Rollen til ultralydhomogenisator i spredningen av nano-silika

Spredningseffekten til ultralydhomogenisatorer er hovedsakelig basert på "ultralydkavitasjonseffekten", som, i forbindelse med mekanisk skjæring og akustisk strømningsforstyrrelse, oppnår partikkelforfining og dispersjon. Dens kjernemekanisme kan deles inn i tre trinn: For det første produserer ultralydgeneratoren høy-lydbølger på 15kHz-1MHz, som overføres til spredningsmediet gjennom en ultralydamplitudetransformator (senderhode). For det andre, ettersom lydbølgene forplanter seg i det flytende mediet, dannes det vekslende høy--- og lavtrykkssoner. I lavtrykkssonen strekkes væsken for å danne et stort antall små vakuumbobler (kavitasjonsbobler). Disse boblene utvider seg raskt og kollapser voldsomt under trykket fra høytrykkssonen. Til slutt, i øyeblikket av boblekollaps, genereres sjokkbølger med trykk opptil tusenvis av atmosfærer, høyhastighets-mikrojetfly (hastigheter på opptil 100 m/s) og lokale ekstreme temperaturer (opptil 5000 K) i et veldig lite lokalt område. Disse energiene jobber sammen for å bryte opp og jevnt spre nano-silika-aggregatene i mediet. Sammenlignet med mekanisk omrøring utsettes partiklene for mindre mekanisk slagkraft, er mindre sannsynlig at de blir flate og kan få et dispersjonssystem med en spiss partikkelstørrelsesfordeling.

Nano-silikaaggregater er klassifisert i myke aggregater (dannet av svake krefter som van der Waals-krefter og hydrogenbindinger) og harde aggregater (dannet av kjemiske bindinger mellom partikler). Tradisjonelle metoder som mekanisk omrøring og høyhastighetssentrifugering er vanskelig å bryte ned harde tilslag fullstendig og er utsatt for sekundær agglomerering. Kavitasjonseffekten og mikrostråler generert av ultralydhomogenisatorer kan nøyaktig virke på de indre gapene til aggregater, og rive aggregatstrukturen fra innsiden som en "miniatyrhammer". Både myke og harde aggregater kan effektivt brytes ned til individuelle nano-silikapartikler eller små-aggregater (vanligvis spredt til det opprinnelige partikkelstørrelsesnivået). For eksempel, ved dispergering av nano-silika i vandig løsning, etter ultralydhomogenisering, kan de opprinnelig agglomererte partiklene dispergeres i et monodispers system med jevn partikkelstørrelse. Deteksjon av laserpartikkelstørrelsesanalysator viser at partikkelstørrelsesfordelingen kan reduseres betydelig, og polydispersitetsindeksen (PDI) kan reduseres til under 0,2, fullt ut utnytte fordelen med spesifikk overflate av nanopartikler. I mellomtiden kan ultralydhomogenisatoren justere parametere som utgangseffekt og amplitude i henhold til egenskapene til prøven, og tilpasse seg spredningsbehovet til nano-silika av forskjellige konsentrasjoner og medier. Enten det er en liten prøverørsprøve i laboratoriet eller en slurry med høy-viskositet i industriell produksjon, kan den oppnå effektiv spredning.

Spredningseffekten av nano-silika bestemmer direkte omfanget av dens nano-effekter og bruksverdi. Ultralydhomogenisatorer, med sin unike arbeidsmekanisme basert på kavitasjon, spiller en avgjørende rolle i å bryte opp agglomerater, hemme sekundær agglomerering, optimalisere dispersjonsuniformitet og hjelpe til med overflatemodifisering, noe som gjør dem til et uunnværlig nøkkelutstyr i nano-silisiumdispersjonsprosessen. Deres høye effektivitet, energisparing, forurensningsfrie-drift og sterke tilpasningsevne har ført til at de brukes mye i komposittmaterialer, belegg, sement, biomedisin og andre felt, og har effektivt fremmet utviklingen av nano-silikaindustrien.