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.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Industriell ultraljud homogenisator för intensifierad fräsning och fragmentering av partiklar.

MultiSonoReactor MSR-4 är en industriell inline-homogenisator som lämpar sig för fragmentering och fräsning av partiklar och nanomaterial.

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.

Ultraljudsljudmätare UP200Ht och UP200St är båda kraftfulla 200W homogenizer modeller för prov prep, emulgering, spridning, extraktion och kemi.

UP200Ht - Handhållen ultraljud shomogenizer


Ultraljud homogenisatorer är effektiva och pålitliga för spridning av kol-nanorör i vatten eller organiska lösningsmedel.

Ultraljud homogenisatorer är effektiva och pålitliga för spridning av nanopartiklar i vatten eller lösningsmedel. Bilden visar labb ultrasonicator UP100H.

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.

Power-ultraljud används framgångsrikt i industriell skala för fräsning och fragmentering av partiklar.

Partikel-storlek distribution och SEM bilder av Bi2Te3-baserade legering före och efter ultraljud fräsning. A – Fördelning av partikel storlekar; B – SEM bild före ultraljud fräsning; C – SEM bild efter ultraljud fräsning för 4 h; D – SEM-bild efter ultraljud fräsning för 8 h.
Källa: Marquez-Garcia et al. 2015.

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.




Litteratur / Referenser

Ultrasonicator UIP2000hdT för kraftfull ultraljudsbehandling och optimal processkontroll

Högpresterande ultrasonicator UIP2000hdT (2kW, 20kHz) för effektiv blandning, homogenisering, nanodispersion och sonofragmentering av partiklar.


Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.