Peranan Homogenizer Ultrasonik dalam Penyerakan Nano-silika

Kesan penyebaran homogenizer ultrasonik terutamanya berdasarkan "kesan peronggaan ultrasonik," yang, bersama-sama dengan ricih mekanikal dan gangguan aliran akustik, mencapai penghalusan dan penyebaran zarah. Mekanisme terasnya boleh dibahagikan kepada tiga peringkat: Pertama, penjana ultrasonik menghasilkan-gelombang bunyi frekuensi tinggi 15kHz-1MHz, yang dihantar ke medium penyebaran melalui pengubah amplitud ultrasonik (kepala pemancar). Kedua, apabila gelombang bunyi merambat dalam medium cecair, zon tekanan-tinggi dan rendah-bergantian terbentuk. Dalam zon tekanan-rendah, cecair diregangkan untuk membentuk sejumlah besar gelembung vakum kecil (gelembung peronggaan). Gelembung ini mengembang dengan cepat dan runtuh dengan kuat di bawah tekanan zon tekanan tinggi{12}} Akhir sekali, pada saat gelembung runtuh, gelombang kejutan dengan tekanan sehingga beribu-ribu atmosfera,{16}}microjet berkelajuan tinggi (kelajuan sehingga 100m/s) dan suhu ekstrem tempatan (sehingga 5000K) dijana di kawasan setempat yang sangat kecil. Tenaga ini bekerjasama untuk memecahkan dan menyebarkan agregat nano-silika secara seragam dalam medium. Berbanding dengan pengacauan mekanikal, zarah-zarah tertakluk kepada daya hentaman mekanikal yang kurang, kurang berkemungkinan menjadi rata, dan boleh memperoleh sistem serakan dengan taburan saiz zarah runcing.

Nano{0}}agregat silika dikelaskan kepada agregat lembut (dibentuk oleh daya lemah seperti daya van der Waals dan ikatan hidrogen) dan agregat keras (dibentuk oleh ikatan kimia antara zarah). Kaedah tradisional seperti pengacauan mekanikal dan-emparan berkelajuan tinggi adalah sukar untuk memecahkan sepenuhnya agregat keras dan terdedah kepada penggumpalan sekunder. Kesan peronggaan dan mikrojet yang dihasilkan oleh homogenizer ultrasonik boleh bertindak tepat pada celah dalaman agregat, mengoyak struktur agregat dari dalam seperti "tukul kecil." Kedua-dua agregat lembut dan keras boleh dipecahkan dengan cekap kepada zarah silika-nano individu atau agregat bersaiz kecil-(biasanya tersebar ke tahap saiz zarah asal). Contohnya, dalam serakan nano-silika dalam larutan akueus, selepas penghomogenan ultrasonik, zarah teraglomerasi asalnya boleh diserakkan ke dalam sistem monodisperse dengan saiz zarah seragam. Pengesanan penganalisis saiz zarah laser menunjukkan bahawa taburan saiz zarah boleh disempitkan dengan ketara, dan indeks polidispersiti (PDI) boleh dikurangkan kepada di bawah 0.2, menggunakan sepenuhnya kelebihan luas permukaan khusus nanozarah. Sementara itu, penghomogen ultrasonik boleh melaraskan parameter seperti kuasa keluaran dan amplitud mengikut ciri sampel, menyesuaikan diri dengan keperluan serakan nano-silika dengan kepekatan dan media yang berbeza. Sama ada sampel tabung uji kecil di makmal atau buburan kelikatan tinggi-dalam pengeluaran perindustrian, ia boleh mencapai penyebaran yang cekap.

Kesan serakan nano-silika secara langsung menentukan tahap kesan nano-dan nilai aplikasinya. Penghomogen ultrasonik, dengan mekanisme kerja uniknya berdasarkan peronggaan, memainkan peranan penting dalam memecahkan aglomerat, menghalang penggumpalan sekunder, mengoptimumkan keseragaman serakan dan membantu dalam pengubahsuaian permukaan, menjadikannya peralatan utama yang sangat diperlukan dalam proses serakan silika nano-. Kecekapan tinggi, penjimatan tenaga, operasi bebas-pencemaran dan kebolehsuaian yang kukuh telah membawa kepada penggunaan meluasnya dalam bahan komposit, salutan, simen, bioperubatan dan bidang lain, menggalakkan pembangunan industri silika-nano dengan berkesan.