Ултразвучна деагломерација наночестица силицијум диоксида
Наночестице силицијум диоксида као што је испарени силицијум диоксид (нпр. Аеросил) су адитив који се широко користи у разним индустријама. Да би се добио потпуно функционалан наносилицијум са жељеним карактеристикама материјала, наночестице силицијум диоксида морају бити деагломериране и распоређене као једнодисперзне честице. Доказано је да је ултразвучна деагломерација високо ефикасна и поуздана техника за равномерну дистрибуцију наносилицијум-диоксида као једнодисперзних честица у суспензији.
наносилица – Карактеристике и примене
Силицијум диоксид (СиО2) а посебно наночестице силицијум диоксида (Си-НП) су уобичајени адитиви у многим индустријама. Честице силицијум диоксида нано величине нуде веома велику површину и изражавају јединствене карактеристике честица, које се користе у многим индустријама у различите сврхе. На пример, јединствена својства материјала нано-величине СиО2 примењују се у циљу армирања (нано)композита, бетона и других материјала. Примери су премази на бази наносилицијум-диоксида који нуде ватроотпорна својства или стакло обложено наносилицијум-диоксидом које на тај начин добија антирефлексна својства. У грађевинарству, силицијум диоксид (микросилицијум) и наносилицијум се користе као високо пуцолански материјал који се користи за побољшање обрадивости, као и механичких и издржљивих својстава бетона. Када се упореде испарења силицијум диоксида и наносилицијум диоксида, нано-структурирани СиО2 пуцолан је активнији у раној фази од испарења силицијум диоксида јер наносилицијум нуди знатно већу специфичну површину и финоћу. Већа површина нуди више места за реакцију са бетоном и посебно доприноси побољшаној микроструктури бетона делујући као језгро. Пропустљивост гаса, показатељ трајности бетона, побољшана је код бетона који је ојачан нано-силицијумом у поређењу са бетоном који садржи традиционалну силицију.
У биомедицини и науци о животу, СиО2 наночестице се широко истражују за различите примене пошто велика површина, одлична биокомпатибилност и подесива величина пора наносиликата нуде широк спектар нових примена укључујући испоруку лекова и тераностику.

Графикон приказује расподелу величине честица нано-силицијум диоксида пре (зелена крива) и после (црвена крива) ултразвучне дисперзије.

Нано-силицијумске суспензије – са малим до веома високим чврстим оптерећењима – може се поуздано распршити коришћењем ултразвука. На слици је приказано УИП2000хдТ у групном подешавању.
Ултразвучна деагломерација и дисперзија нано-силицијум диоксида
Принцип рада ултразвучне деагломерације и дисперзије заснован је на ефектима ултразвучно генерисане кавитације, научно познате као акустична кавитација. Примена ултразвука велике снаге, ниске фреквенције у течностима или кашама може изазвати акустичну кавитацију, а самим тим и екстремне услове, који се јављају локално као веома високи притисци и температуре, и микрострујање са млазовима течности до 280м/с. Ови интензивни физички и механички ефекти ултразвучне кавитације узрокују ерозију на површини честица, као и разбијање честица путем судара између честица. Ове интензивне силе ултразвучне/акустичне кавитације чине ултразвучну обраду високо ефикасним и поузданим методом за деагломерацију и дисперзију честица нано величине као што су нано-силицијум, наноцеви и други нано материјали.

Расподела величине честица ултразвучно деагломерисаног нано-силицијум диоксида (користећи ултрасоникатор Хиелсцхер УП400Ст) у води од (а) 1 теж%, (б) 2 теж%, (ц) 5 теж%, и (д) 10 теж% Аеросила 200 у различитим временским интервалима.
Студија и графикони: Викасх 2020.
Ултразвучна обрада силицијум диоксида са високим концентрацијама чврстих материја и у вискозним течностима
Дисперговање наночестица при ниским концентрацијама је већ изазов јер се силе хемијског везивања као што су јонске везе, ковалентне везе, водоничне везе и ван дер Валсове интеракције морају превазићи. Са повећањем концентрације наночестица, нпр. честица нано-силицијум диоксида, хемијска интеракција између наночестица се такође значајно повећава. То значи да је снажна техника дисперзије неопходна да би се добили добри, дугорочно стабилни резултати дисперзије. Ултразвучни дисперзатори се користе као поуздана и високоефикасна дисперзиона метода, која је лако у стању да обрађује каше високог вискозитета, па чак и пасте са веома високим концентрацијама чврсте материје. Способност обраде каше са великим чврстим оптерећењем нано-честица претвара ултразвук у преферирану технологију дисперговања наноматеријала.
Хиелсцхер индустријски ултрасоникатори могу обрадити вашу кашу или пасту у континуираном линијском реактору све док се може хранити преко пумпе.
Ултразвучна производња нанофлуида силицијум диоксида
Модрагон ет ал. (2012) припремили су нанофлуиде силицијум диоксида припремљене дисперговањем наночестица силицијум диоксида у дестилованој води користећи ултрасоникатор типа сонде УП400С. Да би се произвели стабилни нанофлуиди силицијум диоксида са одређеним чврстим садржајем (тј. 20%), ниског вискозитета и сличног течног понашања, састоје се од високоенергетског третмана ултразвучном сондом у трајању од 5 минута, основни медиј (пХ вредности веће од 7) и без додавања соли. Ултразвучна дисперзија је резултирала нанофлуидима ниског вискозитета. Ултразвучно припремљени нанофлуиди су се понашали као течни и припремљени су са 20% чврстог оптерећења у врло кратком времену захваљујући доброј дисперзији постигнутој ултразвучном обрадом.
„Од свих доступних метода дисперзије, дисперзија ултразвучним сондама је потврђена као најефикаснија.“ (Модрагон ет ал., 2012.)
Петзолд и др. (2009) су дошли до истог закључка за деагломерацију праха Аеросил откривши да је ултразвучна сонда најефикаснији дисперзиони систем због примењене високо фокусиране енергије.
Ултрасоникатори за деагломерацију и дисперзију наночестица силицијум диоксида
Када се нано-силицијум користи у индустријским апликацијама, истраживању или науци о материјалима, суви прах силицијум диоксида мора да се угради у течну фазу. Дисперзија нано-силицијум диоксида захтева поуздану и ефикасну технику дисперговања, која примењује довољно енергије за деагломерацију појединачних честица силицијум диоксида. Ултрасоникатори су добро познати као моћни и поуздани дисперзатори, стога се користе за деагломерацију и дистрибуцију различитих материјала као што су силицијум, наноцеви, графен, минерали и многи други материјали хомогено у течну фазу.
Хиелсцхер Ултрасоницс дизајнира, производи и дистрибуира ултразвучне дисперзере високих перформанси за било коју врсту апликација за хомогенизацију и деагломерацију. Када је у питању производња нано-дисперзија, прецизна контрола ултразвука и поуздан ултразвучни третман суспензије наночестица су од суштинског значаја за добијање производа високих перформанси.
Хиелсцхер Ултрасоницс процесори вам дају потпуну контролу над свим важним параметрима обраде као што су унос енергије, ултразвучни интензитет, амплитуда, притисак, температура и време задржавања. На тај начин можете прилагодити параметре оптимизованим условима, што последично води ка висококвалитетној нано-дисперзији као што је наносилика.
За било коју запремину / капацитет: Хиелсцхер нуди ултрасоникаторе и широк портфолио додатне опреме. Ово омогућава конфигурацију идеалног ултразвучног система за вашу примену и производни капацитет. Од малих бочица које садрже неколико милилитара до токова велике запремине од хиљада галона на сат, Хиелсцхер нуди одговарајуће ултразвучно решење за ваш процес.
Робусност: Наши ултразвучни системи су робусни и поуздани. Сви Хиелсцхер ултрасоникатори су направљени за рад 24/7/365 и захтевају врло мало одржавања.
Лакоћа: Разрађен софтвер наших ултразвучних уређаја омогућава пред-селекцију и чување подешавања соникације за једноставну и поуздану соникацију. Интуитивни мени је лако доступан преко дигиталног обојеног екрана осетљивог на додир. Даљинска контрола претраживача вам омогућава да управљате и надгледате преко било ког интернет претраживача. Аутоматско снимање података чува параметре процеса било које соникације покренуте на уграђеној СД картици.
Одлична енергетска ефикасност: У поређењу са алтернативним технологијама дисперзије, Хиелсцхер ултрасоникатори се истичу изванредном енергетском ефикасношћу и супериорним резултатима у дистрибуцији величине честица.

Графикон показује значајну предност ултразвучне дисперзије силицијум диоксида са Хиелсцхер УИП1000 у поређењу са ултра-туррак-ом. Ултрасоницатион захтева мање енергије и постиже драстично мању величину честица силицијум диоксида.
- висока ефикасност
- најсавременија технологија
- поузданост & робусност
- батцх & у реду
- за било коју запремину – од малих бочица до камиона на сат
- научно доказано
- интелигентни софтвер
- паметне функције (нпр. протоколирање података)
- ЦИП (чишћење на месту)
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
---|---|---|
1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | УП100Х |
10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000хдТ |
на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
на | већи | кластер оф УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Литература / Референце
- Vikash, Vimal Kumar (2020): Ultrasonic-assisted de-agglomeration and power draw characterization of silica nanoparticles. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 65, 2020.
- Rosa Mondragon, J. Enrique Julia, Antonio Barba, Juan Carlos Jarque (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology, Volume 224, 2012. 138-146.
- Pohl, Markus; Schubert, Helmar (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.

Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.