การกระจายอนุภาคนาโนที่เชื่อถือได้สําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

อัลตราโซนิกกําลังสูงสามารถแยกอนุภาคที่จับตัวเป็นก้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้และแม้กระทั่งสลายอนุภาคหลัก เนื่องจากประสิทธิภาพการกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพสูงเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบจึงถูกใช้เป็นวิธีที่ต้องการในการสร้างสารแขวนลอยอนุภาคนาโนที่เป็นเนื้อเดียวกัน

การกระจายอนุภาคนาโนที่เชื่อถือได้โดย Ultrasonication

หลายอุตสาหกรรมต้องการการเตรียมสารแขวนลอยซึ่งเป็นอนุภาคนาโนที่โหลด อนุภาคนาโนเป็นของแข็งที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 100 นาโนเมตร เนื่องจากขนาดอนุภาคขนาดเล็กอนุภาคนาโนจึงแสดงคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์เช่นความแข็งแรงเป็นพิเศษความแข็งคุณสมบัติทางแสงความเหนียวความต้านทานรังสียูวีการนําไฟฟ้าและแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) ป้องกันการกัดกร่อนความต้านทานรอยขีดข่วนและคุณสมบัติพิเศษอื่น ๆ
อัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําที่มีความเข้มสูงทําให้เกิดโพรงอากาศอะคูสติกที่รุนแรง ซึ่งมีลักษณะเป็นสภาวะที่รุนแรง เช่น แรงเฉือน ความดันสูงและความแตกต่างของอุณหภูมิ และความปั่นป่วน แรงโพรงอากาศเหล่านี้เร่งอนุภาคที่ทําให้เกิดการชนกันระหว่างอนุภาคและส่งผลให้อนุภาคแตก ดังนั้นจึงได้วัสดุโครงสร้างนาโนที่มีเส้นโค้งขนาดอนุภาคแคบและการกระจายที่สม่ําเสมอ
อุปกรณ์กระจายอัลตราโซนิกเหมาะสําหรับการบําบัดวัสดุนาโนทุกชนิดในน้ําและตัวทําละลายอินทรีย์ที่มีความหนืดต่ําถึงสูงมาก

การกระจายอัลตราโซนิกของท่อนาโนคาร์บอน

Ultrasonic dispersers are widely used for the purpose of dispersing carbon nanotubes (CNTs). Sonication is a reliable method to detangle and disperse single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as well as multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). For instance, in order to produce a highly conductive thermoplastic polymer, high-purity (> 95%) Nanocyl® 3100 (MWCNTs; external diameter 9.5 nm; purity 95 +%) have been ultrasonically dispersed with the Hielscher UP200S for 30min. at room temperature. The ultrasonically dispersed Nanocyl® 3100 MWCNTs at a concentration of 1% w/w in the epoxy resin showed superior conductivity of approx. 1.5 × 10-2 S /m.

การกระจายอัลตราโซนิกของอนุภาคนาโนนิกเกิล

อนุภาคนาโนนิกเกิลสามารถผลิตได้สําเร็จผ่านการสังเคราะห์การลดไฮดราซีนด้วยอัลตราโซนิก เส้นทางการสังเคราะห์การลดไฮดราซีนช่วยให้สามารถเตรียมอนุภาคนาโนนิกเกิลโลหะบริสุทธิ์ที่มีรูปร่างทรงกลมโดยการลดสารเคมีของนิกเกิลคลอไรด์ด้วยไฮดราซีน กลุ่มวิจัยของ Adám แสดงให้เห็นว่าอัลตราโซนิก – การใช้ Hielscher UP200HT (200W, 26kHz) – สามารถรักษาขนาดผลึกปฐมภูมิเฉลี่ย (7-8 นาโนเมตร) โดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิที่ใช้ในขณะที่การใช้ระยะเวลาการ sonication ที่เข้มข้นและสั้นลงสามารถลดเส้นผ่านศูนย์กลาง solvodynamic ของอนุภาครวมทุติยภูมิจาก 710 นาโนเมตรเป็น 190 นาโนเมตรในกรณีที่ไม่มีสารลดแรงตึงผิวใด ๆ วัดความเป็นกรดและกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาสูงสุดสําหรับอนุภาคนาโนที่เตรียมโดยการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์แบบอ่อน (กําลังขับ 30 W) และต่อเนื่อง พฤติกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาของอนุภาคนาโนได้รับการทดสอบในปฏิกิริยาครอสคัปปลิ้ง Suzuki-Miyaura ในห้าตัวอย่างที่เตรียมด้วยวิธีทั่วไปและอัลตราโซนิก ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมด้วยอัลตราโซนิกมักจะทํางานได้ดีกว่าและกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาสูงสุดจะถูกวัดผ่านอนุภาคนาโนที่เตรียมไว้ภายใต้การโซแนเคชั่นต่อเนื่องพลังงานต่ํา (30 W)
การรักษาด้วยอัลตราซาวนด์มีผลสําคัญต่อแนวโน้มการรวมตัวของอนุภาคนาโน: อิทธิพลการจัดเรียงข้อมูลของช่องว่างโพรงอากาศที่ถูกทําลายด้วยการถ่ายเทมวลที่รุนแรงสามารถเอาชนะไฟฟ้าสถิตที่น่าดึงดูดของช่องว่างโพรงอากาศที่ถูกทําลายด้วยการถ่ายเทมวลที่รุนแรงสามารถเอาชนะแรงไฟฟ้าสถิตและแรง van der Waals ที่น่าดึงดูดใจระหว่างอนุภาค
(อ้างอิง Adám et al. 2020)

