Siêu âm phân tán vật liệu nano (hạt nano)

Vật liệu nano đã trở thành một thành phần không thể thiếu của các sản phẩm đa dạng như vật liệu hiệu suất cao, kem chống nắng, lớp phủ hiệu suất hoặc vật liệu tổng hợp nhựa. Siêu âm xâm thực được sử dụng để phân tán các hạt kích thước nano thành chất lỏng, chẳng hạn như nước, dầu, dung môi hoặc nhựa.

Siêu âm phân tán các hạt nano

Ứng dụng của Siêu âm phân tán các hạt nano có tác dụng đa dạng. Rõ ràng nhất là phân tán vật liệu trong chất lỏng để phá vỡ các kết tụ hạt. Một quá trình khác là ứng dụng siêu âm trong quá trình tổng hợp hạt hoặc kết tủa. Nói chung, điều này dẫn đến các hạt nhỏ hơn và tăng độ đồng nhất kích thước. siêu âm cavitation cải thiện việc truyền vật liệu ở bề mặt hạt. Hiệu ứng này có thể được sử dụng để cải thiện bề mặt Chức năng hóa của vật liệu có diện tích bề mặt riêng cao.

Phân tán và giảm kích thước của vật liệu nano

Vật liệu nano, ví dụ như oxit kim loại, nanoclay hoặc Ống nano carbon có xu hướng kết tụ khi trộn thành chất lỏng. Các phương tiện hiệu quả để phân tụ và Phân tán là cần thiết để vượt qua lực liên kết sau khi làm ướt bột. Sự phá vỡ siêu âm của các cấu trúc kết tụ trong huyền phù nước và không chứa nước cho phép tận dụng toàn bộ tiềm năng của vật liệu kích thước nano. Các nghiên cứu về các phân tán khác nhau của các kết tụ hạt nano với hàm lượng rắn thay đổi đã chứng minh lợi thế đáng kể của siêu âm khi so sánh với các công nghệ khác, chẳng hạn như máy trộn stato rôto (ví dụ: ultra turrax), máy đồng nhất piston hoặc phương pháp xay ướt, ví dụ như máy nghiền hạt hoặc máy nghiền keo. Hệ thống siêu âm Hielscher có thể được chạy ở nồng độ chất rắn khá cao. Ví dụ: đối với Silica Tỷ lệ vỡ được phát hiện là độc lập với nồng độ rắn lên tới 50% theo trọng lượng. Siêu âm có thể được áp dụng để phân tán các lô chính nồng độ cao - xử lý chất lỏng có độ nhớt thấp và cao. Điều này làm cho siêu âm trở thành giải pháp xử lý tốt cho sơn và lớp phủ, dựa trên các phương tiện khác nhau, chẳng hạn như nước, nhựa hoặc dầu.

siêu âm cavitation

Sự phân tán và khử kết tụ bằng siêu âm là kết quả của quá trình xâm thực siêu âm. Khi để chất lỏng tiếp xúc với siêu âm, sóng âm thanh truyền vào chất lỏng dẫn đến các chu kỳ áp suất cao và áp suất thấp xen kẽ. Điều này áp dụng ứng suất cơ học lên lực hút giữa các hạt riêng lẻ. siêu âm cavitation Trong chất lỏng gây ra tia chất lỏng tốc độ cao lên đến 1000km / giờ (khoảng 600mph). Các tia như vậy ép chất lỏng ở áp suất cao giữa các hạt và tách chúng ra khỏi nhau. Các hạt nhỏ hơn được tăng tốc với các tia chất lỏng và va chạm ở tốc độ cao. Điều này làm cho siêu âm trở thành một phương tiện hiệu quả để phân tán nhưng cũng cho Phay của các hạt kích thước micron và sub micron.

Tổng hợp / kết tủa hạt hỗ trợ siêu âm

Các hạt nano có thể được tạo ra từ dưới lên bằng cách tổng hợp hoặc kết tủa. Sonochemistry là một trong những kỹ thuật sớm nhất được sử dụng để điều chế các hợp chất kích thước nano. Suslick trong tác phẩm gốc của mình, siêu âm Fe (CO)₅ dưới dạng chất lỏng gọn gàng hoặc trong dung dịch deaclin và thu được các hạt nano sắt vô định hình kích thước 10-20nm. Nói chung, hỗn hợp siêu bão hòa bắt đầu tạo thành các hạt rắn từ một vật liệu đậm đặc cao. Siêu âm cải thiện sự pha trộn của tiền chất và tăng sự truyền khối lượng trên bề mặt hạt. Điều này dẫn đến kích thước hạt nhỏ hơn và độ đồng nhất cao hơn.

Chức năng hóa bề mặt bằng siêu âm

Nhiều vật liệu nano, như oxit kim loại, mực in phun và sắc tố mực, hoặc chất độn để thực hiện Lớp phủ, yêu cầu chức năng hóa bề mặt. Để chức năng hóa bề mặt hoàn chỉnh của từng hạt riêng lẻ, cần có phương pháp phân tán tốt. Khi phân tán, các hạt thường được bao quanh bởi một lớp ranh giới các phân tử bị hút vào bề mặt hạt. Để các nhóm chức mới đến bề mặt hạt, lớp ranh giới này cần được phá vỡ hoặc loại bỏ. Các tia chất lỏng do xâm thực siêu âm có thể đạt tốc độ lên đến 1000km / giờ. Ứng suất này giúp khắc phục lực hút và mang các phân tử chức năng lên bề mặt hạt. Trong Sonochemistry, hiệu ứng này được sử dụng để cải thiện hiệu suất của chất xúc tác phân tán.

Siêu âm trước khi đo kích thước hạt

Siêu âm mẫu cải thiện độ chính xác của phép đo kích thước hạt hoặc hình thái của bạn. SonoStep mới kết hợp siêu âm, khuấy và bơm mẫu trong một thiết kế nhỏ gọn. Nó rất dễ vận hành và có thể được sử dụng để cung cấp các mẫu siêu âm đến các thiết bị phân tích, chẳng hạn như máy phân tích kích thước hạt. Quá trình siêu âm cường độ cao giúp phân tán các hạt kết tụ dẫn đến kết quả nhất quán hơn.Bấm vào đây để đọc thêm!

Xử lý siêu âm cho phòng thí nghiệm và quy mô sản xuất

Bộ xử lý siêu âm và tế bào dòng chảy để khử kết tụ và phân tán có sẵn cho Phòng thí nghiệm và Sản xuất mức. Các hệ thống công nghiệp có thể dễ dàng được trang bị thêm để hoạt động thẳng hàng. Đối với nghiên cứu và phát triển quy trình, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng UIP1000hd (1.000 watt).

Hielscher cung cấp một loạt các thiết bị và phụ kiện siêu âm để phân tán hiệu quả các vật liệu nano, ví dụ như trong sơn, mực và lớp phủ.

• Thiết bị phòng thí nghiệm nhỏ gọn lên đến Công suất 400 watt.
  Các thiết bị này chủ yếu được sử dụng để chuẩn bị mẫu hoặc nghiên cứu khả thi ban đầu và có sẵn để cho thuê.
• 500 và 1,000 và 2,000 Bộ xử lý siêu âm watts như Bộ UIP1000hd với tế bào dòng chảy và các còi tăng cường và sonotrodes khác nhau có thể xử lý các luồng khối lượng lớn hơn.
  Các thiết bị như thế này được sử dụng để tối ưu hóa các thông số (như: biên độ, áp suất vận hành, tốc độ dòng chảy, v.v.) ở quy mô nhà máy để bàn hoặc thí điểm.
• Bộ xử lý siêu âm của 2kW, 4kW, 10kW và 16kW và các cụm lớn hơn của một số đơn vị như vậy có thể xử lý các luồng khối lượng sản xuất ở hầu hết mọi cấp độ.

Thiết bị để bàn có sẵn để cho thuê ở điều kiện tốt để chạy thử nghiệm quy trình. Kết quả của các thử nghiệm như vậy có thể được mở rộng tuyến tính theo cấp độ sản xuất - giảm rủi ro và chi phí liên quan đến việc phát triển quy trình. Chúng tôi sẽ rất vui khi được hỗ trợ bạn trực tuyến, qua điện thoại hoặc cá nhân. Vui lòng tìm Địa chỉ của chúng tôi ở đâyhoặc sử dụng biểu mẫu bên dưới.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: