Ultraljudshomogenisatorer för deagglomerering av nanomaterial

I dagens snabbt föränderliga materialvetenskapliga landskap sticker Hielscher sonikatorer ut genom att ge oöverträffad precision för deagglomerering av nanomaterial i labbbägare och i produktionsskala. Hielscher ultraljudshomogenisatorer ger forskare och ingenjörer möjlighet att tänja på gränserna för vad som är möjligt inom nanotekniktillämpningar.

Deagglomerering av nanomaterial: utmaningar och Hielscher-lösningar

Nanomaterialformuleringar i laboratorie- eller industriell skala stöter ofta på agglomerationsproblemet. Hielscher sonikatorer ta itu med detta genom högintensiv ultraljud kavitation, vilket säkerställer effektiv partikeldeagglomerering och dispersion. Till exempel, i formuleringen av kolnanorörsförstärkta material, har Hielscher sonikatorer varit avgörande för att bryta isär trassliga buntar, vilket förbättrar deras elektriska och mekaniska egenskaper.

Deagglomerering av ultraljudsnanomaterial ger enhetliga smala partikelstorleksfördelningar.

Steg-för-steg-guide för effektiv spridning och deagglomerering av nanomaterial

  1. Välj din ultraljudssonikator: Baserat på dina volym- och viskositetskrav, välj en Hielscher sonikatormodell som passar din applikation. Vi hjälper dig gärna. Kontakta oss gärna med dina önskemål!
  2. Förbered provet: Blanda ditt nanomaterial i ett lämpligt lösningsmedel eller vätska.
  3. Ställ in ultraljudsbehandling parametrar: Justera amplitud- och pulsinställningarna baserat på ditt materials känslighet och önskade resultat. Be oss om rekommendationer och deagglomerationsprotokoll!
  4. Övervaka processen: Använd periodisk provtagning för att utvärdera deagglomerationseffektiviteten och justera parametrarna efter behov.
  5. Post-Ultraljudsbehandling Hantering: Säkerställ stabiliserad dispersion med lämpliga ytaktiva ämnen eller genom omedelbar användning i applikationer.
Ultraljudsbehandling är väl etablerad i deagglomerering och funktionalisering av termoledande nanopartiklar samt produktion av stabila högpresterande nanofluider för kylning applikationer.

Ultraljud deagglomerering av kolnanorör (CNT) i polyetylenglykol (PEG)

Video miniatyr

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Vanliga frågor om deagglomeration av nanomaterial (FAQs)

  • Varför agglomererar nanopartiklar?

    Nanopartiklar tenderar att agglomerera på grund av deras höga förhållande mellan yta och volym, vilket leder till en betydande ökning av ytenergin. Denna höga ytenergi resulterar i en inneboende tendens för partiklarna att minska sin exponerade yta för det omgivande mediet, vilket driver dem att komma samman och bilda kluster. Detta fenomen drivs främst av van der Waals-krafter, elektrostatiska interaktioner och i vissa fall magnetiska krafter om partiklarna har magnetiska egenskaper. Agglomeration kan vara skadligt för nanopartiklarnas unika egenskaper, såsom deras reaktivitet, mekaniska egenskaper och optiska egenskaper.

  • Vad är det som hindrar nanopartiklar från att klibba ihop?

    Att förhindra att nanopartiklar klibbar ihop innebär att övervinna de inneboende krafter som driver agglomeration. Detta uppnås vanligtvis genom ytmodifieringsstrategier som introducerar sterisk eller elektrostatisk stabilisering. Sterisk stabilisering innebär att polymerer eller ytaktiva ämnen fästs på ytan av nanopartiklar, vilket skapar en fysisk barriär som förhindrar nära tillvägagångssätt och aggregering. Elektrostatisk stabilisering, å andra sidan, uppnås genom att belägga nanopartiklar med laddade molekyler eller joner som ger samma laddning till alla partiklar, vilket resulterar i ömsesidig repulsion. Dessa metoder kan effektivt motverka van der Waals och andra attraktionskrafter, vilket håller nanopartiklarna i ett stabilt dispergerat tillstånd. Ultraljud hjälper till under sterisk eller elektrostatisk stabilisering.

  • Hur kan vi förhindra agglomerering av nanopartiklar?

