Rollen af ​​ultralydshomogenisator i spredningen af ​​nano-silica

Spredningseffekten af ​​ultralydshomogenisatorer er hovedsageligt baseret på "ultrasonisk kavitationseffekt", som sammen med mekanisk forskydning og akustisk strømningsforstyrrelse opnår partikelforfining og -spredning. Dens kernemekanisme kan opdeles i tre trin: For det første producerer ultralydsgeneratoren højfrekvente lydbølger på 15kHz-1MHz, som transmitteres til dispersionsmediet gennem en ultralydsamplitudetransformer (senderhoved). For det andet, når lydbølgerne forplanter sig i det flydende medium, dannes der skiftevis høj--tryk og lav-trykszoner. I lavtrykszonen strækkes væsken til dannelse af et stort antal små vakuumbobler (kavitationsbobler). Disse bobler udvider sig hurtigt og kollapser voldsomt under trykket fra højtrykszonen. Endelig, i det øjeblik, hvor boblerne kollapser, genereres chokbølger med tryk op til tusindvis af atmosfærer, høj-mikrojetfly (hastigheder op til 100 m/s) og lokale ekstreme temperaturer (op til 5000K) i et meget lille lokalområde. Disse energier arbejder sammen for at bryde op og ensartet sprede nano-silica-aggregaterne i mediet. Sammenlignet med mekanisk omrøring udsættes partiklerne for mindre mekanisk slagkraft, er mindre tilbøjelige til at blive flade og kan opnå et dispersionssystem med en spids partikelstørrelsesfordeling.

Nano-silicaaggregater klassificeres i bløde aggregater (dannet af svage kræfter såsom van der Waals-kræfter og hydrogenbindinger) og hårde aggregater (dannet af kemiske bindinger mellem partikler). Traditionelle metoder såsom mekanisk omrøring og høj-hastighedscentrifugering er vanskelige at nedbryde hårde tilslag fuldstændigt og er tilbøjelige til sekundær agglomeration. Kavitationseffekten og mikrojets, der genereres af ultralydshomogenisatorer, kan præcist virke på de indre huller i aggregater og rive aggregatstrukturen indefra som en "miniaturehammer". Både bløde og hårde aggregater kan effektivt nedbrydes til individuelle nano-silicapartikler eller små-aggregater (normalt spredt til det oprindelige partikelstørrelsesniveau). For eksempel ved dispergering af nano-silica i vandig opløsning, efter ultralydshomogenisering, kan de oprindeligt agglomererede partikler dispergeres i et monodispers system med ensartet partikelstørrelse. Detektion af laserpartikelstørrelsesanalysator viser, at partikelstørrelsesfordelingen kan indsnævres betydeligt, og polydispersitetsindekset (PDI) kan reduceres til under 0,2, fuldt ud udnytter nanopartiklernes specifikke overfladearealfordel. I mellemtiden kan ultralydshomogenisatoren justere parametre såsom udgangseffekt og amplitude i overensstemmelse med prøvens karakteristika og tilpasse sig spredningsbehovene for nano-silica af forskellige koncentrationer og medier. Uanset om det er en lille reagensglasprøve i laboratoriet eller en gylle med høj-viskositet i industriel produktion, kan den opnå en effektiv spredning.

Spredningseffekten af ​​nano-silica bestemmer direkte omfanget af dens nano-effekter og anvendelsesværdi. Ultralydshomogenisatorer, med deres unikke arbejdsmekanisme baseret på kavitation, spiller en afgørende rolle i at nedbryde agglomerater, hæmme sekundær agglomeration, optimere dispersionsensartethed og hjælpe med overflademodifikation, hvilket gør dem til et uundværligt nøgleudstyr i nano-silica-dispersionsprocessen. Deres høje effektivitet, energibesparelse, forureningsfrie-drift og stærke tilpasningsevne har ført til deres udbredte anvendelse inden for kompositmaterialer, belægninger, cement, biomedicin og andre områder, hvilket effektivt fremmer udviklingen af ​​nano-silicaindustrien.