Peran Homogenizer Ultrasonik dalam Dispersi Nano-silika

Efek dispersi homogenizer ultrasonik terutama didasarkan pada "efek kavitasi ultrasonik", yang, bersama dengan geser mekanis dan gangguan aliran akustik, mencapai penghalusan dan dispersi partikel. Mekanisme intinya dapat dibagi menjadi tiga tahap: Pertama, generator ultrasonik menghasilkan-gelombang suara frekuensi tinggi 15kHz-1MHz, yang ditransmisikan ke media dispersi melalui transformator amplitudo ultrasonik (kepala pemancar). Kedua, saat gelombang suara merambat dalam media cair, zona bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian akan terbentuk. Di zona bertekanan rendah, cairan diregangkan untuk membentuk sejumlah besar gelembung vakum kecil (gelembung kavitasi). Gelembung-gelembung ini mengembang dengan cepat dan mengempis dengan hebat di bawah tekanan zona{12}}tekanan tinggi. Terakhir, pada saat gelembung runtuh, gelombang kejut dengan tekanan hingga ribuan atmosfer, mikrojet berkecepatan tinggi (kecepatan hingga 100m/s), dan suhu ekstrem lokal (hingga 5000K) dihasilkan di area lokal yang sangat kecil. Energi-energi ini bekerja sama untuk memecah dan menyebarkan agregat nano-silika secara seragam dalam medium. Dibandingkan dengan pengadukan mekanis, partikel mempunyai gaya tumbukan mekanis yang lebih kecil, kecil kemungkinannya untuk menjadi rata, dan dapat memperoleh sistem dispersi dengan distribusi ukuran partikel yang runcing.

Agregat nano-silika diklasifikasikan menjadi agregat lunak (dibentuk oleh gaya lemah seperti gaya van der Waals dan ikatan hidrogen) dan agregat keras (dibentuk oleh ikatan kimia antar partikel). Metode tradisional seperti pengadukan mekanis dan sentrifugasi-kecepatan tinggi sulit untuk menghancurkan agregat keras secara menyeluruh dan rentan terhadap aglomerasi sekunder. Efek kavitasi dan jet mikro yang dihasilkan oleh homogenizer ultrasonik dapat bekerja secara tepat pada celah internal agregat, merobek struktur agregat dari dalam seperti "palu mini". Agregat lunak dan keras dapat dipecah secara efisien menjadi partikel nano-silika atau agregat berukuran-kecil (biasanya tersebar ke tingkat ukuran partikel aslinya). Misalnya, dalam dispersi nano-silika dalam larutan air, setelah homogenisasi ultrasonik, partikel yang awalnya diaglomerasi dapat didispersikan ke dalam sistem monodispersi dengan ukuran partikel yang seragam. Deteksi penganalisis ukuran partikel laser menunjukkan bahwa distribusi ukuran partikel dapat dipersempit secara signifikan, dan indeks polidispersitas (PDI) dapat dikurangi hingga di bawah 0,2, sepenuhnya memanfaatkan keunggulan luas permukaan spesifik nanopartikel. Sementara itu, homogenizer ultrasonik dapat menyesuaikan parameter seperti daya keluaran dan amplitudo sesuai dengan karakteristik sampel, menyesuaikan dengan kebutuhan dispersi nano-silika dengan konsentrasi dan media berbeda. Baik itu sampel tabung reaksi kecil di laboratorium atau bubur dengan viskositas tinggi dalam produksi industri, hal ini dapat mencapai dispersi yang efisien.

Efek dispersi nano-silika secara langsung menentukan sejauh mana efek nano-dan nilai penerapannya. Homogenizer ultrasonik, dengan mekanisme kerja unik berdasarkan kavitasi, memainkan peran penting dalam memecah aglomerat, menghambat aglomerasi sekunder, mengoptimalkan keseragaman dispersi, dan membantu modifikasi permukaan, menjadikannya peralatan penting yang sangat diperlukan dalam proses dispersi nano-silika. Efisiensi tinggi, hemat energi, operasi-bebas polusi, dan kemampuan beradaptasi yang kuat telah menyebabkan penerapannya secara luas pada material komposit, pelapis, semen, biomedis, dan bidang lainnya, yang secara efektif mendorong pengembangan industri nano-silika.