Nano{0}}kremniyning tarqalishida ultratovushli gomogenizatorning roli

Ultrasonik gomogenizatorlarning dispersiya ta'siri asosan "ultratovushli kavitatsiya effekti" ga asoslanadi, bu mexanik kesish va akustik oqim buzilishi bilan birgalikda zarrachalarni tozalash va dispersiyaga erishadi. Uning asosiy mexanizmini uch bosqichga bo'lish mumkin: Birinchidan, ultratovush generatori ultratovush amplitudali transformator (uzatuvchi bosh) orqali dispersiya muhitiga uzatiladigan 15kHz-1MGts yuqori{1}}chastotali tovush to'lqinlarini ishlab chiqaradi. Ikkinchidan, tovush toʻlqinlarining suyuq muhitda tarqalishi natijasida oʻzgaruvchan yuqori{6}}bosim va past{8}}bosim zonalari hosil boʻladi. Past bosim zonasida suyuqlik cho'zilib, ko'p sonli mayda vakuum pufakchalarini (kavitatsiya pufakchalari) hosil qiladi. Bu pufakchalar tez kengayib, yuqori bosim zonasi bosimi ostida shiddat bilan qulab tushadi. Nihoyat, pufak qulashi vaqtida juda kichik mahalliy hududda minglab atmosferagacha bosimli zarba to'lqinlari, yuqori{16}}tezlikdagi mikrojetlar (tezlik 100 m/s gacha) va mahalliy ekstremal haroratlar (5000 K gacha) hosil bo'ladi. Bu energiyalar muhitdagi nano-kremniy agregatlarini parchalash va bir xilda tarqatish uchun birgalikda ishlaydi. Mexanik aralashtirish bilan solishtirganda, zarrachalar kamroq mexanik ta'sir kuchiga duchor bo'ladilar, tekis bo'lish ehtimoli kamroq va zarrachalar o'lchamining uchli taqsimlanishi bilan dispersiya tizimini olishlari mumkin.

Nano{0}}kremniy agregatlari yumshoq agregatlarga (van-der-Vaals kuchlari va vodorod aloqalari kabi kuchsiz kuchlar taʼsirida hosil boʻlgan) va qattiq agregatlarga (zarrachalar orasidagi kimyoviy bogʻlanish natijasida hosil boʻlgan) boʻlinadi. Mexanik aralashtirish va yuqori{2}}tezlikdagi sentrifugalash kabi an'anaviy usullar qattiq agregatlarni to'liq parchalash qiyin va ikkilamchi aglomeratsiyaga moyil. Ultrasonik gomogenizatorlar tomonidan ishlab chiqarilgan kavitatsiya effekti va mikrojetlar agregatlarning ichki bo'shliqlariga aniq ta'sir ko'rsatishi mumkin, agregat strukturasini "miniatyura bolg'asi" kabi ichkaridan yirtib tashlashi mumkin. Yumshoq va qattiq agregatlar alohida nano{5}}silikat zarralari yoki kichik{6}}oʻlchamdagi agregatlarga (odatda zarrachalar hajmining dastlabki darajasiga qadar tarqalib ketgan) samarali tarzda parchalanishi mumkin. Masalan, nano{8}}kremniyning suvli eritmadagi dispersiyasida, ultratovushli gomogenizatsiyadan so'ng, dastlab aglomeratsiyalangan zarrachalar bir xil zarracha o'lchamiga ega bo'lgan monodispers tizimga tarqalishi mumkin. Lazerli zarracha o'lchami analizatorini aniqlash shuni ko'rsatadiki, zarrachalar hajmining taqsimlanishi sezilarli darajada torayishi va polidisperslik indeksi (PDI) nanopartikullarning o'ziga xos sirt maydoni afzalligidan to'liq foydalangan holda 0,2 dan pastga tushirilishi mumkin. Shu bilan birga, ultratovushli gomogenizator chiqish quvvati va amplitudasi kabi parametrlarni namunaning xususiyatlariga ko'ra, turli konsentratsiyadagi va muhitdagi nano{12}}kremniyning dispersiya ehtiyojlariga moslasha oladi. Laboratoriyadagi kichik probirka namunasi bo'ladimi yoki sanoat ishlab chiqarishidagi yuqori-qovushqoqlikdagi atala bo'ladimi, u samarali dispersiyaga erisha oladi.

Nano-kremniyning dispersiya effekti bevosita uning nano-ta'sirlari va qo'llanilishi qiymatini aniqlaydi. Ultrasonik gomogenizatorlar kavitatsiyaga asoslangan noyob ish mexanizmi bilan aglomeratlarni parchalash, ikkilamchi aglomeratsiyani inhibe qilish, dispersiyaning bir xilligini optimallashtirish va sirt modifikatsiyasiga yordam berishda hal qiluvchi rol o'ynaydi, bu ularni nano-silikat dispersiyasi jarayonida ajralmas asosiy uskunaga aylantiradi. Ularning yuqori samaradorligi, energiyani tejash, ifloslanishdan xoli ishlashi va kuchli moslashuvchanlik-kompozitsion materiallar, qoplamalar, tsement, biomeditsina va boshqa sohalarda keng qo'llanilishiga olib keldi va nano{6}}kremniy dioksidi sanoatining rivojlanishiga samarali yordam berdi.