Hielscher ultraljud teknik

Sonofragmentering-effekten av Power ultraljud på partikel brott

Sonofragmentering beskriver brott av partiklar i nano-storlek fragment av hög effekt ultraljud. I motsats till den gemensamma ultraljud deagglomeration och fräsning – där partiklarna huvudsakligen slipas och separeras av kollisioner mellan partikel – , är Sono-fragementation kännetecknas av direkt interaktion mellan partikel och chock våg. Hög effekt/låg frekventa ultraljud skapar kavitation och därmed intensiva skjuvning krafter i vätskor. De extrema förhållanden av cavitational bubbla kollaps och interspecifik kollision mala partiklar till mycket fin storlek material.

Ultraljud produktion och beredning av Nano partiklar

Effekterna av makt ultraljud för produktion av Nano material är välkända: Dispersing, Deagglomeration och fräsning & Slipning och fragmentering av ultraljudsbehandling är ofta den enda effektiva metoden för att behandla nanopartiklar. Detta gäller särskilt när det gäller mycket fina nano material med speciella funcionalities som med nano storlek unika partikel egenskaper uttrycks. För att skapa nano material med specifika funktioner, en jämn och pålitlig ultraljudsbehandling process måste säkerställas. Hielscher levererar ultraljud utrustning från Lab skala till full kommersiell produktion storlek.

Sono-fragmentering av kavitation

Inmatning av kraftfulla ultraljud krafter i vätskor skapar extrema förhållanden. När ultraljud sprider ett flytande medium, ultraljudsvågor resultera i omväxlande kompression och förtunning cykler (högt tryck och lågtrycks cykler). Under lågtrycks cyklerna uppstår små vakuum-bubblor i vätskan. Dessa kavitation bubblor växa under flera lågtrycks cykler tills de uppnår en storlek när de inte kan absorbera mer energi. Vid detta tillstånd av maximal absorberad energi och bubbla storlek, kavitation bubblan kollapsa våldsamt och skapar lokalt extrema förhållanden. På grund av implosionen av kavitation bubblor, mycket höga temperaturer på ca 5000K och tryck på ca 2000atm nås lokalt. Implosionen resulterar i vätske strålar av upp till 280m/s (≈ 1000km/h) hastighet. Sono-fragmentering beskriver användningen av dessa intensiva krafter för att fragmentera partiklar till mindre dimensioner i sub Micron och nano intervall. Med en fortskridande ultraljudsbehandling, partikel form vänder från kantiga till sfäriska, vilket gör partiklarna mer värdefulla. Resultaten av sonofragmentering uttrycks som fragmentering hastighet som är beskrivna som en funktion av effekt ingång, sonicated volym och storleken på agglomerat.
Kusters et al. (1994) undersökte ultraljud assisterad fragmentering av agglomerat i förhållande till dess energiförbrukning. Forskarnas resultat "indikerar att ultraljud dispersion tekniken kan vara lika effektivt som konventionella slipteknik. Den industriella praxis ultraljud dispersion (t. ex. större sonder, kontinuerlig genomströmning av fjädring) kan förändra dessa resultat något, men över-allt det förväntas att den specifika energiförbrukningen inte är orsaken till valet av denna comminutron teknik utan snarare dess förmåga att producera extremt fina (submicron) partiklar. " [Kusters et al. 1994] Speciellt för att erodera pulver som kiseldioxid eller zirkonium, den specifika energi som krävs per enhet pulver massa konstaterades vara lägre genom ultraljud slipning än konventionella slipning metoder. Ultraljud påverkar partiklarna inte bara genom fräsning och slipning, men också genom polering av fasta ämnen. Därmed kan en hög sfästad av partiklarna uppnås.

