การกระจายตัวของวัสดุนาโน (อนุภาคนาโน) ด้วยอัลตราโซนิก

วัสดุนาโนได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย เช่น วัสดุสมรรถนะสูง ผลิตภัณฑ์กันแดด สารเคลือบสมรรถนะสูง หรือวัสดุคอมโพสิตพลาสติก คาเวเทชันจากอัลตราโซนิกใช้เพื่อกระจายอนุภาคขนาดนาโนในของเหลว เช่น น้ำ น้ำมัน ตัวทำละลาย หรือเรซิน

การกระจายตัวของอนุภาคนาโนด้วยอัลตราโซนิก

การประยุกต์ใช้ การกระจายตัวของอนุภาคนาโนด้วยอัลตราโซนิก ให้ผลหลายประการ ผลที่เห็นได้ชัดที่สุดคือ การกระจายวัสดุในของเหลว เพื่อสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะกัน อีกกระบวนการหนึ่งคือการใช้อัลตราซาวนด์ระหว่าง การสังเคราะห์หรือการตกตะกอนของอนุภาค โดยทั่วไป วิธีนี้ทำให้อนุภาคมีขนาดเล็กลงและมีขนาดสม่ำเสมอมากขึ้น คาเวเทชันจากอัลตราโซนิก ยังช่วยเพิ่มการถ่ายโอนสารที่พื้นผิวอนุภาคด้วย ผลนี้สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุง การปรับหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว ของวัสดุที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง

การกระจายตัวและการลดขนาดของวัสดุนาโน

วัสดุนาโน เช่น ออกไซด์ของโลหะ ดินเหนียวนาโน หรือ ท่อนาโนคาร์บอน มีแนวโน้มที่จะเกาะกันเป็นกลุ่มเมื่อผสมลงในของเหลว จึงจำเป็นต้องมีวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสลายกลุ่มอนุภาคและ การกระจายตัว เพื่อเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวหลังจากทำให้ผงเปียก การสลายโครงสร้างของกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกในสารแขวนลอยที่มีน้ำและไม่มีน้ำเป็นตัวกลางช่วยให้ใช้ศักยภาพของวัสดุขนาดนาโนได้อย่างเต็มที่ การศึกษาระบบกระจายตัวต่าง ๆ ของกลุ่มอนุภาคนาโนที่มีปริมาณของแข็งแตกต่างกันแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบอย่างมากของอัลตราซาวนด์เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น เช่น เครื่องผสมแบบโรเตอร์–สเตเตอร์ (เช่น ultra turrax) เครื่องโฮโมจีไนเซอร์แบบลูกสูบ หรือวิธีบดเปียก เช่น เครื่องบดแบบเม็ดบีดหรือเครื่องบดคอลลอยด์ ระบบอัลตราโซนิกของ Hielscher สามารถทำงานที่ความเข้มข้นของของแข็งค่อนข้างสูงได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับ ซิลิกา พบว่าอัตราการแตกตัวไม่ขึ้นกับ ความเข้มข้นของของแข็งที่สูงถึง 50% โดยน้ำหนัก อัลตราซาวนด์สามารถใช้กระจายมาสเตอร์แบตช์ที่มีความเข้มข้นสูงได้ – โดยใช้กับของเหลวทั้งที่มีความหนืดต่ำและสูง จึงทำให้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีการแปรรูปที่ดีสำหรับสีและสารเคลือบที่ใช้ตัวกลางต่าง ๆ เช่น น้ำ เรซิน หรือน้ำมัน

คาเวเทชันจากอัลตราโซนิก

การกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคด้วยการใช้อัลตราซาวนด์เป็นผลจากคาเวเทชันจากอัลตราโซนิก เมื่อของเหลวได้รับอัลตราซาวนด์ คลื่นเสียงที่แพร่เข้าสู่ของเหลวจะทำให้เกิดวัฏจักรความดันสูงและความดันต่ำสลับกัน ซึ่งก่อให้เกิดความเค้นเชิงกลต่อแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคแต่ละอนุภาค คาเวเทชันจากอัลตราโซนิก ในของเหลวทำให้เกิดลำพุ่งของเหลวความเร็วสูงได้ถึง 1000km/hr (ประมาณ 600mph) ลำพุ่งเหล่านี้อัดของเหลวด้วยความดันสูงเข้าไประหว่างอนุภาคและแยกอนุภาคออกจากกัน อนุภาคที่เล็กกว่าจะถูกเร่งไปพร้อมกับลำพุ่งของเหลวและชนกันด้วยความเร็วสูง จึงทำให้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพทั้งสำหรับการกระจายตัวและ การบด อนุภาคขนาดไมครอนและขนาดต่ำกว่าไมครอน

การสังเคราะห์ / การตกตะกอนของอนุภาคโดยใช้อัลตราโซนิกช่วย

อนุภาคนาโนสามารถผลิตด้วยแนวทางจากล่างขึ้นบนโดยการสังเคราะห์หรือการตกตะกอน โซโนเคมีเป็นหนึ่งในเทคนิคแรก ๆ ที่ใช้เตรียมสารประกอบขนาดนาโน ในงานวิจัยดั้งเดิมของ Suslick เขาใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กับ Fe(CO)₅ ทั้งในรูปของเหลวบริสุทธิ์หรือในสารละลาย deaclin และได้อนุภาคนาโนของเหล็กอสัณฐานขนาด 10–20nm โดยทั่วไป สารผสมที่อิ่มตัวยิ่งยวดจะเริ่มก่อตัวเป็นอนุภาคของแข็งจากสารที่มีความเข้มข้นสูง การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการผสมสารตั้งต้นและเพิ่มการถ่ายโอนมวลที่พื้นผิวอนุภาค ส่งผลให้อนุภาคมีขนาดเล็กลงและมีความสม่ำเสมอมากขึ้น

การปรับหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิวด้วยอัลตราซาวนด์

วัสดุนาโนหลายชนิด เช่น ออกไซด์ของโลหะ เม็ดสีสำหรับ หมึกอิงก์เจ็ต และโทนเนอร์ หรือสารเติมแต่งสำหรับ สารเคลือบสมรรถนะสูง จำเป็นต้องมีการปรับหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว การปรับหมู่ฟังก์ชันให้ทั่วพื้นผิวทั้งหมดของอนุภาคแต่ละอนุภาคจำเป็นต้องใช้วิธีกระจายตัวที่ดี เมื่อกระจายตัวแล้ว โดยทั่วไปอนุภาคจะถูกล้อมรอบด้วยชั้นขอบเขตของโมเลกุลที่ถูกดึงดูดเข้าหาพื้นผิวอนุภาค เพื่อให้หมู่ฟังก์ชันใหม่เข้าถึงพื้นผิวอนุภาคได้ ชั้นขอบเขตนี้ต้องถูกสลายหรือกำจัดออก ลำพุ่งของเหลวที่เกิดจากคาเวเทชันจากอัลตราโซนิกสามารถมีความเร็วสูงถึง 1000km/hr ความเค้นนี้ช่วยเอาชนะแรงดึงดูดและพาโมเลกุลที่มีหมู่ฟังก์ชันไปยังพื้นผิวอนุภาค ใน โซโนเคมี ผลนี้ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาที่กระจายตัวอยู่

การใช้อัลตราซาวนด์ก่อนการวัดขนาดอนุภาค

การใช้อัลตราซาวนด์กับตัวอย่างช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวัดขนาดอนุภาคหรือสัณฐานวิทยาของคุณ SonoStep รุ่นใหม่รวมการใช้อัลตราซาวนด์ การกวน และการสูบตัวอย่างไว้ในอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด ใช้งานง่ายและสามารถใช้ส่งตัวอย่างที่ผ่านอัลตราซาวนด์ไปยังอุปกรณ์วิเคราะห์ เช่น เครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาค การใช้อัลตราซาวนด์อย่างเข้มข้นช่วยกระจายอนุภาคที่เกาะกันเป็นกลุ่ม ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติม!

การแปรรูปด้วยอัลตราโซนิกในระดับห้องปฏิบัติการและระดับการผลิต

เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกและเซลล์การไหลสำหรับการสลายกลุ่มอนุภาคและการกระจายตัวมีให้เลือกสำหรับระดับ ห้องปฏิบัติการ และ การผลิต ระบบอุตสาหกรรมสามารถปรับติดตั้งให้ทำงานในสายการผลิตได้อย่างง่ายดาย สำหรับการวิจัยและการพัฒนากระบวนการ เราแนะนำให้ใช้ UIP1000hd (1,000 วัตต์)

Hielscher มีอุปกรณ์อัลตราโซนิกและอุปกรณ์เสริมหลากหลายประเภทสำหรับการกระจายวัสดุนาโนอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ในสี หมึก และสารเคลือบ

• อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัด ที่มีกำลังสูงสุด 400 วัตต์.
  อุปกรณ์เหล่านี้ใช้เป็นหลักในการเตรียมตัวอย่างหรือศึกษาความเป็นไปได้เบื้องต้น และมีให้เช่า
• 500 และ 1,000 และ 2,000 วัตต์ เป็นระดับกำลังของเครื่องประมวลผลอัลตราโซนิก เช่น ชุด UIP1000hd พร้อมเซลล์การไหล ฮอร์นเพิ่มแอมพลิจูดและโซโนโทรดหลากหลายแบบ ซึ่งสามารถแปรรูปกระแสของเหลวที่มีปริมาตรมากขึ้นได้
  อุปกรณ์ประเภทนี้ใช้เพื่อหาค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด (เช่น แอมพลิจูด ความดันขณะทำงาน อัตราการไหล เป็นต้น) ในระดับตั้งโต๊ะหรือระดับโรงงานนำร่อง
• เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกขนาด 2kW, 4kW, 10kW และ 16kW และกลุ่มอุปกรณ์ที่ใหญ่ขึ้นซึ่งประกอบด้วยเครื่องดังกล่าวหลายเครื่อง สามารถแปรรูปกระแสของเหลวในปริมาณการผลิตได้แทบทุกระดับ

มีอุปกรณ์ตั้งโต๊ะให้เช่าภายใต้เงื่อนไขที่ดีสำหรับการทดลองกระบวนการ ผลจากการทดลองดังกล่าวสามารถขยายขนาดไปสู่ระดับการผลิตได้แบบเชิงเส้น – ช่วยลดความเสี่ยงและต้นทุนในการพัฒนากระบวนการ เรายินดีให้ความช่วยเหลือทางออนไลน์ ทางโทรศัพท์ หรือด้วยตนเอง โปรดดู ที่อยู่ของเราได้ที่นี่ หรือใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: