Nanomalzemelerin Ultrasonik Dispersiyonu (Nanopartiküller)
Nanomalzemeler, yüksek performanslı malzemeler, güneş kremleri, performans kaplamaları veya plastik kompozitler gibi çeşitli ürünlerin ayrılmaz bir bileşeni haline gelmiştir. Ultrasonik kavitasyon, nano boyutlu parçacıkları su, yağ, çözücüler veya reçineler gibi sıvılara dağıtmak için kullanılır.
Nanopartiküllerin Ultrasonik Dağılımı
Uygulaması Nanopartiküllerin Ultrasonik Dağılımı çeşitli etkilere sahiptir. En bariz olanı Malzemelerin sıvılar içinde dağılması parçacık aglomeralarını kırmak için. Diğer bir işlem ise ultrason uygulamasıdır. Parçacık sentezi veya çökeltme. Genel olarak, bu daha küçük parçacıklara ve artan boyut homojenliğine yol açar. ultrasonik kavitasyon Partikül yüzeylerinde malzeme transferini de iyileştirir. Bu etki, yüzeyi iyileştirmek için kullanılabilir İşlevselleştirme yüksek özgül yüzey alanına sahip malzemelerden.
Nanomalzemelerin Dağılması ve Boyut Küçültme
Nanomalzemeler, örneğin metal oksitler, nanokiller veya Karbon Nanotüpler bir sıvıya karıştırıldığında topaklanma eğilimindedir. Etkili deagglomeration araçları ve dispersiyon tozu ıslattıktan sonra bağlanma kuvvetlerinin üstesinden gelmek için gereklidir. Sulu ve susuz süspansiyonlardaki aglomera yapılarının ultrasonik olarak parçalanması, nano boyutlu malzemelerin tam potansiyelinden yararlanılmasına izin verir. Değişken katı içeriğe sahip nanopartikül aglomeraların çeşitli dispersiyonlarında yapılan araştırmalar, rotor stator karıştırıcıları (örneğin ultra turrax), pistonlu homojenizatörler veya ıslak öğütme yöntemleri, örneğin boncuk değirmenleri veya kolloid değirmenleri gibi diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında ultrasonun önemli avantajını göstermiştir. Hielscher ultrasonik sistemler oldukça yüksek katı konsantrasyonlarında çalıştırılabilir. Örneğin Silis kırılma oranının bağımsız olduğu bulunmuştur. P'ye kadar katı konsantrasyon ağırlıkça. Ultrason, düşük ve yüksek viskoziteli sıvıların işlenmesi gibi yüksek konsantrasyonlu ana partilerin dağıtılması için uygulanabilir. Bu, su, reçine veya yağ gibi farklı ortamlara dayalı boyalar ve kaplamalar için ultrasonu iyi bir işleme çözümü haline getirir.
Ultrasonik homojenizatör UP400St nano dispersiyonlar için
ultrasonik kavitasyon
Ultrasonication ile dispersiyon ve deagglomeration, ultrasonik kavitasyonun bir sonucudur. Sıvıları ultrasona maruz bırakırken, sıvıya yayılan ses dalgaları, değişen yüksek basınç ve düşük basınç döngülerine neden olur. Bu, tek tek parçacıklar arasındaki çekme kuvvetlerine mekanik stres uygular. ultrasonik kavitasyon sıvılarda 1000km/saate (yaklaşık 600mph) kadar yüksek hızlı sıvı jetlerine neden olur. Bu tür jetler, parçacıklar arasındaki sıvıyı yüksek basınçta bastırır ve bunları birbirinden ayırır. Daha küçük parçacıklar sıvı jetleri ile hızlandırılır ve yüksek hızlarda çarpışır. Bu, ultrasonu dispersiyon için etkili bir araç haline getirir, aynı zamanda Freze mikron boyutunda ve mikron altı boyutlu parçacıklar.
