Ультразвукова дисперсія наноматеріалів (наночастинок)
Наноматеріали стали невід'ємним компонентом таких різноманітних продуктів, як високоефективні матеріали, сонцезахисні креми, експлуатаційні покриття або пластикові композити. Ультразвукова кавітація використовується для диспергування нанорозмірних частинок у рідинах, таких як вода, олія, розчинники або смоли.
Ультразвукова дисперсія наночастинок
Застосування Ультразвукова дисперсія наночастинок має різноманітні ефекти. Найбільш очевидним є Диспергування матеріалів у рідинах з метою розщеплення частинок агломератів. Ще одним процесом є застосування ультразвуку під час синтез частинок або осадження. Як правило, це призводить до менших частинок і підвищеної однорідності розміру. ультразвукова кавітація Також покращує перенесення матеріалу на поверхнях частинок. Цей ефект можна використовувати для поліпшення поверхні функціоналізація матеріалів, що мають велику питому площу поверхні.
Диспергування та зменшення розмірів наноматеріалів
Наноматеріали, наприклад, оксиди металів, наноглини або Вуглецеві нанотрубки мають тенденцію агломеруватися при змішуванні з рідиною. Ефективні засоби деагломерирующіе і Диспергування потрібні для подолання сил склеювання після змочування порошку. Ультразвукове розщеплення структур агломерату на водні та неводні суспензії дозволяє використовувати весь потенціал нанорозмірних матеріалів. Дослідження різних дисперсій наночастинкових агломератів зі змінним вмістом твердих речовин продемонстрували значну перевагу ультразвуку в порівнянні з іншими технологіями, такими як роторні статорні змішувачі (наприклад, Ultra Turrax), поршневі гомогенізатори або методи мокрого подрібнення, наприклад, гранульовані млини або колоїдні млини. Ультразвукові системи Hielscher можуть працювати при досить високих концентраціях твердих речовин. Наприклад для Кремнезему Було виявлено, що швидкість поломки не залежить від концентрація твердих речовин до 50% за вагою. Ультразвук може застосовуватися для диспергування мастер-міксів високої концентрації – обробки рідин з низькою та високою в'язкістю. Це робить ультразвук хорошим розчином для обробки фарб і покриттів, на основі різних середовищ, таких як вода, смола або масло.
Ультразвуковий гомогенізатор UP400St для нанодисперсій
ультразвукова кавітація
Диспергування і деагломерація шляхом ультразвукового кавітування є результатом ультразвукової кавітації. Під час впливу рідини на ультразвук звукові хвилі, які поширюються в рідину, призводять до чергування циклів високого та низького тиску. При цьому механічний тиск впливає на сили притягання між окремими частинками. ультразвукова кавітація У рідинах спричиняє високошвидкісні струмені рідини зі швидкістю до 1000 км/год (приблизно 600 миль/год). Такі струмені тиснуть рідину під високим тиском між частинками і відокремлюють їх один від одного. Більш дрібні частинки розганяються струменями рідини і стикаються на високих швидкостях. Це робить ультразвук ефективним засобом для розсіювання, а також для Фрезерні частинок мікронного та субмікронного розміру.
Синтез частинок / осадження за допомогою ультразвуку
Наночастинки можуть утворюватися знизу вгору шляхом синтезу або осадження. Сонохімія є одним з найбільш ранніх методів, що використовуються для приготування нанорозмірних сполук. Суслік у своїй оригінальній роботі, ультразвуковий Fe(CO)5 або у вигляді чистої рідини, або в розчині Деаклін і отримані аморфні наночастинки заліза розміром 10-20 нм. Як правило, пересичена суміш починає утворювати тверді частинки з висококонцентрованого матеріалу. Ультразвук покращує перемішування прекурсорів і збільшує масообмін на поверхні частинок. Це призводить до меншого розміру частинок і більшої однорідності.
UIP2000HDT, потужний ультразвуковий пристрій потужністю 2 кВт для розсіювання SWCNT.
Функціоналізація поверхні за допомогою ультразвуку
Багато наноматеріалів, таких як оксиди металів, струменеві чорнила і пігменти тонера, або наповнювачі для продуктивності Покриття, вимагають поверхневої функціоналізації. Для того, щоб функціоналізувати всю поверхню кожної окремої частинки, необхідний хороший метод дисперсії. При диспергуванні частинки зазвичай оточені прикордонним шаром молекул, що притягуються до поверхні частинок. Для того, щоб нові функціональні групи потрапили на поверхню частинок, цей прикордонний шар необхідно розбити або видалити. Струмені рідини, що утворюються в результаті ультразвукової кавітації, можуть розвивати швидкість до 1000 км/год. Цей стрес допомагає подолати сили притягання і переносить функціональні молекули на поверхню частинок. В Сонохімія, цей ефект використовується для поліпшення роботи дисперсних каталізаторів.
Ультразвукове дослідження перед вимірюванням розміру частинок
Ультразвукове дослідження зразків підвищує точність вимірювання розміру частинок або морфології. Новий SonoStep поєднує в собі ультразвук, перемішування і відкачування зразків в компактному дизайні. Він простий в експлуатації і може використовуватися для доставки ультразвукових зразків до аналітичних пристроїв, таких як аналізатори розміру частинок. Інтенсивний ультразвук допомагає розсіювати агломеровані частинки, що призводить до більш стабільних результатів.Натисніть тут, щоб дізнатися більше!
Ультразвукова обробка для лабораторій і виробничих масштабів
Ультразвукові процесори та проточні комірки для деагломерації та диспергування доступні для Лабораторія і виробництво рівень. Промислові системи можна легко модернізувати для роботи в лінію. Для дослідження та розробки процесу ми рекомендуємо використовувати UIP1000hd (1 000 Вт).
Hielscher пропонує широкий асортимент ультразвукових пристроїв та аксесуарів для ефективного диспергування наноматеріалів, наприклад, у фарбах, чорнилах та покриттях.
- Компактні лабораторні прилади до Потужність 400 Вт.
Ці пристрої в основному використовуються для підготовки зразків або початкових техніко-економічних обґрунтувань і доступні для оренди. - 500 і 1,000 і 2,000 Ультразвукові процесори Watts, такі як Комплект UIP1000hd з проточною камерою та різними підсилювачами та сонотродами може обробляти потоки більшого обсягу.
Такі пристрої використовуються при оптимізації параметрів (таких як: амплітуда, робочий тиск, витрата і т.д.) в настільних або пілотних масштабах установки. - Ультразвукові процесори 2 кВт, 4 кВт, 10 кВт і 16 кВт А більші кластери з декількох таких агрегатів можуть обробляти потоки обсягів виробництва практично на будь-якому рівні.
Настільне обладнання доступне для оренди за хорошими умовами для проведення випробувань процесу. Результати таких випробувань можна масштабувати лінійно до рівня виробництва, зменшуючи ризики та витрати, пов'язані з розробкою процесу. Ми будемо раді допомогти Вам в режимі онлайн, по телефону або особисто. Будь ласка, знайдіть Наші адреси тутабо скористайтеся формою нижче.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Наноматеріали – Довідкова інформація
Наноматеріали – це матеріали розміром менше 100 нм. Вони швидко переходять в рецептури фарб, чорнила і покриттів. Наноматеріали поділяються на три великі категорії: оксиди металів, наноглини та Вуглецеві нанотрубки. Наночастинки оксиду металу включають нанорозмірний оксид цинку, оксид титану, оксид заліза, оксид церію та оксид цирконію, а також сполуки змішаних металів, такі як оксид індію-олова та цирконій і титан, а також сполуки змішаних металів, такі як оксид індію-олова. Ця маленька матерія впливає на багато дисциплін, наприклад, на фізику, Хімія та біології. У фарбах і покриттях наноматеріали задовольняють декоративні потреби (наприклад, колір і блиск), функціональні призначення (наприклад, провідність, мікробна інактивація) і покращують захист (наприклад, стійкість до подряпин, стійкість до ультрафіолету) фарб і покриттів. Зокрема, нанорозмірні оксиди металів, такі як TiO2 і ZnO або оксид алюмінію, церія і Кремнезему А нанорозмірні пігменти знаходять застосування в нових рецептурах фарб і покриттів.
Коли матерія зменшується в розмірах, вона змінює свої характеристики, такі як колір і взаємодія з іншою речовиною, наприклад, хімічну реакційну здатність. Зміна характеристик викликано зміною електронних властивостей. За допомогою зменшення розміру частинок, площа поверхні матеріалу збільшується. Завдяки цьому більший відсоток атомів може взаємодіяти з іншою речовиною, наприклад, з матрицею смол.
Поверхнева активність є ключовим аспектом наноматеріалів. Агломерація і агрегатування блокує площу поверхні від контакту з іншою речовиною. Тільки добре дисперсні або однодисперсні частинки дозволяють використовувати весь корисний потенціал речовини. В результаті хороше диспергування зменшує кількість наноматеріалів, необхідних для досягнення тих самих ефектів. Оскільки більшість наноматеріалів все ще досить дорогі, цей аспект має велике значення для комерціалізації рецептур продуктів, що містять наноматеріали. Сьогодні багато наноматеріалів виробляються в сухому процесі. В результаті частинки потрібно змішувати в рідкі склади. Саме тут під час змочування утворюється більшість наночастинок. Особливо Вуглецеві нанотрубки є дуже когезивними, що ускладнює їх диспергування в рідинах, таких як вода, етанол, олія, полімер або епоксидна смола. Звичайні пристрої для обробки, наприклад, високозсувні або роторно-статорні змішувачі, гомогенізатори високого тиску або колоїдні та дискові млини, не здатні розділити наночастинки на дискретні частинки. Зокрема, для дрібної матерії від декількох нанометрів до декількох мікрон ультразвукова кавітація дуже ефективна при руйнуванні агломератів, агрегатів і навіть первинних речовин. Коли ультразвук використовується для Фрезерні партій високої концентрації струмені рідини, що утворюються в результаті ультразвукової кавітації, змушують частинки стикатися один з одним зі швидкістю до 1000 км/год. Це розбиває сили Ван-дер-Ваальса в агломератах і навіть первинних частинках.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних та промислових масштабах.