Ultraskaņas homogenizatora loma nano-silīcija dioksīda izkliedēšanā

Ultraskaņas homogenizatoru izkliedes efekts galvenokārt balstās uz "ultraskaņas kavitācijas efektu", kas kopā ar mehānisko bīdes un akustiskās plūsmas traucējumiem nodrošina daļiņu izsmalcinātību un izkliedi. Tā pamatmehānismu var iedalīt trīs posmos: Pirmkārt, ultraskaņas ģenerators rada augstas-frekvences skaņas viļņus 15kHz-1MHz, kas tiek pārraidīti uz dispersijas vidi caur ultraskaņas amplitūdas transformatoru (raidītāja galviņu). Otrkārt, skaņas viļņiem izplatoties šķidrā vidē, veidojas mainīgas augsta -spiediena un zema{8} spiediena zonas. Zemā{10}}spiediena zonā šķidrums tiek izstiepts, veidojot lielu skaitu mazu vakuuma burbuļu (kavitācijas burbuļu). Šie burbuļi strauji izplešas un spēcīgi sabrūk zem augsta spiediena zonas spiediena. Visbeidzot, burbuļa sabrukšanas brīdī ļoti mazā apgabalā tiek radīti triecienviļņi ar spiedienu līdz pat tūkstošiem atmosfēru, liela ātruma mikrostrūklas (ātrums līdz 100 m/s) un lokālas ekstremālas temperatūras (līdz 5000 K). Šīs enerģijas darbojas kopā, lai sadalītu un vienmērīgi izkliedētu nano-silīcija dioksīda agregātus vidē. Salīdzinot ar mehānisko maisīšanu, daļiņas tiek pakļautas mazākam mehāniskā trieciena spēkam, mazāk ticams, ka tās kļūs plakanas, un tās var iegūt dispersijas sistēmu ar smailu daļiņu izmēra sadalījumu.

Nano-silīcija dioksīda pildvielas tiek klasificētas mīkstos agregātos (ko veido vāji spēki, piemēram, van der Vāla spēki un ūdeņraža saites) un cietos pildvielas (ko veido ķīmiskās saites starp daļiņām). Ar tradicionālajām metodēm, piemēram, mehānisko maisīšanu un ātrgaitas centrifugēšanu, ir grūti pilnībā sadalīt cietos agregātus, un tās ir pakļautas sekundārai aglomerācijai. Kavitācijas efekts un ultraskaņas homogenizatoru radītās mikrostrūklas var precīzi iedarboties uz agregātu iekšējām spraugām, izraujot pildvielu struktūru no iekšpuses kā "miniatūrs āmurs". Gan mīkstos, gan cietos agregātus var efektīvi sadalīt atsevišķās nano-silīcija dioksīda daļiņās vai mazos -izmēra agregātos (parasti izkliedēti līdz sākotnējā daļiņu izmēra līmenim). Piemēram, nano-silīcija dioksīda dispersijā ūdens šķīdumā pēc ultraskaņas homogenizācijas sākotnēji aglomerētās daļiņas var izkliedēt monodispersā sistēmā ar vienādu daļiņu izmēru. Lāzera daļiņu izmēra analizatora noteikšana parāda, ka daļiņu izmēru sadalījumu var ievērojami sašaurināt un polidispersitātes indeksu (PDI) var samazināt līdz 0,2, pilnībā izmantojot nanodaļiņu īpašās virsmas laukuma priekšrocības. Tikmēr ultraskaņas homogenizators var pielāgot tādus parametrus kā izejas jaudu un amplitūdu atbilstoši parauga īpašībām, pielāgojoties dažādu koncentrāciju un vides nano-silīcija dioksīda dispersijas vajadzībām. Neatkarīgi no tā, vai tas ir neliels mēģenes paraugs laboratorijā vai augstas viskozitātes suspensija rūpnieciskajā ražošanā, ar to var panākt efektīvu izkliedi.

Nano-silīcija dioksīda izkliedes efekts tieši nosaka tā nano-iedarbības apjomu un pielietojuma vērtību. Ultraskaņas homogenizatoriem ar unikālo darbības mehānismu, kura pamatā ir kavitācija, ir izšķiroša nozīme aglomerātu sadalīšanā, sekundārās aglomerācijas kavēšanā, dispersijas viendabīguma optimizēšanā un virsmas modifikācijā, padarot tos par neaizstājamu galveno iekārtu nano-silīcija dioksīda dispersijas procesā. To augstā efektivitāte, enerģijas taupīšana, darbība bez piesārņojuma- un spēcīgā pielāgošanās spēja ir izraisījusi to plašu pielietojumu kompozītmateriālos, pārklājumos, cementā, biomedicīnā un citās jomās, efektīvi veicinot nano-silīcija dioksīda nozares attīstību.