se izriti. Da bi se kontrolisao čestica/kristalna veličina i morfologija, kontrola nad padavinama je od suštinskog značaja.

U pozadini procesa padavina

U poslednjih nekoliko godina, nanopčlanci su stekli značaj na mnogim poljima, kao što su premazi, polimeri, mastila, farmaceutski ili elektronika. Jedan od važnih faktora koji utiče na upotrebu nanomaterijala je nanomaterial trošak. Zbog toga su obavezna i ekonomične metode izrade nanomaterijala u masovne količine. Dok se procesi, kao емулзификација i obrada comminiranja su najvišim procesima, padavine je najniži proces za sinteze čestica Nano-veličine od tečnosti. Padavina uključuje:

• Mešanje najmanje dve tečnosti
• Superzasićenost
• nukracija
• Rast čestica
• Agglomeration (obično se izbegava niskom solidnom koncentracijom ili stabilizirajući agenti)

Mešanjem

Mešanje je suštinski korak u padavina, kao i kod većine procesa padavina, brzine hemijske reakcije su veoma visoke. Obično se u njemu koriste i mešani reaktori (grupno ili kontinuirano), statički ili mikseri sa rotora, koji su se koristili za padavinskih reakcija. Nehomogena raspodela mešanja energije i energije u procesnom obimu ograničava kvalitet sintetizovanih nanopčlanaka. Ovaj nedostatak se povećava dok se povećava jačina zvuka u reaktoru. Tehnologija naprednog mešanja i dobra kontrola uticaja na parametre dovodi do manjih čestica i bolje homogenosti čestica.

Primena probnih mlaznica, mikrokanala miksera, ili upotreba reaktora Taylora-Couette poboljšavaju intenzitet mešanja i homogenost. Ovo dovodi do kraće vremena mešanja. Ipak, ovi metodi su ograničeni na mogućnost da se podesi.

Ultrasoniranost je napredna tehnologija mešanja koja pruža veće makaze i mešanje energije bez ograničenja podešavanja. Takođe omogućava kontrolu upravnih parametara, kao što su ulaz energije, dizajn reaktora, vreme boravka, čestica ili preravna koncentracija nezavisno. Ultrasonični Kavitacija predstavlja intenzivan mikromešanje i premeša visoku snagu lokalno.

Magnetske padavine

Primena ultrazvučnosti na padavine demonstrirana je na ICVT (TU Clausthal) od strane Banert et Al. (2006) za magnetite nanopčlanke. Banert je koristio optimiziran Sono-hemijski reaktor (desna slika, feed 1: gvozdena rešenja, feed 2:-padavine agent, Kliknite za veći prikaz!) da proizvodi magnetite nanopčlanke “-rastvanjem jednognog rešenja gvožđa (III) hlornih hexahydrate i gvožđa (II) sulfat, sa kutknim odnosom Fe^{3 +}/Fe^{2 +} = 2:1. S obzirom na to da su mikdrodinamična premešanje i mešanje makroa važni i doprinose ultrasonovu mikromešanju, geometrija reaktora i pozicija cevi za hranjenje su važni faktori koji regulišu rezultat procesa. U svom radu, Banert et Al. u poređenju sa različitim dizajnom reaktora. Poboljšani dizajn komore reaktora može da smanji neophodnu specifičnu energiju od strane faktora pet.

Gvozdena rešenja je izgladena sa koncentričnim amonijajnim hidroksidom i natrijum hidroksidom. Da bi se izbegao bilo koji pH preliv, može se prebiti višak. Raspodela veličine čestica magnetita merila se upotrebom foton korelacije spektroskopije (PC, Malvern NanoSizer ZS, Malvern Inc.).”

Bez ultrazvučnih čestica, čestice srednje vrste čestica od 45 Nm su napravljeni od strane hydrodinamičnog mešanja. Ultrasonični mešanje je smanjio veličinu čestica na 10nm i manje. Dole prikazana grafika pokazuje raspodelu veličine od Fe f₃O₄ čestica generisane u kontinuiranom ultrasonnom reagaciji (Banert et Al., 2004).

Sledeću grafiku (Banert et Al., 2006) prikazuje veličinu čestica kao funkciju određenog ulaza energije.

“Dijagram može biti podeljen na tri glavna režima. Ispod oko 1000 kJ/kg_Fe3O4 mešanje se kontroliše na hydrodinamički efekat. Veličina čestica iznosi oko 40-50 Nm. Iznad 1000 kJ/kg efekat ultrasonovog mešanja postaje vidljiv. Veličina čestica se smanjuje ispod 10 Nm. Uz dodatno povećanje specifičnog ulaza energije veličina čestica ostaje u istom redosledu veličine. Proces mešanja padavina je dovoljno brz da bi omogućio homogenoznu nuksaciju.”

Литература

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, U. A. (2004), Kontinuierliche Fälpluća im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel Von Eisen-(II, III) oxid, ICVT, TU-Klaustalca, koji je predstavljen na samitu u GVC, na godišnjem 2004 sastanku.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, U. A. (2006), operativni parametri kontinuirane Sono-hemijske padavine, postupku. 5. WCPT, Orlando FL, 23,0-27. April 2006.