การสังเคราะห์อัลตราโซนิกของอนุภาคนาโน Wollastonite

Wollastonite เป็นแร่ธาตุแคลเซียมอิโนซิลิเกตที่มีสูตรทางเคมี CaSiO3 Wollastonite ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบในการผลิตปูนซีเมนต์แก้วอิฐและกระเบื้องในอุตสาหกรรมก่อสร้างเป็นฟลักซ์ในการหล่อเหล็กเช่นเดียวกับสารเติมแต่งในการผลิตสารเคลือบและสี ตัวอย่างเช่น wollastonite ให้การเสริมแรง การชุบแข็ง การดูดซึมน้ํามันต่ํา และการปรับปรุงอื่นๆ เพื่อให้ได้คุณสมบัติการเสริมแรงที่ดีเยี่ยมของ wollastonite การแยกตัวของระดับนาโนและการกระจายตัวที่สม่ําเสมอเป็นสิ่งสําคัญ
Dordane และ Doroodmand (2021) แสดงให้เห็นในการศึกษาของพวกเขาว่าการกระจายตัวของอัลตราโซนิกเป็นปัจจัยที่สําคัญมากที่ทําให้ขนาดและสัณฐานวิทยาของอนุภาคนาโนวอลลาสโตไนต์ลดลงอย่างมีนัยสําคัญ เพื่อประเมินการมีส่วนร่วมของ sonication ในการกระจายตัวของนาโน wollastonite ทีมวิจัยได้สังเคราะห์อนุภาคนาโน wollastonite โดยมีและไม่มีการใช้อัลตราโซนิกกําลังสูง สําหรับการทดลอง sonication นักวิจัยใช้ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก UP200H (Hielscher Ultrasonics) ด้วยความถี่ 24 kHz เป็นเวลา 45.0 นาที ผลลัพธ์ของการกระจายตัวของนาโนอัลตราโซนิกแสดงใน SEM ความละเอียดสูงด้านล่าง ภาพ SEM แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าตัวอย่าง wollastonite ก่อนการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกถูกรวมตัวกันและรวมเข้าด้วยกัน หลังจากการ sonication ด้วยเครื่องอัลตราโซนิก UP200H ขนาดเฉลี่ยของอนุภาค wollastonite อยู่ที่ประมาณ 10 นาโนเมตร การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวของอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์อนุภาคนาโนวูลาสโตไนต์ ขนาดอนุภาคนาโนเฉลี่ยสามารถควบคุมได้โดยการปรับพารามิเตอร์การประมวลผลอัลตราโซนิก
(อ้างอิง Dordane และ Doroodmand, 2021)

ภาพ SEM ของอนุภาคนาโน wollastonite (A) ก่อนและ (B) หลังอัลตราโซนิกโดยใช้ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก UP200H เป็นเวลา 45.0 นาที
การศึกษาและรูปภาพ: ©Dordane และ Doroodmand, 2021