Ultrasonik Destekli Parçacık Sentezi / Çökeltme
Nanopartiküller, sentez veya çökeltme yoluyla aşağıdan yukarıya üretilebilir. Sonokimya, nano boyutlu bileşikler hazırlamak için kullanılan en eski tekniklerden biridir. Suslick orijinal çalışmasında, Fe (CO) sonikasyon5 ya saf bir sıvı olarak ya da bir deaclin çözeltisi içinde ve 10-20nm boyutunda amorf demir nanopartikülleri elde edildi. Genel olarak, aşırı doymuş bir karışım, yüksek konsantrasyonlu bir malzemeden katı parçacıklar oluşturmaya başlar. Ultrasonication, pre-imleçlerin karışımını geliştirir ve parçacık yüzeyindeki kütle transferini arttırır. Bu, daha küçük parçacık boyutuna ve daha yüksek homojenliğe yol açar.
UIP2000hdT, SWCNT'leri dağıtmak için 2kW güçlü bir ultrasonikatör.
Ultrason kullanarak yüzey işlevselleştirme
Metal oksitler gibi birçok nanomalzeme, mürekkep püskürtmeli mürekkep ve toner pigmentleri veya performans için dolgu maddeleri Kaplama, yüzey işlevselleştirmesi gerektirir. Her bir parçacığın tüm yüzeyini işlevsel hale getirmek için iyi bir dispersiyon yöntemi gereklidir. Dağıldıklarında, parçacıklar tipik olarak parçacık yüzeyine çekilen bir sınır molekül tabakası ile çevrilidir. Yeni fonksiyonel grupların parçacık yüzeyine ulaşması için bu sınır tabakasının parçalanması veya çıkarılması gerekir. Ultrasonik kavitasyondan kaynaklanan sıvı jetleri 1000km / saate kadar hızlara ulaşabilir. Bu stres, çekme kuvvetlerinin üstesinden gelmeye yardımcı olur ve fonksiyonel molekülleri parçacık yüzeyine taşır. İçinde Sono-kimya, bu etki dağılmış katalizörlerin performansını artırmak için kullanılır.
Parçacık Boyutu Ölçümü Öncesi Ultrasonikasyon
Örneklerin ultrasonikasyonu, parçacık boyutunuzun veya morfoloji ölçümünüzün doğruluğunu artırır. Yeni SonoStep, ultrason, karıştırma ve numunelerin pompalanmasını kompakt bir tasarımda birleştirir. Kullanımı kolaydır ve parçacık boyutu analizörleri gibi analitik cihazlara sonikasyonlu numuneler iletmek için kullanılabilir. Yoğun sonikasyon, daha tutarlı sonuçlara yol açan aglomera parçacıkları dağıtmaya yardımcı olur.Daha fazlasını okumak için buraya tıklayın!
Laboratuvar ve Üretim Ölçeği için Ultrasonik İşleme
Deagglomeration ve dispersiyon için ultrasonik işlemciler ve akış hücreleri aşağıdakiler için kullanılabilir Laboratuvar ve Üretim düzey. Endüstriyel sistemler, hat içi çalışacak şekilde kolayca uyarlanabilir. Araştırma ve süreç geliştirme için kullanmanızı öneririz. UIP1000hd (1.000 watt).
Hielscher, boyalarda, mürekkeplerde ve kaplamalarda nanomalzemelerin verimli bir şekilde dağıtılması için geniş bir ultrasonik cihaz ve aksesuar yelpazesi sunar.
- Kompakt laboratuvar cihazları a kadar olan 400 watt güç.
Bu cihazlar esas olarak numune hazırlama veya ilk fizibilite çalışmaları için kullanılır ve kiralanabilir. - 500 ve 1000 ve 2000 watts akış hücreli UIP1000hd akış hücresi ve çeşitli yükseltici kornalar ve sonotrodlar ile set Daha büyük hacimli akışları işleyebilir.
Bunun gibi cihazlar, tezgah üstü veya pilot tesis ölçeğinde parametrelerin (genlik, çalışma basıncı, akış hızı vb.) optimizasyonunda kullanılır. - Ultrasonik işlemciler 2kW (2kW), 4kW (4kW), 10kW (10kW) ve 16kW ise nerdeyse her düzeydeki üretim hacimleri için kullanılabilmektedir.
Tezgah üstü ekipman, proses denemelerini yürütmek için iyi koşullarda kiralanabilir. Bu tür denemelerin sonuçları, üretim seviyesine göre doğrusal olarak ölçeklendirilebilir ve bu da süreç geliştirmede yer alan risk ve maliyetleri azaltır. Size çevrimiçi, telefonla veya kişisel olarak yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız. Lütfen bulun Adreslerimiz Buradan Geliyortıklayın veya aşağıdaki formu kullanın.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sor!
Nano Malzemeler – Arka Plan Bilgisi
Nanomalzemeler, boyutu 100 nm'den küçük malzemelerdir. Hızla boya, mürekkep ve kaplama formülasyonlarına doğru ilerliyorlar. Nanomalzemeler üç geniş kategoriye ayrılır: metal oksitler, nanokiller ve Karbon Nanotüpler. Metal oksit nanopartikülleri, nano ölçekli çinko oksit, titanyum oksit, demir oksit, seryum oksit ve zirkonyum oksitin yanı sıra indiyum-kalay oksit ve zirkonyum ve titanyum gibi karışık metal bileşiklerinin yanı sıra indiyum-kalay oksit gibi karışık metal bileşiklerini içerir. Bu küçük maddenin fizik gibi birçok disiplin üzerinde etkisi vardır. Kimya ve biyoloji. Boya ve kaplamalarda nanomalzemeler dekoratif ihtiyaçları (örneğin renk ve parlaklık), fonksiyonel amaçları (örneğin iletkenlik, mikrobiyal inaktivasyon) karşılar ve boya ve kaplamaların korumasını (örneğin çizilme direnci, UV stabilitesi) iyileştirir. Özellikle TiO2 ve ZnO veya Alümina, Ceria ve Silis ve nano boyutlu pigmentler yeni boya ve kaplama formülasyonlarında uygulama alanı bulmaktadır.
Maddenin boyutu küçüldüğünde, renk ve kimyasal reaktivite gibi diğer maddelerle etkileşim gibi özelliklerini değiştirir. Özelliklerdeki değişiklik, elektronik özelliklerin değişmesinden kaynaklanır. Tarafından partikül büyüklüğü azaltma, malzemenin yüzey alanı artar. Bu nedenle, atomların daha yüksek bir yüzdesi diğer maddelerle, örneğin reçine matrisi ile etkileşime girebilir.
Yüzey aktivitesi, nanomalzemelerin önemli bir yönüdür. Topaklanma ve agregasyon, yüzey alanının diğer maddelerle temasını engeller. Sadece iyi dağılmış veya tek dağılmış parçacıklar, maddenin tam faydalı potansiyelinden yararlanmaya izin verir. Sonuç olarak, iyi dispersiyon, aynı etkileri elde etmek için gereken nanomalzeme miktarını azaltır. Çoğu nanomalzeme hala oldukça pahalı olduğundan, bu husus nanomalzemeler içeren ürün formülasyonlarının ticarileştirilmesi için büyük önem taşımaktadır. Günümüzde birçok nanomalzeme kuru bir proseste üretilmektedir. Sonuç olarak, partiküllerin sıvı formülasyonlara karıştırılması gerekir. Çoğu nanopartikülün ıslatma sırasında topaklar oluşturduğu yer burasıdır. Özellikle Karbon Nanotüpler çok yapışkandırlar ve su, etanol, yağ, polimer veya epoksi reçine gibi sıvılara dağılmalarını zorlaştırır. Konvansiyonel işleme cihazları, örneğin yüksek parçalayıcı veya rotor-stator karıştırıcılar, yüksek basınçlı homojenizatörler veya kolloid ve diskli değirmenler, nanopartikülleri ayrı partiküllere ayırmada yetersiz kalmaktadır. Özellikle birkaç nanometreden birkaç mikrona kadar olan küçük maddeler için, ultrasonik kavitasyon aglomeraları, agregaları ve hatta primerleri kırmada çok etkilidir. Ultrason için kullanıldığında Freze Yüksek konsantrasyonlu partilerden, ultrasonik kavitasyondan kaynaklanan sıvı jet akımları, parçacıkların 1000 km / saate kadar hızlarda birbirleriyle çarpışmasını sağlar. Bu, van der Waals kuvvetlerini aglomeralarda ve hatta birincil parçacıklarda kırar.
Hielscher Ultrasonics, laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte karıştırma uygulamaları, dispersiyon, emülsifikasyon ve ekstraksiyon için yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir.