De rol van ultrasone homogenisator bij de verspreiding van nano-silica

Het dispersie-effect van ultrasone homogenisatoren is voornamelijk gebaseerd op het "ultrasone cavitatie-effect", dat, in combinatie met mechanische afschuiving en akoestische stromingsverstoring, deeltjesverfijning en dispersie bereikt. Het kernmechanisme kan in drie fasen worden verdeeld: ten eerste produceert de ultrasone generator hoog-geluidsgolven met een frequentie van 15 kHz-1 MHz, die via een ultrasone amplitudetransformator (zenderkop) naar het dispersiemedium worden verzonden. Ten tweede worden er, terwijl de geluidsgolven zich in het vloeibare medium voortplanten, afwisselend hoge-druk- en lage-drukzones gevormd. In de lagedrukzone- wordt de vloeistof uitgerekt om een ​​groot aantal kleine vacuümbelletjes (cavitatiebelletjes) te vormen. Deze bellen breiden zich snel uit en storten met geweld in onder de druk van de hogedrukzone. Ten slotte worden op het moment dat de bel instort, in een zeer klein lokaal gebied schokgolven met een druk tot duizenden atmosfeer, hoge-snelheidsmicrojets (snelheden tot 100 m/s) en lokale extreme temperaturen (tot 5000 K) gegenereerd. Deze energieën werken samen om de nano-silica-aggregaten in het medium af te breken en gelijkmatig te verspreiden. Vergeleken met mechanisch roeren worden de deeltjes onderworpen aan minder mechanische slagkracht, zullen ze minder snel vlak worden en kunnen ze een dispersiesysteem verkrijgen met een puntige deeltjesgrootteverdeling.

Nano-silica-aggregaten worden geclassificeerd in zachte aggregaten (gevormd door zwakke krachten zoals van der Waals-krachten en waterstofbruggen) en harde aggregaten (gevormd door chemische bindingen tussen deeltjes). Traditionele methoden zoals mechanisch roeren en centrifugeren op hoge-snelheid zijn moeilijk om harde aggregaten volledig af te breken en zijn gevoelig voor secundaire agglomeratie. Het cavitatie-effect en de microjets die worden gegenereerd door ultrasone homogenisatoren kunnen nauwkeurig inwerken op de interne openingen van aggregaten, waardoor de aggregaatstructuur van binnenuit wordt gescheurd als een "miniatuurhamer". Zowel zachte als harde aggregaten kunnen efficiënt worden afgebroken tot individuele nano-silicadeeltjes of kleine- aggregaten (meestal gedispergeerd tot het oorspronkelijke deeltjesgrootteniveau). Bij de dispersie van nano-silica in een waterige oplossing kunnen de oorspronkelijk geagglomereerde deeltjes na ultrasone homogenisatie bijvoorbeeld worden gedispergeerd in een monodispers systeem met een uniforme deeltjesgrootte. Detectie van laserdeeltjesgrootte-analysatoren toont aan dat de deeltjesgrootteverdeling aanzienlijk kan worden verkleind en dat de polydispersiteitsindex (PDI) kan worden teruggebracht tot onder 0,2, waarbij volledig gebruik wordt gemaakt van het specifieke oppervlaktevoordeel van nanodeeltjes. Ondertussen kan de ultrasone homogenisator parameters zoals uitgangsvermogen en amplitude aanpassen aan de kenmerken van het monster, en zich aanpassen aan de dispersiebehoeften van nano-silica met verschillende concentraties en media. Of het nu gaat om een ​​klein reageerbuismonster in het laboratorium of om een ​​slurry met hoge-hoge viscositeit bij industriële productie, het kan een efficiënte verspreiding bewerkstelligen.

Het dispersie-effect van nano{0}}silica bepaalt rechtstreeks de omvang van de nano-effecten en toepassingswaarde ervan. Ultrasone homogenisatoren, met hun unieke werkingsmechanisme gebaseerd op cavitatie, spelen een cruciale rol bij het opbreken van agglomeraten, het remmen van secundaire agglomeratie, het optimaliseren van de dispersie-uniformiteit en het assisteren bij oppervlaktemodificatie, waardoor ze een onmisbaar sleutelonderdeel worden in het nano-silica-dispersieproces. Hun hoge efficiëntie, energiebesparing, vervuiling-vrije werking en sterke aanpassingsvermogen hebben geleid tot hun wijdverbreide toepassing in composietmaterialen, coatings, cement, biogeneeskunde en andere gebieden, waardoor de ontwikkeling van de nano-silica-industrie effectief wordt bevorderd.