    Att förhindra agglomerering av nanopartiklar kräver ett mångfacetterat tillvägagångssätt, som innehåller bra dispersionstekniker, såsom ultraljudsbehandling, lämpligt val av dispersionsmedium och användning av stabiliseringsmedel. Ultraljud med hög skjuvning blandning är effektivare för att sprida nanopartiklar och bryta upp agglomerat än gammaldags kulkvarnar. Valet av ett lämpligt dispersionsmedium är avgörande, eftersom det måste vara kompatibelt med både nanopartiklarna och de stabiliseringsmedel som används. Ytaktiva ämnen, polymerer eller skyddande beläggningar kan appliceras på nanopartiklarna för att ge sterisk eller elektrostatisk avstötning, vilket stabiliserar dispersionen och förhindrar agglomerering.

  • Hur kan vi deagglomerera nanomaterial?

    Att minska agglomerationen av nanomaterial kan uppnås genom tillämpning av ultraljudsenergi (ultraljudsbehandling), vilket genererar kavitationsbubblor i det flytande mediet. Kollapsen av dessa bubblor producerar intensiv lokal värme, högt tryck och starka skjuvkrafter som kan bryta sönder nanopartikelkluster. Effektiviteten av ultraljudsbehandling i deagglomererande nanopartiklar påverkas av faktorer som ultraljudsbehandling kraft, varaktighet, och de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos nanopartiklarna och mediet.

  • Vad är skillnaden mellan agglomerat och aggregat?

    Skillnaden mellan agglomerat och aggregat ligger i partikelbindningarnas styrka och arten av deras bildning. Agglomerater är kluster av partiklar som hålls samman av relativt svaga krafter, såsom van der Waals-krafter eller vätebindning, och kan ofta återdispergeras till enskilda partiklar med hjälp av mekaniska krafter som omrörning, skakning eller ultraljudsbehandling. Aggregat består dock av partiklar som binds samman av starka krafter, såsom kovalenta bindningar, vilket resulterar i en permanent förening som är mycket svårare att bryta ner. Hielscher sonikatorer ger den intensiva skjuvning som kan bryta partikelaggregat.

  • Vad är skillnaden mellan sammansmältning och agglomerat?

    Koalescens och agglomeration hänvisar till att partiklar kommer samman, men de involverar olika processer. Koalescens är en process där två eller flera droppar eller partiklar smälter samman för att bilda en enda enhet, vilket ofta innebär en sammansmältning av deras ytor och inre innehåll, vilket leder till en permanent förening. Denna process är vanlig i emulsioner där droppar smälter samman för att sänka systemets totala ytenergi. Agglomeration, däremot, innebär vanligtvis att fasta partiklar samlas för att bilda kluster genom svagare krafter, såsom van der Waals-krafter eller elektrostatiska interaktioner, utan att slå samman deras inre strukturer. Till skillnad från koalescens kan agglomererade partiklar ofta separeras tillbaka till enskilda komponenter under rätt förhållanden.

  • Hur bryter man agglomerat av nanomaterial?

    Att bryta agglomerat innebär applicering av mekaniska krafter för att övervinna de krafter som håller ihop partiklarna. Tekniker inkluderar hög skjuvblandning, fräsning, och ultraljud. Ultraljud är den mest effektiva tekniken för deagglomerering av nanopartiklar, eftersom kavitationen den producerar genererar intensiva lokala skjuvkrafter som kan separera partiklar bundna av svaga krafter.

  • Vad gör ultraljudsbehandling med nanopartiklar?

    Ultraljudsbehandling applicerar högfrekventa ultraljudsvågor på ett prov, vilket orsakar snabba vibrationer och bildandet av kavitationsbubblor i det flytande mediet. Implosionen av dessa bubblor genererar intensiv lokal värme, höga tryck och skjuvkrafter. För nanopartiklar, Hielscher sonikatorer dispergerar effektivt partiklar genom att bryta upp agglomerat och förhindra reagglomeration genom energitillförsel som övervinner attraktiva interpartikelkrafter. Denna process är nödvändig för att uppnå enhetliga partikelstorleksfördelningar och förbättra materialets egenskaper för olika applikationer.

  • Vilka är metoderna för spridning av nanopartiklar?

