Nanotehnoloogia kiire arenguga kasutatakse nanomaterjalid üha enam energia, meditsiini, elektroonika ja keemiatööstuses. Kuid nanoosakeste ühtlane hajutamine on alati olnud tehniline raskus ning traditsiooniline mehaaniline segamine, kuulide jahvatamine ja muud meetodid on nanomõõtmete dispersioonifektide saavutamiseks keeruline. Ultraheli nanodispersiooniseadmetest on saanud oluline nanomaterjalide valmistamiseks ja optimeerimiseks oluliseks vahendiks selle kõrge efektiivsuse ja kontrollitavuse tõttu.
Ultraheli dispersiooni põhimehhanism on kavitatsioon. Kui kõrge - Sagedus ultraheli (tavaliselt 20 kHz - 100 kHz) toimib vedelikule, vaheldumisi kõrge - rõhk ja madalad - rõhutsüklid, põhjustades pisikeste mullide moodustumist vedelas ja kiiresti varisevad. See protsess vabastab tohutu kohaliku energia (kõrge temperatuur, kõrgrõhk ja mikrojuadrid), mis murrab tõhusalt aglomeeritud osakesi ja saavutab nanomõõtmelise dispersiooni.
Peamised mõjutavad tegurid:
Sagedus: Madal sagedus (20–30 kHz) sobib suure viskoossuse või suurte osakeste süsteemide jaoks, kõrgsagedus (50–100 kHz) sobib peeneks hajutamiseks.
Võimsus: määrab kavitatsiooni intensiivsuse ja seda tuleb optimeerida, et vältida liigset kuumutamist või osakeste kahjustusi.
Aeg: liiga pikk võib põhjustada osakeste sekundaarset aglomeratsiooni või materjali denatureerimist.
Keskmised omadused: lahusti viskoossus, pindaktiivsed ained jne mõjutavad dispersiooni efekti.
Peamised ultraheli nanodispersiooniseadmete tüübid
Sond - Tüüp Ultraheli dispergeerija
Struktuur: see koosneb ultraheligeneraatorist, muundurist ja titaanisulamist sondist.
Omadused: kontsentreeritud energia, mis sobib väikeste mahu ja kõrge kontsentratsiooniproovide jaoks (näiteks laboratoorsed uuringud ja arendus).
Piirangud: sondi on lihtne kanda ja see ei sobi pidevaks tootmiseks.
Rakendusväljad
1. nanomaterjalide ettevalmistamine
Süsiniknanotorud, grafeen: lahendage aglomeratsiooniprobleem ja parandage elektri-/soojusjuhtivust.
Metalli nanoosakesed (kuld, hõbe): kasutatakse katalüüsi ja antibakteriaalsete materjalide jaoks.
2. uus energiaväli
Liitium - ioonpatareisid: aku mahu ja eluea parandamiseks ühtlaselt hajutavad elektroodimaterjalid (näiteks LifePo₄).
3. ravim ja biotehnoloogia
Ravimite kohaletoimetamise süsteem: nanoliposoomide ja polümeermitsellide valmistamine.
Geeni transfektsioon: ultraheli - DNA/RNA assisteeritud nanokardi kohaletoimetamine.
4. toit ja kosmeetika
Nanoemulsioon: parandage toimeainete (näiteks vitamiinide ja eeterlike õlide) stabiilsust ja imendumiskiirust.
Ultraheli nanodispersiooniseadmetest on saanud kõrge tõhususe ja kontrollitavuse tõttu nanotehnoloogia valdkonnas asendamatu tööriist. Tulevikus laiendatakse intelligentse ja suure - skaala tehnoloogia edendamist selle rakenduse ulatust veelgi, edendades nanomaterjalide innovatsiooni tööstuse, meditsiini jms valdkonnas.