การกระจายตัวของอัลตราโซนิก Nanofiller

Sonication เป็นวิธีอเนกประสงค์ในการกระจายตัวและแยกตัวของนาโนฟิลเลอร์ในของเหลวและสารละลายเช่นโพลีเมอร์อีพอกซีเรซินสารชุบแข็งเทอร์โมพลาสติกเป็นต้น ดังนั้น sonification จึงถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวิธีการกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพสูงใน R&D และการผลิตทางอุตสาหกรรม
Zanghellini et al. (2021) ตรวจสอบเทคนิคการกระจายตัวของอัลตราโซนิกสําหรับสารนาโนฟิลเลอร์ในอีพอกซีเรซิน เขาสามารถแสดงให้เห็นว่าการโซนิเคชั่นสามารถกระจายตัวของนาโนฟิลเลอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและต่ําลงในเมทริกซ์โพลีเมอร์ได้
เมื่อเปรียบเทียบสูตรต่างๆ CNT ออกซิไดซ์ 0.5 wt% แสดงผลลัพธ์ที่ดีที่สุดของตัวอย่างที่ทําด้วยเสียงทั้งหมดเผยให้เห็นการกระจายขนาดของการรวมตัวกันส่วนใหญ่ในช่วงที่เทียบเคียงได้กับตัวอย่างที่ผลิตโดยโรงสีม้วนสามตัวอย่างการจับที่ดีกับสารชุบแข็งการก่อตัวของเครือข่ายการซึมผ่านภายในการกระจายตัวซึ่งชี้ให้เห็นถึงความเสถียรต่อการตกตะกอนและเสถียรภาพในระยะยาวที่เหมาะสม ปริมาณฟิลเลอร์ที่สูงขึ้นแสดงผลลัพธ์ที่ดีที่คล้ายคลึงกัน แต่ยังรวมถึงการก่อตัวของเครือข่ายภายในที่เด่นชัดมากขึ้นรวมถึงการรวมตัวกันที่ค่อนข้างใหญ่ขึ้น แม้แต่คาร์บอนนาโนไฟเบอร์ (CNF) ก็สามารถกระจายตัวได้สําเร็จผ่านการ sonication การกระจายตัวของนาโนฟิลเลอร์โดยตรงในสหรัฐอเมริกาในระบบสารชุบแข็งโดยไม่ต้องใช้ตัวทําละลายเพิ่มเติมทําได้สําเร็จและด้วยเหตุนี้จึงสามารถมองได้ว่าเป็นวิธีที่ใช้ได้สําหรับการกระจายตัวที่ง่ายและตรงไปตรงมาโดยมีศักยภาพสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม (อ้างอิง Zanghellini et al., 2021)
 

การเปรียบเทียบของสารเติมขนาดนาโนที่กระจายตัวในสารทำให้แข็ง (การใช้อัลตราโซนิก–US): (a) 0.5 wt% คาร์บอนนาโนไฟเบอร์ (CNF); (b) 0.5 wt% CNToxi; (c) 0.5 wt% คาร์บอนนาโนทูบ (CNT); (d) 0.5 wt% CNT กระจายตัวครึ่งหนึ่ง.
(การศึกษาและรูปภาพ: © Zanghellini et al., 2021)

การกระจายอัลตราโซนิกของอนุภาคนาโน – พิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ว่าเหนือกว่า

งานวิจัยจำนวนมากที่ซับซ้อนแสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (ultrasonic dispersion) เป็นหนึ่งในเทคนิคที่เหนือกว่าในการแยกกลุ่มและกระจายอนุภาคนาโนแม้ในความเข้มข้นสูงในของเหลว ตัวอย่างเช่น Vikash (2020) ได้ศึกษาการกระจายตัวของนาโนซิลิกาในปริมาณสูงในของเหลวที่มีความหนืดโดยใช้เครื่องกระจายคลื่นเสียงความถี่สูง Hielscher รุ่น UP400S ในการศึกษาของเขา เขาได้สรุปว่า “การกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอและคงที่ของอนุภาคนาโนสามารถทำได้โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิกที่ความเข้มข้นของของแข็งสูงในของเหลวที่มีความหนืด” [วิคาช, 2020]

โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการกระจายอนุภาคนาโน

Hielscher Ultrasonics เป็นซัพพลายเออร์ที่น่าเชื่อถือของคุณสําหรับอุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่เชื่อถือได้ตั้งแต่ห้องปฏิบัติการและนักบินไปจนถึงระบบอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ Hielscher อัลตราโซนิกส์’ อุปกรณ์มีฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อน ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ และเป็นมิตรกับผู้ใช้ที่โดดเด่น – ออกแบบและผลิตในประเทศเยอรมนี เครื่องอัลตราโซนิกที่แข็งแกร่งของ Hielscher สําหรับการกระจายตัวการแยกตัวของการสังเคราะห์อนุภาคนาโนและการทํางานสามารถทํางานได้ตลอด 24/7/365 ภายใต้ภาระเต็มที่ ขึ้นอยู่กับกระบวนการและโรงงานผลิตของคุณเครื่องอัลตราโซนิกของเราสามารถทํางานในโหมดแบทช์หรือแบบต่อเนื่องในโหมดอินไลน์ อุปกรณ์เสริมต่างๆเช่น sonotrodes (โพรบอัลตราโซนิก) แตรบูสเตอร์เซลล์การไหลและเครื่องปฏิกรณ์มีให้ใช้งาน
ติดต่อเราตอนนี้เพื่อรับข้อมูลทางเทคนิคการศึกษาทางวิทยาศาสตร์โปรโตคอลและใบเสนอราคาสําหรับระบบกระจายนาโนอัลตราโซนิกของเรา! พนักงานที่ผ่านการฝึกอบรมมาเป็นอย่างดีและมีประสบการณ์มายาวนานของเรายินดีที่จะพูดคุยเกี่ยวกับแอปพลิเคชันนาโนของคุณกับคุณ!

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: