Hielscher ультразвукова технологія

Sonofragmentation - ефект потужності ультразвуку на частку лаку

Sonofragmentation описує розрив частинок в нанорозмірних фрагментах ультразвуком високої потужності. На відміну від загальної ультразвукової деагломерації та фрезерування – де частинки в основному шліфуються і відокремлюються міжчастинковими зіткненнями – , соно-фрагментація відрізняється прямим взаємодією між часткою і ударною хвилею. Ультразвук високої потужності / низьких частот створює кавітацію і тим самим інтенсивні зсувні сили в рідинах. Екстремальні умови колапсу кавітаційного бульбашки та міжчастинкових зіткнень перемішують частинки до матеріалу дуже дрібного розміру.

Ультразвукове виробництво та підготовка частинок нано

Вплив сили ультразвуку на виробництво наноматеріалів добре відомі: диспергування, деггломерації та фрезерування & Шліфування, а також фрагментація методом ультразвукової обробки нерідко є єдиним ефективним методом лікування наночастинки. Особливо це стосується дуже тонких наноматеріалів з особливими функціональними можливостями, як з нанорозмірами виражені унікальні характеристики частинок. Для створення наноматеріалу з конкретними функціями необхідно забезпечити рівний і надійний процес обробки ультразвуком. Hielscher постачає ультразвукове обладнання від лабораторного вимірювання до повного комерційного розміру виробництва.

Сонофрагментація за Кавітація

Введення потужних ультразвукових сил у рідини створює екстремальні умови. Коли ультразвук поширює рідке середовище, ультразвукові хвилі призводять до чергових циклів стиснення та розрідження (цикли високого тиску та низького тиску). Під час циклів низького тиску в рідині виникають невеликі вакуумні бульбашки. Ці кавітація бульбашки ростуть над кількома циклами низького тиску, доки вони не досягнуть величини, коли вони не можуть поглинути більше енергії. При цьому стані максимально поглиненої енергії та розміру міхура кавітаційний міхур падає сильно і створює локально екстремальні умови. Внаслідок занепаду кавітація бульбашки, дуже високі температури прибл. 5000K і тиск прибл. 2000 атм досягається локально. Імплозія призводить до рідких струменів швидкістю до 280 м / с (≈ 1000 км / год). Сонофрагментація описує використання цих інтенсивних сил для фрагментації частинок до менших розмірів у субмікронному і нанодіапазоні. З прогресивною ультразвуком, форма частинок перетворюється з кутового на сферичний, що робить частинки більш цінні. Результати синергетичного розрізнення виражаються як швидкість фрагментації, яка описується як функція вхідного струму, ультразвуковий об'єм та розмір агломератів.
Кустери та ін. (1994) досліджував ультрачно допомагали фрагментацію агломератів відносно споживання енергії. Результати дослідників "вказують на те, що ультразвукова дисперсія техніка може бути настільки ж ефективним, як звичайні методи шліфування. Промислова практика ультразвукової дисперсії (наприклад, більші зонди, Безперервна пропускна здатність підвіски) може змінити ці результати кілька, але більше-все це очікується, що питома витрата енергії не є причиною для вибору цього команменна Tron техніка, а його здатність виробляти гранично дрібні (субмікрон) частинки. [Кустери і ін. 1994] Спеціально для руйнуючи порошки, такі як кремнезем або цирконій, питома енергія, необхідна на одиницю порошкової маси, була знижена ультразвуковим шліфуванням, ніж у звичайних методах шліфування. Ультразвукове випромінювання впливає на частинки не тільки шляхом фрезерування і шліфування, але і полірування твердих речовин. Таким чином, можна досягти високої сферичності частинок.

Сонофрагментація для кристалізації наноматеріалів

"Хоча мало сумніву в тому, що міжчастинкові зіткнення відбуваються в суспензії молекулярних кристалів, опромінених ультразвуком, вони не є домінуючим джерелом фрагментації. На відміну від молекулярних кристалів частинки металу безпосередньо не пошкоджуються ударними хвилями, і вони можуть постраждати лише від більш інтенсивних (але набагато рідше) міжчастинкових зіткнень. Зміна домінантних механізмів ультразвукової обробки металевих порошків порівняно з аспіриновими шламами висвітлює відмінності в властивостях ковкого металевих часток і сипких молекулярних кристалів "[Zeiger / Suslick 2011, 14532]

Ультразвукова фрагментація частинок ацетилсаліцилової кислоти

Сонофрагментація частинок аспірину [Зейгер / Суслик 2011]

Гпіон та ін. (2008) досліджував виготовлення субстратів високої чистоти (переважно в діапазоні суб-100 нм) від мікрометрових кормів (наприклад, 70-80 μm) за допомогою sonofragmentation. Вони спостерігали значні зміни кольору і форми керамічних частинок глинозему в результаті sono-фрагментації. Частинки в мікрон, субмікрон і нано розмір діапазону можуть бути легко отримані за рахунок високої потужності ультразвуком. Сферичність часток збільшена зі збільшенням часу утримання в акустичному полі.

Дисперсія в поверхнево-активному речовині

Завдяки ефективному пошкодженню ультразвукових частинок, використання поверхнево-активних речовин є необхідним для запобігання деагломерації субмікронних та нанорозмірних частинок. Чим менший розмір частинок, тим вище співвідношення апетиту площі поверхні, яке повинне бути покрите поверхнево-активним речовиною, щоб тримати їх у суспензії та уникати коагуляції (агломерації) частинок. Перевага ультразвуку полягає в диспергуючому ефекті: Одночасно з подрібненням і фрагментацією ультразвук розсіює фрагменти шліфованих частинок з поверхнево-активним речовиною так, що агломерація його наночастинок повністю (майже) повністю уникається.

Промислове виробництво

Для обслуговування ринку з високоякісного наноматеріалу, що виражає надзвичайні функції, необхідне надійне технологічне обладнання. Ультразвукові прилади потужністю до 16 кВт на одиницю, що кластеризуються, дозволяють обробляти практично необмежені об'ємні потоки. Завдяки повністю лінійній масштабованості ультразвукових процесів ультразвукові прилади можуть бути протестовані в лабораторії без ризику, оптимізовані в настільному рівні, а потім реалізовані без проблем у виробничій лінії. Оскільки ультразвукове оточення не вимагає великого простору, його можна навіть модернізувати в існуючі потоки процесів. Операція легка, її можна контролювати та запускати за допомогою пульта дистанційного керування, тоді як технічне обслуговування ультразвукової системи майже не спостерігається.

Література / Довідники

  • Амбєдкар, Б. (2012): Ультразвукове вугільне прання для деасшинга та десульфуризації: експериментальне дослідження та механізоване моделювання. Springer, 2012.
  • Едер, Рафаель JP; Шренк, Симоне; Бешенард, Максиміліан О .; Роблегг, Ева; Грубер-Вафлер, Гейдрун; Хінаст, Йоханнес Г. (2012): Безперервна сонокрісталізація ацетилсаліцилової кислоти (ASA): контроль розміру кристала. Зростання кристалів & Дизайн 12/10, 2012. 4733-4738.
  • Гопи, КР; Нагараджан Р. (2008): Прогрес у виробництві керамічних частинок наноалмуміна, використовуючи сонофрагментацію. Транзакції IEEE з нанотехнологій 7/5, 2008. 532-537.
  • Кустерс, Карл; Працініс, Сотіріс Е .; Тома, Стівен Г .; Сміт, Дуглас М. (1994): закони зменшення розміру енергії для ультразвукової фрагментації. Технологія порошку 80, 1994. 253-263.
  • Зейгер, Бред В.; Суслик, Кеннет С. (2011): Сонцепоглинання молекулярних кристалів. Журнал його американського хімічного товариства. 2011 р.

Зв'яжіться з нами / Запитуйте додаткову інформацію

Розкажіть нам про ваших вимогах до обробки. Ми будемо рекомендувати найбільш підходящі налаштування та параметри обробки для вашого проекту.





Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.



Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot" (Натисніть, щоб збільшити!)

Ультразвукова сонотрода, що передає звукові хвилі в рідину. Тумання під поверхнею сонотрода вказує на Кавітаційна гаряча точка площа