Rollen för ultraljudshomogenisator i spridningen av nano-kiseldioxid

Dispersionseffekten av ultraljudshomogenisatorer är huvudsakligen baserad på den "ultraljudskavitationseffekten", som, i samband med mekanisk skjuvning och akustisk flödesstörning, uppnår partikelförfining och dispersion. Dess kärnmekanism kan delas in i tre steg: För det första producerar ultraljudsgeneratorn hög-ljudvågor på 15kHz-1MHz, som överförs till dispersionsmediet genom en ultraljudsamplitudtransformator (sändarhuvud). För det andra, när ljudvågorna utbreder sig i det flytande mediet, bildas omväxlande hög--trycks- och lågtryckszoner. I lågtryckszonen sträcks vätskan för att bilda ett stort antal små vakuumbubblor (kavitationsbubblor). Dessa bubblor expanderar snabbt och kollapsar våldsamt under trycket från högtryckszonen. Slutligen, i ögonblicket för bubblan kollaps, genereras chockvågor med tryck upp till tusentals atmosfärer, höghastighetsmikrojetstrålar (hastigheter upp till 100m/s) och lokala extrema temperaturer (upp till 5000K) i ett mycket litet lokalt område. Dessa energier samverkar för att bryta upp och jämnt sprida nano-kiseldioxidaggregaten i mediet. Jämfört med mekanisk omrörning utsätts partiklarna för mindre mekanisk slagkraft, är mindre benägna att bli platta och kan erhålla ett dispersionssystem med en spetsig partikelstorleksfördelning.

Nano-kiseldioxidaggregat klassificeras i mjuka aggregat (bildade av svaga krafter som van der Waals-krafter och vätebindningar) och hårda aggregat (bildade av kemiska bindningar mellan partiklar). Traditionella metoder som mekanisk omrörning och höghastighetscentrifugering är svåra att helt bryta ner hårda aggregat och är benägna att sekundär agglomerering. Kavitationseffekten och mikrostrålar som genereras av ultraljudshomogenisatorer kan agera exakt på de inre luckorna i aggregaten och slita sönder aggregatstrukturen från insidan som en "miniatyrhammare". Både mjuka och hårda aggregat kan effektivt brytas ned till individuella nano-kiseldioxidpartiklar eller små-aggregat (vanligtvis spridda till den ursprungliga partikelstorleksnivån). Till exempel, vid dispergering av nano-kiseldioxid i vattenlösning, efter ultraljudshomogenisering, kan de ursprungligen agglomererade partiklarna dispergeras i ett monodisperst system med enhetlig partikelstorlek. Detektion av laserpartikelstorleksanalysator visar att partikelstorleksfördelningen kan minskas avsevärt, och polydispersitetsindexet (PDI) kan reduceras till under 0,2, vilket fullt ut utnyttjar nanopartiklarnas specifika ytareafördelar. Samtidigt kan ultraljudshomogenisatorn justera parametrar som uteffekt och amplitud enligt provets egenskaper och anpassa sig till spridningsbehoven för nano-kiseldioxid i olika koncentrationer och media. Oavsett om det är ett litet provrör i laboratoriet eller en slurry med hög-viskositet i industriell produktion kan det uppnå effektiv spridning.

Spridningseffekten av nano-kiseldioxid avgör direkt omfattningen av dess nano-effekter och appliceringsvärde. Ultraljudshomogenisatorer, med sin unika arbetsmekanism baserad på kavitation, spelar en avgörande roll för att bryta upp agglomerat, hämma sekundär agglomeration, optimera dispersionslikformighet och hjälpa till med ytmodifiering, vilket gör dem till en oumbärlig nyckelutrustning i nano-kiseldispersionsprocessen. Deras höga effektivitet, energibesparing, föroreningsfria-drift och starka anpassningsförmåga har lett till att de används i stor utsträckning inom kompositmaterial, beläggningar, cement, biomedicin och andra områden, vilket effektivt främjar utvecklingen av nano-kiseldioxidindustrin.