Wat voor machine kan siliciumdioxidepoeder verspreiden?

Welke machine kan siliciumdioxidepoeder dispergeren?

Vanwege de hoge oppervlakte-energie vormt titaniumdioxide (TiO₂) poeder gemakkelijk stabiele aggregaten door van der Waals-krachten en waterstofbruggen (vooral nano-TiO₂). Direct gebruik kan de optische, katalytische en verbergende eigenschappen verminderen, wat efficiënte dispersie door wetenschappelijke methoden vereist. Het volgende introduceert systematisch titaniumdioxidepoederdispersieoplossingen vanuit vier perspectieven: kernprincipes van dispersie, specifieke dispersiemethoden (inclusief operationele details), belangrijke beïnvloedende factoren en aanpassing van toepassingsscenario's.

1. Kernprincipes van dispersie
De essentie van titaniumdioxide-dispersie is "het opbreken van aggregaten om gedispergeerde deeltjes te stabiliseren", wat gelijktijdige oplossingen voor twee belangrijke problemen vereist:

Verstoring van de aggregaatstructuur: Fysische of chemische methoden worden gebruikt om interpartikelattracties (van der Waals-krachten, waterstofbruggen en elektrostatische aantrekking) te overwinnen om micron/nanoschaalaggregaten te ontmantelen in primaire deeltjes.

Onderdrukking van secundaire agglomeratie: Oppervlaktemodificatie of de toevoeging van dispergeermiddelen creëert een "sterische barrière" of "elektrostatische afstotingslaag" op het oppervlak van de primaire deeltjes, waardoor gedispergeerde deeltjes niet opnieuw worden geadsorbeerd en agglomereren.

Weet je welke machine het siliciumdioxidepoeder kan dispergeren?

Ultrasone dispersie is een fysisch proces dat gebruik maakt van hoogfrequente geluidsgolven (meestal in het frequentiebereik van 20 kHz-100 kHz, buiten het bereik van menselijke gehoor) om materiaalaggregaten op te breken en een uniforme dispersie van deeltjes of moleculen te bereiken. Het kernprincipe is het "cavitationseffect" dat wordt gegenereerd door geluidsgolven in een vloeibaar medium. Deze energie wordt overgedragen op het gedispergeerde materiaal, waardoor de krachten die aggregaten binden (zoals van der Waals-krachten en waterstofbruggen) worden afgebroken, wat uiteindelijk een stabiele, uniforme dispersie vormt.

1. Kernprincipe: Cavitationseffect
De essentie van ultrasone dispersie is de toepassing van het "cavitationseffect", een proces dat kan worden verdeeld in drie fasen en de belangrijkste drijvende kracht van dispersie is:

Vorming van cavitatiebellen: Wanneer hoogfrequente geluidsgolven zich door een vloeistof voortplanten, produceren ze periodiek "compressiezones" en "verdunningszones". In de verdunningszone (waar de druk plotseling daalt), zetten kleine bellen (of opgeloste gassen) in de vloeistof zich snel uit, waardoor onzichtbare "cavitatiebellen" ontstaan.

Instorting van cavitatiebellen: Wanneer de geluidsgolf zich voortplant naar de compressiezone (waar de druk plotseling stijgt), storten de uitzettende cavitatiebellen heftig in elkaar binnen een zeer korte tijd (in de orde van microseconden), waardoor plaatselijke hoge temperaturen (tot 5000K), hoge drukken (tot 1000 atm) en intense microjets (met stroomsnelheden tot 100 m/s) ontstaan.

Dispersie: De microjets van de instortende cavitatiebellen oefenen sterke impact- en afschuifkrachten uit op de omringende geagglomereerde deeltjes, waardoor de agglomeratiestructuur tussen de deeltjes direct wordt opgebroken. Bovendien verzwakt de omgeving met hoge temperatuur en hoge druk de intermoleculaire krachten, wat helpt om een uniforme dispersie op moleculair niveau te bereiken. II. Belangrijke elementen van ultrasone dispersie
Om efficiënte ultrasone dispersie te bereiken, moeten de volgende vier belangrijke elementen worden gecontroleerd. Verschillende parametercombinaties beïnvloeden direct het dispersie-effect:

Elementcategorie Belangrijkste parameter Impact op dispersie
Ultrasoon systeem Frequentie (20kHz-100kHz) Lage frequentie (20-40kHz): De energie van de instorting van cavitatiebellen is sterker, geschikt voor het dispergeren van grove deeltjes (bijv. deeltjes van micronformaat); Hoge frequentie (>40kHz): genereert energie die meer geschikt is voor nanodeeltjes of gevoelige systemen (bijv. biomoleculen).

