Sonofragmentation อธิบายความแตกแยกของอนุภาคเป็นเศษขนาดนาโนโดยอัลตราซาวนด์พลังงานสูง ในทางตรงกันข้ามกับ deagglomeration อัลตราโซนิกที่พบบ่อยและกัด – ที่อนุภาคจะถูกบดและส่วนใหญ่แยกจากกันโดยการปะทะกันระหว่างอนุภาค – , Sono-fragementation จะโดดเด่นด้วยการปฏิสัมพันธ์โดยตรงระหว่างอนุภาคและคลื่นช็อก พลังงานสูง / อัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำสร้างโพรงอากาศและแรงเฉือนจึงรุนแรงในของเหลว เงื่อนไขที่รุนแรงของการล่มสลายฟอง cavitational และ interparticular อนุภาคชนบดวัสดุขนาดที่ดีมาก

อัลตราโซนิกการผลิตและการเตรียมความพร้อมของอนุภาคนาโน

ผลกระทบจากการอัลตราซาวนด์พลังงานสำหรับการผลิตวัสดุนาโนเป็นที่รู้จักกันดี: กระจาย deagglomeration และมิลลิ่ง & บดเช่นเดียวกับการกระจายตัวโดย sonication มักจะมีเพียงวิธีที่มีประสิทธิภาพในการรักษา อนุภาคนาโน. นี่คือความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันมาถึงวัสดุนาโนที่ดีมากกับ funcionalities เฉพาะเช่นเดียวกับขนาดนาโนลักษณะอนุภาคที่ไม่ซ้ำกันจะแสดง เพื่อสร้างวัสดุนาโนมีฟังก์ชันการทำงานที่เฉพาะเจาะจงกระบวนการ sonication และเชื่อถือได้แม้ต้องมั่นใจ Hielscher วัสดุอุปกรณ์อัลตราโซนิกจากระดับห้องปฏิบัติการขนาดการผลิตในเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบ

Sono-Fragmentation โดย Cavitation

การป้อนข้อมูลของกองกำลังอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพในของเหลวสร้างเงื่อนไขมาก เมื่ออัลตราซาวนด์แพร่กระจายสื่อของเหลวคลื่นอัลตราโซนิกส่งผลในการสลับการบีบอัดและเจือรอบ (ความดันสูงและความดันรอบต่ำ) ในช่วงรอบแรงดันต่ำฟองสูญญากาศขนาดเล็กเกิดขึ้นในของเหลว เหล่านี้ โพรงอากาศ ฟองเติบโตในช่วงหลายรอบแรงดันต่ำจนกว่าพวกเขาจะประสบความสำเร็จขนาดเมื่อพวกเขาไม่สามารถดูดซับพลังงานมากขึ้น ที่รัฐสูงสุดนี้ดูดซึมพลังงานและฟองขนาดล่มสลายฟองโพรงอากาศรุนแรงและสร้างสภาวะที่รุนแรงในประเทศ เนื่องจากการระเบิดของ โพรงอากาศ ฟองอากาศที่มีอุณหภูมิสูงมากประมาณ5000K และแรงกดดันประมาณ2000atm จะเข้าถึงได้ในท้องถิ่น ระเบิดผลในเจ็ตส์ของเหลวได้ถึง 280m/s (≈ 1000km/h) ความเร็ว Sono-กระจายตัวอธิบายการใช้ของกองกำลังที่รุนแรงเหล่านี้เพื่อชิ้นส่วนอนุภาคที่มีขนาดเล็กในย่อยไมครอนและนาโนช่วง ด้วย sonication ความคืบหน้าเปลี่ยนรูปร่างอนุภาคจากมุมเพื่อทรงกลมซึ่งทำให้อนุภาคมีคุณค่ามากขึ้น ผลของการกระจายตัวของ sonofragmentation จะแสดงเป็นอัตราการกระจายตัวที่อธิบายไว้เป็นฟังก์ชั่นของการป้อนข้อมูลพลังงาน, ปริมาณ sonicated และขนาดของ agglomerates
คูสเตอร์ (๑๙๙๔) ตรวจสอบการกระจายตัวช่วย ultrasonically ของ agglomerates ในความสัมพันธ์กับการใช้พลังงาน ผลของนักวิจัย "บ่งชี้ว่าเทคนิคการกระจายล้ำสามารถเป็นเทคนิคการบดทั่วไป. การปฏิบัติทางอุตสาหกรรมของการกระจายตัวอัลตราโซนิก (เช่นโพรบขนาดใหญ่, การประมวลผลอย่างต่อเนื่องของการระงับ) อาจเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์เหล่านี้ค่อนข้าง, แต่มากกว่า-ทั้งหมดจะคาดว่าการใช้พลังงานเฉพาะไม่ใช่เหตุผลสำหรับการเลือกของ comminutron นี้ เทคนิคแต่ความสามารถในการผลิตที่ดีมาก (submicron) อนุภาค " [กุสเตอร์ et ๑๙๙๔] โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผงโรยตัวเช่น ซิลิกา หรือเซอร์โคเนียพลังงานเฉพาะที่จำเป็นต่อมวลผงหน่วยพบว่าจะลดลงด้วยการบดล้ำกว่าวิธีการบดธรรมดา Ultrasonication ส่งผลกระทบต่ออนุภาคโดยไม่เพียง แต่โม่และบด แต่ยังขัดของแข็ง จึงเป็นทรงกลมสูงของอนุภาคสามารถทำได้

