Dung dịch phân tán hạt nano trong sáp – Tạo công thức ổn định!

Phân tán các hạt nano vào ma trận sáp là một ứng dụng quan trọng nhưng đầy thách thức trong các lĩnh vực như sơn phủ, mỹ phẩm, dược phẩm và vật liệu thay đổi pha. Do độ nhớt nội tại của sáp nóng chảy, tính kỵ nước của chúng và xu hướng kết tụ của các hạt nano do năng lượng bề mặt cao, việc chuẩn bị hỗn hợp phân tán hạt nano-sáp đòi hỏi kỹ thuật chuyên môn. Các thiết bị siêu âm Hielscher cung cấp khả năng phân tán mạnh mẽ, khả năng điều khiển chính xác và khả năng mở rộng quy mô cho việc sản xuất các hỗn hợp phân tán hạt nano-sáp ổn định trong sản xuất thí nghiệm và công nghiệp.

Thách thức trong việc phân tán các hạt nano vào sáp

Hạt nano – cho dù là kim loại, gốm sứ hay dựa trên carbon – Dễ dàng tạo thành các cụm do tương tác van der Waals mạnh. Trong sáp, các tương tác này càng trở nên nghiêm trọng hơn do thiếu các dung môi phân cực hoặc chất ổn định. Khuấy cơ học hoặc máy đồng nhất rotor-stator thường không đủ hiệu quả, đặc biệt khi các hạt nano có đường kính dưới 100 nm hoặc khi cần tải lượng cao. Một hỗn hợp đồng nhất đòi hỏi nguồn năng lượng có khả năng phá vỡ các cụm ở cấp độ nano đồng thời làm ướt bề mặt hạt bằng môi trường sáp.

Cơ chế phân tán nano bằng sóng siêu âm

Hiệu quả đáng kể của quá trình phân tán siêu âm nằm ở cơ chế hoạt động độc đáo của hiện tượng cavitation âm thanh. Các thiết bị siêu âm dạng đầu dò tạo ra lực cavitation mạnh mẽ khi sóng siêu âm cường độ cao, tần số thấp truyền qua chất lỏng, ví dụ như sáp nóng chảy. Sự sụp đổ của bong bóng trong quá trình cavitation tạo ra các điểm nóng cục bộ với độ dốc cắt cực đại, sóng xung kích và các tia siêu nhỏ. Các lực tạm thời này vượt qua lực kết dính giữa các hạt và phân tán hiệu quả các cụm hạt nano.
Ngoài ra, quá trình siêu âm giúp tăng cường khả năng thấm ướt bề mặt các hạt nano bởi hỗn hợp sáp. Sự sụp đổ lặp đi lặp lại của các bong bóng cavitation làm giảm sức căng bề mặt, cho phép các phân tử sáp thâm nhập giữa các hạt và ổn định chúng về mặt sterically.

Ứng dụng của các phân tán nano sáp được chuẩn bị bằng siêu âm

Khả năng phân tán đồng đều các hạt nano trong sáp mở ra nhiều ứng dụng đa dạng:

• Lớp phủ và chất đánh bóng: Việc bổ sung các hạt nano silica hoặc alumina giúp tăng độ cứng, khả năng chống trầy xước và độ bóng.
• Công thức mỹ phẩm: Nanoparticles titanium dioxide hoặc zinc oxide cung cấp khả năng chống tia UV đồng thời duy trì độ trong suốt.
• Vật liệu thay đổi pha (PCMs): Graphene, ống nano carbon hoặc oxit kim loại tăng cường độ dẫn nhiệt, từ đó nâng cao hiệu suất lưu trữ nhiệt trong các hệ thống năng lượng.
• Phương pháp đưa thuốc: Các hạt nano lipophilic được nhúng trong sáp hoạt động như các kho chứa giải phóng chậm trong các chế phẩm bôi ngoài da hoặc uống.

Máy phân tán siêu âm cho các công thức sáp-nanoparticle

Phương pháp phân tán siêu âm sử dụng máy siêu âm dạng đầu dò hiệu suất cao Hielscher là một kỹ thuật mạnh mẽ và có thể mở rộng quy mô cho việc sản xuất các phân tán nano sáp ổn định.
Hệ thống siêu âm dạng đầu dò Hielscher được sử dụng rộng rãi trong xử lý nanoparticle nhờ khả năng xử lý cao, kiểm soát thông số chính xác và khả năng mở rộng tuyến tính. Dù bạn cần chuẩn bị dung dịch phân tán nano sáp theo lô hay trong quá trình sản xuất liên tục, Hielscher Ultrasonics cung cấp giải pháp siêu âm lý tưởng: máy đồng nhất siêu âm phòng thí nghiệm là công cụ hoàn hảo cho nghiên cứu và phát triển sản phẩm, trong khi các tế bào dòng siêu âm công nghiệp cho phép sản xuất dung dịch phân tán nano sáp ổn định đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất.
Được sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng cao nhất, các thiết bị siêu âm Hielscher kết hợp giữa độ bền cao, tính thân thiện với người dùng và khả năng tích hợp dễ dàng vào các quy trình công nghiệp. Được thiết kế để chịu được môi trường khắc nghiệt, các thiết bị này trang bị công nghệ tiên tiến nhất, đạt chứng nhận ISO và tuân thủ các tiêu chuẩn CE, UL, CSA và RoHS.

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

Văn học / Tài liệu tham khảo