Vermogensdichtheid (W/cm²) Te laag vermogen: Ineffectief bij het opbreken van aggregaten; te hoog vermogen: Kan secundaire agglomeratie (plaatselijke oververhitting) of spatten van het medium veroorzaken. De vermogensdichtheid moet worden aangepast aan het dispersiesysteem.
Dispersiemedium Viscositeit en oppervlaktespanning: Media met lage viscositeit en lage oppervlaktespanning (bijv. water en ethanol) zijn gevoeliger voor cavitatie en hebben een hogere dispersie-efficiëntie. Media met hoge viscositeit (bijv. glycerol) vereisen meer vermogen om energieverlies te compenseren. Chemische eigenschappen (polair/niet-polair): Het medium moet een goede compatibiliteit hebben met de gedispergeerde fase (bijv. deeltjes) om reagglomeratie als gevolg van hydrofobe-hydrofiele afstoting te voorkomen (er kunnen dispergeermiddelen worden toegevoegd om te helpen).

Gedispergeerde fase: Deeltjesgrootte/morfologie: Deeltjes van micronformaat en blokvormig vereisen meer cavitatie-energie; deeltjes van nanoschaal en bolvormig zijn gemakkelijker te dispergeren, maar het vermogen moet worden gecontroleerd om reagglomeratie en resorptie te voorkomen.

Initiële agglomeratie: Hoe ernstiger de initiële agglomeratie (bijv. harde aggregaten), hoe langer de dispersietijd of hoe geschikter de dispersiemethode (grof vermalen gevolgd door fijne dispersie).
Bedrijfsomstandigheden: Dispersietijd: Te kort: Onvolledige dispersie; te lang: Kan deeltjesafschuring of een temperatuurstijging van het medium veroorzaken (vereist koeling en temperatuurregeling).

Temperatuur/Druk: Hoge temperaturen verminderen de stabiliteit van cavitatiebellen (verminderde instortingsenergie); hoge drukken remmen de vorming van cavitatiebellen. De werking wordt typisch uitgevoerd bij atmosferische druk. III. Voordelen en beperkingen van ultrasone dispersie

1. Kernvoordelen
Hoge dispersie-efficiëntie: In vergelijking met traditioneel mechanisch roeren (dat afhankelijk is van macroscopische afschuifkrachten), kan ultrasone microfluidica inwerken op aggregaten op nanoschaal, wat resulteert in een grondigere dispersie en een kortere tijd (meestal enkele minuten tot tientallen minuten).
Brede systeemtoepasbaarheid: Het kan worden gebruikt in vloeistof-vast (bijv. het dispergeren van nanodeeltjes in water), vloeistof-vloeistof (bijv. het bereiden van emulsies, zoals olie-water-emulsies) en zelfs vloeistof-gas (bijv. het bereiden van opgeloste lucht in water) systemen.

Geen mechanische verontreiniging: Het dispersieproces is afhankelijk van akoestische energie en vereist geen roterende onderdelen (bijv. roerwerken). Dit voorkomt verontreiniging door onzuiverheden veroorzaakt door mechanische slijtage, waardoor het geschikt is voor systemen met een hoge zuiverheid (bijv. halfgeleidermaterialen en farmaceutische preparaten).

Flexibele werking: De apparatuur kan worden geminiaturiseerd (laboratoriumsonde-type) of geïndustrialiseerd (pijpleidingtrog-type), en parameters (frequentie, vermogen) kunnen in realtime worden aangepast om aan de behoeften van verschillende scenario's te voldoen. 2. Belangrijkste beperkingen
Hoge energieverliezen: Hoogfrequente geluidsgolven verzwakken snel in media met hoge viscositeit, waardoor meer vermogen nodig is om het cavitatie-effect te behouden, wat resulteert in een hoog energieverbruik.

