El paper de l'homogeneïtzador d'ultrasons en la dispersió de nano-sílice

L'efecte de dispersió dels homogeneïtzadors d'ultrasons es basa principalment en l'"efecte de cavitació ultrasònica", que, juntament amb el cisallament mecànic i la pertorbació del flux acústic, aconsegueix el refinament i la dispersió de partícules. El seu mecanisme bàsic es pot dividir en tres etapes: en primer lloc, el generador d'ultrasons produeix ones sonores d'alta-freqüència de 15 kHz-1 MHz, que es transmeten al medi de dispersió mitjançant un transformador d'amplitud ultrasònic (capçal transmissor). En segon lloc, a mesura que les ones sonores es propaguen al medi líquid, es formen zones d'alta-pressió i de baixa-pressió. A la zona de baixa pressió-, el líquid s'estira per formar un gran nombre de petites bombolles de buit (bombolles de cavitació). Aquestes bombolles s'expandeixen ràpidament i col·lapsen violentament sota la pressió de la-zona d'alta pressió. Finalment, en el moment del col·lapse de la bombolla, es generen ones de xoc amb pressions de fins a milers d'atmosferes, microjets d'-alta velocitat (velocitats de fins a 100 m/s) i temperatures locals extremes (fins a 5000 K) en una àrea local molt petita. Aquestes energies treballen juntes per trencar i dispersar uniformement els agregats de nanosílice al medi. En comparació amb l'agitació mecànica, les partícules estan sotmeses a menys força d'impacte mecànica, tenen menys probabilitats de ser planes i poden obtenir un sistema de dispersió amb una distribució de la mida de partícules punxeguda.

Els agregats de nano-sílice es classifiquen en agregats tous (formats per forces febles, com ara forces de van der Waals i enllaços d'hidrogen) i agregats durs (formats per enllaços químics entre partícules). Els mètodes tradicionals, com ara l'agitació mecànica i la centrifugació d'alta-velocitat, són difícils de trencar completament els agregats durs i són propensos a l'aglomeració secundària. L'efecte de cavitació i els microjets generats pels homogeneïtzadors d'ultrasons poden actuar amb precisió sobre els buits interns dels agregats, trencant l'estructura de l'àrid des de l'interior com un "martell en miniatura". Tant els agregats tous com els durs es poden descompondre de manera eficient en nano-partícules de sílice individuals o agregats de mida- petita (normalment es dispersen al nivell de mida de partícula original). Per exemple, en la dispersió de nano-sílice en solució aquosa, després de l'homogeneïtzació per ultrasons, les partícules aglomerades originalment es poden dispersar en un sistema monodispers amb una mida de partícula uniforme. La detecció de l'analitzador de mida de partícules làser mostra que la distribució de la mida de les partícules es pot reduir significativament i que l'índex de polidispersitat (PDI) es pot reduir a menys de 0,2, utilitzant plenament l'avantatge de la superfície específica de les nanopartícules. Mentrestant, l'homogeneïtzador d'ultrasons pot ajustar paràmetres com la potència de sortida i l'amplitud segons les característiques de la mostra, adaptant-se a les necessitats de dispersió de nano-sílice de diferents concentracions i mitjans. Tant si es tracta d'una petita mostra de tub d'assaig al laboratori com d'un purí d'alta-viscositat en producció industrial, pot aconseguir una dispersió eficient.

L'efecte de dispersió de la nano-sílice determina directament l'extensió dels seus nano-efectes i el valor de l'aplicació. Els homogeneïtzadors d'ultrasons, amb el seu mecanisme de treball únic basat en la cavitació, tenen un paper crucial a l'hora de trencar aglomerats, inhibir l'aglomeració secundària, optimitzar la uniformitat de la dispersió i ajudar en la modificació de la superfície, convertint-los en un equip clau indispensable en el procés de dispersió de nano-sílice. La seva alta eficiència, estalvi d'energia, funcionament lliure de contaminació-i forta adaptabilitat han donat lloc a la seva aplicació generalitzada en materials compostos, recobriments, ciment, biomedicina i altres camps, promovent eficaçment el desenvolupament de la indústria de la nano-sílice.