Что такое ультразвуковое мокрое измельчение и измельчение частиц

Ультразвук — эффективный метод мокрого измельчения и измельчения частиц.Помимо дисперсии и деагломерации, важным применением ультразвука также является измельчение частиц.

Ультразвуковое мокрое измельчение и измельчение частиц — это методы измельчения в жидкой среде с использованием вибрационного воздействия ультразвука.Этот метод обычно предполагает использование ультразвукового генератора для создания высокочастотных колебаний, которые передаются через жидкую среду обрабатываемому материалу.Ультразвуковая вибрация создает в жидкости волны давления высокой интенсивности и силы сдвига, что приводит к фрагментации и измельчению материала.Этот метод обычно используется в таких приложениях, как приготовление порошков, измельчение частиц и равномерное диспергирование.

Ультразвуковое измельчение частиц имеет ряд преимуществ:

Эффективное измельчение: ультразвуковые вибрации создают энергию высокой интенсивности, которая способствует столкновению частиц и измельчению, обеспечивая быстрый и эффективный процесс измельчения.

Равномерная дисперсия: ультразвуковые колебания эффективно рассеивают частицы в жидкости, предотвращая агрегацию и агломерацию частиц, что приводит к равномерному эффекту измельчения.

Широкая применимость: ультразвуковое шлифование частиц подходит для различных типов материалов, включая гранулированные материалы, наночастицы и коллоидные частицы.

Высокая управляемость: параметры ультразвукового измельчения частиц, такие как мощность ультразвука, частота и время измельчения, можно регулировать для достижения точного контроля над процессом измельчения.

В частности, для приготовления сверхтонких суспензий ультразвуковое измельчение имеет множество преимуществ по сравнению с традиционным дробильным оборудованием, таким как коллоидные мельницы (шаровые, бисерные), дисковые, струйные мельницы, роторно-статорные смесители или гомогенизаторы высокого давления.Ультразвук может обрабатывать суспензии высокой концентрации и вязкости, тем самым уменьшая объем последующего технологического оборудования.Ультразвуковое измельчение частиц особенно подходит для обработки материалов размером микрометра и нанометра, таких как керамика, оксид алюминия, сульфат бария, карбонат кальция и оксиды металлов.

На следующих микрофотографиях показано мокрое измельчение тригидрата оксида алюминия (от 150 микрометров до 10 микрометров), керамики (от 30 микрометров до 2 микрометров) и карбоната натрия (от 70 микрометров до 3 микрометров).

Микроскопические изображения ультразвукового мокрого измельчения тригидрата глинозема

Микроскопические изображения ультразвукового мокрого шлифования стоматологической керамики

Микроскопические изображения ультразвукового мокрого измельчения карбоната натрия

Ультразвуковое оборудование чрезвычайно просто в установке и эксплуатации: во время шлифования с материалом контактируют только два компонента: головка инструмента из титанового сплава и циркуляционный реакционный резервуар из нержавеющей стали.Благодаря обтекаемой конструкции ультразвукового циркуляционного бака его можно быстро очистить.Ультразвуковое шлифование требует относительно меньше энергии по сравнению с традиционным шлифовальным оборудованием благодаря высокой эффективности ультразвуковых устройств Hangchao в преобразовании электрической энергии в механическую.

Эффект ультразвукового измельчения частиц основан на высокоинтенсивной кавитации ультразвуковых волн.Когда жидкость подвергается воздействию ультразвуковых волн высокой интенсивности, распространяющиеся звуковые волны в жидкой среде чередуются между циклами высокого давления (сжатия) и низкого давления (разбавления), при этом частота циклов определяется частотой ультразвука.Во время цикла низкого давления ультразвуковые волны высокой интенсивности создают небольшие вакуумные пузырьки или пустоты в жидкости.Когда пузырьки достигают объема, в котором они больше не могут поглощать энергию, они резко разрушаются во время цикла высокого давления — явление, известное как кавитация.

Схлопывание кавитационных пузырьков приводит к возникновению микротурбулентности и микроструй, достигающих скорости до 100 километров в час.Поверхности более крупных частиц подвергаются эрозии (из-за кавитационного коллапса в окружающей жидкости) или уменьшаются в размерах (из-за фрагментации, вызванной столкновением, или кавитации, вызванной разрушением поверхности между частицами).Эти изменения размера и структуры частиц приводят к быстрому ускорению процессов диффузии, массопереноса и твердофазных реакций.

Ультразвуковое измельчение частиц находит широкое применение в материаловедении, нанотехнологиях, фармацевтике и других областях, таких как измельчение частиц, приготовление наноматериалов и равномерное диспергирование суспензий.