Risico op plaatselijke oververhitting: Als de hoge temperaturen die worden gegenereerd door de instorting van cavitatiebellen niet snel kunnen worden afgevoerd, kunnen ze denaturatie of ontleding van warmtegevoelige stoffen (zoals eiwitten en polymeren) veroorzaken.

Hoge apparatuurkosten: De fabricage- en onderhoudskosten van ultrasone dispersieapparatuur van industriële kwaliteit (zoals ultrasone machines met een tank met hoog vermogen) zijn hoger dan die van traditionele mengapparatuur.

Deeltjesspecificiteit: Het dispersie-effect kan beperkt zijn voor deeltjes met een hoge hardheid en dichtheid (zoals metaalpoeders), wat het gebruik van andere methoden vereist (zoals kogelmolen in combinatie met ultrasoon geluid). IV. Typische toepassingsscenario's
Vanwege de hoge efficiëntie, de vervuilingsvrije en precieze prestaties wordt ultrasone dispersie veel gebruikt in verschillende gebieden:

Materialenwetenschap: Bereiding van nanomaterialen (bijv. het dispergeren van grafeen in harsen om geleidende composieten te creëren, het dispergeren van nano-titaniumdioxide in coatings om antibacteriële eigenschappen te verbeteren);

Biomedische wetenschap: Farmaceutische bereiding (bijv. het dispergeren van slecht oplosbare geneesmiddeldeeltjes in nanosuspensies om de absorptie te verbeteren), celdispersie (het faciliteren van de extractie van intracellulaire eiwitten/nucleïnezuren, in wezen "celniveau-dispersie");
Coatings en inkten: Pigmentdispersie (bijv. het dispergeren van roet en titaniumdioxide in harsen om delaminatie van de coating te voorkomen en de kleurechtheid te verbeteren);

Voedingsindustrie: Emulsiebereiding (bijv. het dispergeren van nanogrootte crème in melk om de smaak te verbeteren, of het bereiden van stabiele probiotische emulsies om de houdbaarheid te verlengen);
Milieu-management: Afvalwaterzuivering (het dispergeren van flocculantdeeltjes op nanoschaal om het contactoppervlak met verontreinigende stoffen te vergroten en de flocculatie te verbeteren);

Elektronica-industrie: Bereiding van halfgeleiderpasta (bijv. het dispergeren van zilvernanodeeltjes in organische dragers voor geleidende pasta voor chips om een uniforme geleidbaarheid te garanderen). V. Veelvoorkomende soorten apparatuur

Afhankelijk van het toepassingsscenario wordt ultrasone dispersieapparatuur voornamelijk verdeeld in twee categorieën:

Ultrasone dispersers van het sondetype (onderdompeling): Deze zijn gebaseerd op een ultrasone sonde (gemaakt van titaniumlegering, die geluidsgolven uitzendt) die direct in het dispersiesysteem wordt ondergedompeld, waardoor de energie wordt geconcentreerd en ze geschikt zijn voor kleine laboratoriummonsterbatches (bijv. 10 ml-1 l) of systemen met hoge viscositeit.

Ultrasone dispersers van het trogtype (niet-onderdompeling): De ultrasone transducer is gemonteerd op de wand van de reactietank en zendt geluidsgolven door de tankwand in het medium. Deze dispersers zijn geschikt voor industriële continue productie (bijv. lopende bandverwerking, met eenmalige verwerkingsvolumes tot honderden liters), zijn vrij van sondeslijtage en zijn gemakkelijk schoon te maken.

Kortom, ultrasone dispersie is een fijne dispersietechnologie gebaseerd op het cavitatie-effect. De kernwaarde ligt in het aanpakken van de uitdagingen van nano-agglomeratie en dispersie met een hoge zuiverheid, die moeilijk aan te pakken zijn met traditionele methoden. Het is een onmisbaar sleutelproces geworden in de materialen-, farmaceutische en voedingsindustrie.