Nanohiukkasilla on pieni hiukkaskoko, korkea pintaenergia ja taipumus spontaaniin agglomeraatioon. Agglomeraation olemassaolo vaikuttaa merkittävästi nanojauheiden etuihin. Siksi nanojauheiden dispersion ja stabiilisuuden parantaminen nestemäisessä väliaineessa on erittäin tärkeä tutkimusaihe.

Hiukkasdispersio on viime vuosina kehitetty uusi eturintaman tieteenala. Niin kutsuttu hiukkasdispersio viittaa prosessiin, jossa jauhehiukkaset erotetaan ja dispergoidaan nestemäiseen väliaineeseen ja jaetaan tasaisesti koko nestefaasiin. Menetelmä käsittää pääasiassa kolme vaihetta: kostutuksen, hajottamisen ja dispergoituneiden hiukkasten stabiloinnin. Kostutus tarkoittaa jauheen hidasta lisäämistä sekoitusjärjestelmässä muodostuvaan pyörrevirtaan, jolloin jauheen pinnalle adsorboitunut ilma tai muut epäpuhtaudet korvautuvat nesteellä. Hajottaminen tarkoittaa suurempien hiukkasten dispergoimista pienemmiksi hiukkasiksi mekaanisilla tai supergenerointimenetelmillä. Stabilointi tarkoittaa sen varmistamista, että jauhehiukkaset voivat dispergoittua tasaisesti nesteeseen pitkäksi aikaa. Eri dispersiomenetelmien mukaan se voidaan jakaa fysikaaliseen dispersioon ja kemialliseen dispersioon. Ultraäänidispersio on yksi fysikaalisista dispersiomenetelmistä.

UltraäänidispersioMenetelmä: Ultraäänellä on aallonpituuden, suunnilleen suoraviivaisen etenemisen ja helpon energiakonsentraation ominaisuuksia. Ultraääni voi parantaa kemiallisen reaktion nopeutta, lyhentää reaktioaikaa ja parantaa reaktion selektiivisyyttä. Se voi myös stimuloida kemiallisia reaktioita, joita ei voi tapahtua ilman ultraääntä. Ultraäänidispersiossa käsiteltävät suspendoituneet hiukkaset sijoitetaan suoraan superkasvukenttään ja käsitellään niitä sopivan taajuuden ja tehon ultraääniaalloilla, mikä on erittäin intensiivinen dispersiomenetelmä. Tällä hetkellä ultraäänidispersioiden mekanismin uskotaan yleisesti liittyvän kavitaatioon. Ultraääniaallon etenemistä kuljettaa väliaine, ja ultraääniaallon etenemisprosessissa väliaineessa on vuorotellen positiivisen ja negatiivisen paineen jaksoja. Väliainetta puristetaan ja vedetään vuorotellen positiivisen ja negatiivisen paineen alla. Kun riittävän amplitudinen ultraääniaalto vaikuttaa nestemäisen väliaineen kriittiseen molekyylietäisyyteen pysyäkseen vakiona, nestemäinen väliaine rikkoutuu ja muodostaa mikrokuplia, jotka kasvavat edelleen kavitaatiokupliksi. Nämä kuplat voivat liueta uudelleen nestemäiseen väliaineeseen ja ne voivat myös kellua ja kadota. Ne voivat myös romahtaa pois ultraäänikentän resonanssivaiheesta. Käytäntö on osoittanut, että suspension dispergoinnille on olemassa sopiva supergeneraatiotaajuus, jonka arvo riippuu suspendoituneiden hiukkasten koosta. Tästä syystä on hyvä pysäyttää supersyntymä tietyksi ajaksi ja jatkaa supersyntymää ylikuumenemisen välttämiseksi. Supersyntymän aikana on myös hyvä käyttää jäähdytykseen ilmaa tai vettä.


Julkaisun aika: 03.11.2022