Sono-กระจายสำหรับการตกผลึกของวัสดุนาโน

“ในขณะที่มีข้อสงสัยเล็กน้อยว่าชน interparticle ไม่เกิดขึ้นใน slurries ของผลึกโมเลกุลฉายรังสีอัลตราซาวนด์ที่พวกเขาจะไม่ได้เป็นแหล่งที่โดดเด่นของการกระจายตัว ในทางตรงกันข้ามกับผลึกโมเลกุลอนุภาคโลหะจะไม่ได้รับความเสียหายจากคลื่นกระแทกโดยตรงและสามารถรับผลกระทบจากความรุนแรงมากขึ้น ( แต่หายากมาก) เพียงชน interparticle การเปลี่ยนแปลงในกลไกที่โดดเด่นสำหรับ sonication ของผงโลหะเมื่อเทียบกับยาแอสไพริน slurries เน้นความแตกต่างในคุณสมบัติของอนุภาคโลหะอ่อนและคริสตัลโมเลกุลเปราะได้.“[Zeiger / Suslick 2011 14532]

Sonofragmentation ของอนุภาคแอสไพริน [Zeiger / Suslick 2011]

Gopi et al. (๒๐๐๘) การตรวจสอบการผลิตของอนุภาคที่มีความบริสุทธิ์สูง submicrometer อลูมิเนียมเซรามิก (ส่วนใหญ่ในช่วงย่อย๑๐๐ nm) จากอาหารขนาดไมโครเมตร (เช่น70-80 μ m) โดยใช้การกระจายตัวของ sonofragmentation พวกเขาสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในสีและรูปร่างของอนุภาคเซรามิคอลูมิเนียมเป็นผลมาจากการกระจายตัวของ sono อนุภาคในไมครอน submicron และช่วงขนาดนาโนสามารถได้รับโดย sonication พลังงานสูง Sphericity ของอนุภาคเพิ่มขึ้นโดยเพิ่มเวลาการเก็บรักษาในช่องอะคูสติก

การกระจายตัวในผิว

เนื่องจากความแตกอนุภาคอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพการใช้งานของผิวเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันไม่ให้ deagglomeration ย่อยไมครอนและอนุภาคขนาดนาโนที่ได้รับ ขนาดที่เล็กกว่าอนุภาคที่สูงกว่าอัตราส่วน apect ของพื้นที่ผิวซึ่งจะต้องถูกปกคลุมด้วยแรงตึงผิวเพื่อให้พวกเขาในการระงับและเพื่อหลีกเลี่ยง coagualation อนุภาค (การรวมตัวกัน) ข้อได้เปรียบของ ultrasonication วางในผลการกระจายตัวนี้พร้อมกันกับการบดและการกระจายตัว, ultrasounds กระจายบดเศษอนุภาคที่มีแรงตึงผิวเพื่อการรวมตัวกันที่เขาผู้ทรงอนุภาคนาโนเป็น (เกือบ) หลีกเลี่ยงอย่างสมบูรณ์

การผลิตภาคอุตสาหกรรม

เพื่อให้บริการตลาดด้วยวัสดุนาโนที่มีคุณภาพสูงที่แสดงออกถึงฟังก์ชั่นพิเศษอุปกรณ์การประมวลผลที่เชื่อถือได้เป็นสิ่งจำเป็น Ultrasonicators ที่มีถึง16kW ต่อหน่วยซึ่งจะช่วยให้ป้อมที่เขาประมวลผลของกระแสปริมาณไม่จำกัดจริง เนื่องจากความสามารถในการเป็นเชิงเส้นอย่างเต็มรูปแบบของกระบวนการอัลตราโซนิก, การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิกสามารถทดสอบความเสี่ยงฟรีในห้องปฏิบัติการที่ดีที่สุดในการปรับขนาดบนม้านั่งและจากนั้นดำเนินการโดยไม่มีปัญหาในสายการผลิต ในฐานะที่เป็นการเทียบเท่าล้ำไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่ขนาดใหญ่ก็สามารถที่จะดัดแปลงในกระแสกระบวนการที่มีอยู่ การดำเนินงานเป็นเรื่องง่ายและสามารถตรวจสอบและเรียกใช้ผ่านการควบคุมระยะไกลในขณะที่การบำรุงรักษาระบบอัลตราโซนิกเป็นเกือบ neglectable

การกระจายขนาดอนุภาคและภาพ SEM ของโลหะผสม Bi2Te3 ก่อนและหลังการกัดล้ำ ราคา – การกระจายขนาดอนุภาค; B – ภาพ SEM ก่อนกัดล้ำ; C – ภาพ SEM หลังจากโม่ล้ำสำหรับ 4 h; D – ภาพ SEM หลังจากโม่ล้ำสำหรับ 8 h
ที่มา: มาร์เกซ-การ์เซีย et al. ๒๐๑๕

วรรณกรรม / อ้างอิง