    Nanopartikeldeagglomererings- och dispersionsmetoder kan kategoriseras i mekaniska, kemiska och fysikaliska processer. Ultraljud är en mycket effektiv mekanisk metod, som fysiskt separerar partiklar. Hielscher sonikatorer är gynnade för sin effektivitet, skalbarhet, förmåga att uppnå fina dispersioner, och deras tillämplighet över ett brett spektrum av material och lösningsmedel i vilken skala som helst. Viktigast av allt, Hielscher sonikatorer låter dig skala upp din process linjärt utan kompromisser. Kemiska metoder, å andra sidan, involverar användning av ytaktiva ämnen, polymerer eller andra kemikalier som adsorberar till partikelytor, vilket ger sterisk eller elektrostatisk avstötning. Fysikaliska metoder kan innebära att man ändrar mediets egenskaper, såsom pH eller jonstyrka, för att förbättra dispersionsstabiliteten. Ultraljud kan hjälpa till med kemisk spridning av nanomaterial.

  • Vad är ultraljudsbehandlingsmetoden för syntes av nanopartiklar?

    Ultraljudsbehandling metod för syntes av nanopartiklar innebär att man använder ultraljudsenergi för att underlätta eller förbättra kemiska reaktioner som leder till bildandet av nanopartiklar. Detta kan ske genom kavitationsprocessen, som genererar lokala hotspots med extrem temperatur och tryck, vilket främjar reaktionskinetiken och påverkar kärnbildningen och tillväxten av nanopartiklar. Ultraljudsbehandling kan hjälpa till att kontrollera partikelstorlek, form och distribution, vilket gör det till ett mångsidigt verktyg i syntesen av nanopartiklar med önskade egenskaper.

  • Vilka är de två typerna av ultraljudsbehandling?

    De två huvudtyperna av ultraljudsbehandling metoder är batch sond ultraljudsbehandling och inline sond ultraljudsbehandling. Batch-sondultraljudsbehandling innebär att man placerar en ultraljudssond i en nanomaterialuppslamning. Inline sond ultraljudsbehandling, å andra sidan, innebär att pumpa ett nanomaterial slurry genom en ultraljudsreaktor, där en ultraljudssond ger intensiv och lokaliserad ultraljudsenergi. Den senare metoden är mer effektiv för bearbetning av större volymer i produktion och den används i stor utsträckning i nanopartikeldispersion och deagglomerering i produktionsskala.

  • Hur lång tid tar det att sonikera nanopartiklar?

    Ultraljudsbehandlingen av nanopartiklar varierar kraftigt beroende på materialet, det ursprungliga agglomereringstillståndet, koncentrationen av provet, och de önskade slutegenskaperna. Vanligtvis, ultraljudsbehandling tider kan variera från några sekunder till flera timmar. Optimera ultraljudsbehandling tid är avgörande, eftersom under-ultraljudsbehandling kan lämna agglomerat intakta, medan över-ultraljudsbehandling kan leda till partikelfragmentering eller oönskade kemiska reaktioner. Empiriska tester under kontrollerade förhållanden är ofta nödvändiga för att bestämma den optimala ultraljudsbehandlingen varaktighet för en specifik applikation.

  • Hur påverkar ultraljudsbehandling tid partikelstorlek?

    Ultraljudsbehandling tid påverkar direkt partikelstorlek och distribution. Initialt, ökad ultraljudsbehandling leder till en minskning av partikelstorleken på grund av upplösning av agglomerat. Emellertid, bortom en viss punkt, långvarig ultraljudsbehandling kan inte ytterligare minska partikelstorleken avsevärt och kan till och med inducera strukturella förändringar i partiklarna. Att hitta den optimala ultraljudsbehandlingstiden är avgörande för att uppnå önskad partikelstorleksfördelning utan att kompromissa med materialets integritet.

  • Bryter ultraljudsbehandling molekyler?

    Ultraljudsbehandling kan bryta molekyler, men denna effekt är mycket beroende av molekylens struktur och ultraljudsbehandling. Högintensiv ultraljudsbehandling kan orsaka bindningsbrott i molekyler, vilket leder till fragmentering eller kemisk nedbrytning. Denna effekt används i sonokemi för att främja kemiska reaktioner genom bildandet av fria radikaler. Emellertid, för de flesta applikationer som involverar nanopartikeldispersion, är ultraljudsbehandling parametrar optimerade för att undvika molekylära brott samtidigt som man uppnår effektiv deagglomerering och dispersion.

  • Hur separerar man nanopartiklar från lösningar?

    Att separera nanopartiklar från lösningar kan uppnås genom olika metoder, inklusive centrifugering, filtrering och utfällning. Centrifugering använder centrifugalkraft för att separera partiklar baserat på storlek och densitet, medan ultrafiltrering innebär att lösningen passerar genom ett membran med porstorlekar som håller kvar nanopartiklar. Nederbörd kan induceras genom att ändra lösningsmedlets egenskaper, såsom pH eller jonstyrka, vilket gör att nanopartiklar agglomererar och sedimenterar. Valet av separationsmetod beror på nanopartiklarna’ fysikaliska och kemiska egenskaper samt kraven för efterföljande bearbetning eller analys.

Hielscher UP400St ultraljudsbehandling deagglomererar nanomaterial

Hielscher UP400St sonik för deagglomerering av nanomaterial

Materialforskning med Hielscher Ultrasonics

Hielscher sond-typ sonikatorer är ett viktigt verktyg i nanomaterial forskning och tillämpning. Genom att ta itu med utmaningarna med deagglomeration av nanomaterial direkt och erbjuda praktiska, användbara lösningar, strävar vi efter att vara din bästa resurs för banbrytande utforskning av materialvetenskap.

Kontakta oss idag för att utforska hur vår ultraljudsteknik kan revolutionera dina nanomaterialapplikationer.

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.




Vanliga nanomaterial som kräver deagglomerering

Inom materialforskning är deagglomerering av nanomaterial nyckeln till att optimera egenskaperna hos nanomaterial för olika tillämpningar. Ultraljud deagglomeration och spridning av dessa nanomaterial är grundläggande för framsteg inom vetenskapliga och industriella områden, vilket säkerställer deras prestanda i olika tillämpningar.

  1. kolnanorör (CNT): Används i nanokompositer, elektronik och energilagringsenheter för deras exceptionella mekaniska, elektriska och termiska egenskaper.
  2. Nanopartiklar av metalloxid: Inkluderar titandioxid, zinkoxid och järnoxid, avgörande vid katalys, solceller och som antimikrobiella medel.
  3. Grafen och grafenoxid: För ledande bläck, flexibel elektronik och kompositmaterial, där deagglomeration säkerställer utnyttjande av deras egenskaper.
  4. Silvernanopartiklar (AgNP): Används i beläggningar, textilier och medicintekniska produkter för deras antimikrobiella egenskaper, som kräver jämn spridning.
  5. Guldnanopartiklar (AuNP): Används vid läkemedelstillförsel, katalys och bioavkänning på grund av deras unika optiska egenskaper.
  6. nanopartiklar av kiseldioxid: Tillsatser i kosmetika, livsmedelsprodukter och polymerer för att förbättra hållbarhet och funktionalitet.
  7. Keramiska nanopartiklar: Används i beläggningar, elektronik och biomedicinsk utrustning för förbättrade egenskaper som hårdhet och ledningsförmåga.
  8. polymera nanopartiklar: Designad för läkemedelsleveranssystem, som behöver deagglomerering för konsekventa frisättningshastigheter för läkemedel.
  9. Magnetiska nanopartiklar: Såsom nanopartiklar av järnoxid som används i MRT-kontrastmedel och cancerbehandling, vilket kräver effektiv deagglomerering för önskade magnetiska egenskaper.

 

I den här videon visar vi dig den anmärkningsvärda effektiviteten hos sonikator UP200Ht dispergerande kolpulver i vatten. Se hur snabbt ultraljud övervinner attraktionskrafterna mellan partiklarna och blandar det svårblandade kolhaltiga pulvret i vatten. På grund av dess exceptionella blandningskraft, ultraljudsbehandling används ofta för att producera enhetliga nano-dispersioner av kimrök, C65, fullerener C60, och kolnanorör (CNT) inom industri, materialvetenskap och nanoteknik.

Ultraljudsdispersion av kolmaterial med ultraljudssonden UP200Ht

Video miniatyr

 

Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss komma i kontakt.