Sono-fragmentering för kristallisation av nanomaterial

"Även om det råder föga tvivel om att interparticle kollisioner förekommer i slam av molekyl ära kristaller bestrålas med ultraljud, de är inte den dominerande källan till fragmentering. I motsats till molekyl ära kristaller, metall partiklar inte skadas av chock vågor direkt och kan påverkas endast av de mer intensiva (men mycket ovanligare) interparticle kollisioner. Förskjutningen i dominerande mekanismer för ultraljudsbehandling av metall pulver kontra Aspirin slam belyser skillnaderna i egenskaper av aducerade metalliska partiklar och splikliga molekyl ära kristaller. " [Zeiger/Suslick 2011, 14532]

Ultraljud fragmentering av acetylsalicylsyra partiklar

Sonofragmentering av Aspirin partiklar [Zeiger/Suslick 2011]

Gopi et al. (2008) undersökte tillverkningen av submikrometer av hög renhetsgrad aluminiumoxid keramiska partiklar (huvudsakligen i sub-100 nm) från mikrometer-storlek foder (t. ex. 70-80 μm) med hjälp av sonofragmentering. De observerade en betydande förändring i färg och form av aluminiumoxid keramiska partiklar som en följd av Sono-fragmentering. Partiklar i micron, submicron och nano storlek sortiment kan lätt erhållas genom hög effekt ultraljudsbehandling. Sphericityen av partiklarna ökade med ökande retentionstid i det akustiskt sätter in.

Dispersion i ytaktiva ämnen

På grund av den effektiva ultraljud partikel brott, användning av tensider är viktigt att förhindra deagglomeration av sub Micron och nano-sized partiklar erhålls. Ju mindre partikel storlek, desto högre apect förhållandet av ytan, som måste täckas med ytaktiva att hålla dem i SUS pension och för att undvika partiklar koagualation (tät bebyggelse). Fördelen med ultraljud lägger i dispergerande effekt: samtidigt till slipning och fragmentering, ultraljud spridda malda partikeln fragment med tensiden så att gytter av Nano-partiklarna är (nästan) helt Undvikas.

Industriell produktion

För att betjäna marknaden med högkvalitativt nano material som uttrycker extraordinära funktioner krävs tillförlitlig process utrustning. Ultrasonicators med upp till 16kW per enhet som är clusterizable tillåta fort han bearbetning av praktiskt taget obegränsade volym strömmar. På grund av den helt linjära skalbarheten av ultraljud processer, ultraljud program kan vara riskfria testas i laboratorium, optimerad i bänk skala och sedan genomföras utan problem i produktions linjen. Eftersom ultraljud equiment inte kräver ett stort utrymme det kan även eftermonteras i befintliga process strömmar. Operationen är lätt och kan övervakas och köras via fjärrkontroll, medan underhåll av ett ultraljud system är nästan försumlig.

Litteratur / Referenser

  • Ambedkar, B. (2012): ultraljud kol-Wash för de-Ashing och de-Sulfurization: experimentell utredning och Mechanistic Modeling. Springer, 2012.
  • Eder, Rafael J. P.; Schrank, Simone; Besenhard, Maximilian O.; Roblegg, Eva; Gruber-Woelfler, Heidrun; Khinast Johannes G. (2012): fort löp ande Sonocrystallization av Acetylsalicylic Acid (ASA): kontrol lera av Crystal storleksanpassar. Kristall tillväxt & Utförande 12/10, 2012. på 4733-4738.
  • Gopi, K. R.; Nagarajan, R. (2008): förskott i Nanoalumina keramiska partikel Fabrication använda Sonofragmentering. IEEE-transaktioner på nano teknik 7/5, 2008. på 532-537.
  • Kusters, Karl; Pratsinis, Sotiris E.; Thoma, Steven G.; Smed Douglas M. (1994): energi-storleksanpassa för minsknings lagar för Ultraljuds-fragmentering. Pulver teknik 80, 1994. på 253-263.
  • Zeiger, Brad W.; Suslick, Kenneth S. (2011): Sonofragementation av molekyl ära kristaller. Tidning av det kemiska samhället för amerikanen. 2011.

Kontakta oss / Fråga mer

Prata med oss ​​om dina behandlingsbehov. Vi kommer att rekommendera den mest lämpliga inställningar och processparametrar för ditt projekt.





Observera att våra Integritetspolicy.



Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot" (Klicka för att förstora!)

Ultraljud sonotrode sänder ljud vågor i vätska. Den imma under sonotrode yta visar cavitational hot spot Området.