Rolul omogenizatorului cu ultrasunete în dispersia nano-silicei

Efectul de dispersie al omogenizatoarelor cu ultrasunete se bazează în principal pe „efectul de cavitație cu ultrasunete”, care, împreună cu forfecarea mecanică și perturbarea fluxului acustic, realizează rafinarea și dispersia particulelor. Mecanismul său de bază poate fi împărțit în trei etape: în primul rând, generatorul de ultrasunete produce unde sonore de-frecvență înaltă de 15kHz-1MHz, care sunt transmise mediului de dispersie printr-un transformator de amplitudine ultrasonică (capul emițătorului). În al doilea rând, pe măsură ce undele sonore se propagă în mediul lichid, se formează zone de presiune înaltă-și joasă-presiune. În zona de joasă presiune-, lichidul este întins pentru a forma un număr mare de bule minuscule de vid (bule de cavitație). Aceste bule se extind rapid și se prăbușesc violent sub presiunea zonei de{12}}înaltă presiune. În cele din urmă, în momentul prăbușirii bulei, într-o zonă locală foarte mică sunt generate unde de șoc cu presiuni de până la mii de atmosfere, microjet-de mare viteză (viteze de până la 100 m/s) și temperaturi locale extreme (până la 5000 K). Aceste energii lucrează împreună pentru a sparge și dispersa uniform agregatele nano-silice din mediu. În comparație cu agitarea mecanică, particulele sunt supuse la o forță mecanică de impact mai mică, sunt mai puțin probabil să devină plate și pot obține un sistem de dispersie cu o distribuție a dimensiunii particulelor ascuțite.

Nano-agregatele de silice sunt clasificate în agregate moi (formate din forțe slabe, cum ar fi forțele van der Waals și legăturile de hidrogen) și agregate dure (formate din legături chimice între particule). Metodele tradiționale, cum ar fi agitarea mecanică și centrifugarea cu viteză mare-, sunt dificil de descompunet complet agregatele dure și sunt predispuse la aglomerarea secundară. Efectul de cavitație și microjeturile generate de omogenizatoarele cu ultrasunete pot acționa cu precizie asupra golurilor interne ale agregatelor, rupând structura agregatului din interior ca un „ciocan miniatural”. Atât agregatele moi, cât și cele dure pot fi descompuse în mod eficient în nano-particule individuale de silice sau-agregate de dimensiuni mici (de obicei dispersate la nivelul de dimensiunea inițială a particulelor). De exemplu, în dispersia nano-silicei în soluție apoasă, după omogenizarea ultrasonică, particulele aglomerate inițial pot fi dispersate într-un sistem monodispers cu dimensiunea uniformă a particulei. Detectarea analizorului de dimensiunea particulelor cu laser arată că distribuția dimensiunii particulelor poate fi îngustată semnificativ, iar indicele de polidispersitate (PDI) poate fi redus la sub 0,2, utilizând pe deplin avantajul specific al suprafeței nanoparticulelor. Între timp, omogenizatorul cu ultrasunete poate ajusta parametri precum puterea de ieșire și amplitudinea în funcție de caracteristicile probei, adaptându-se la nevoile de dispersie a nano-silicei de diferite concentrații și medii. Indiferent dacă este vorba despre o mică eșantion de eprubetă în laborator sau de o suspensie cu-vâscozitate ridicată în producția industrială, poate obține o dispersie eficientă.

Efectul de dispersie al nano-silicei determină în mod direct amploarea efectelor nano-și valoarea aplicației. Omogenizatoarele cu ultrasunete, cu mecanismul lor unic de lucru bazat pe cavitație, joacă un rol crucial în descompunerea aglomeratelor, inhibarea aglomerației secundare, optimizarea uniformității dispersiei și asistarea la modificarea suprafeței, făcându-le un echipament cheie indispensabil în procesul de dispersie a nano-silicei. Eficiența lor ridicată, economisirea energiei, funcționarea fără poluare-și adaptabilitatea puternică au dus la aplicarea lor pe scară largă în materiale compozite, acoperiri, ciment, biomedicină și alte domenii, promovând în mod eficient dezvoltarea industriei nano-siliciului.