ما هو الطحن الرطب بالموجات فوق الصوتية وطحن الجسيمات

الموجات فوق الصوتية هي وسيلة فعالة للطحن الرطب وطحن الجسيمات.بالإضافة إلى التشتت وdeagglomeration، طحن الجسيمات هو أيضا تطبيق مهم للموجات فوق الصوتية.

الطحن الرطب بالموجات فوق الصوتية وطحن الجسيمات هما طريقتان للطحن في بيئة سائلة باستخدام تأثير اهتزاز الموجات فوق الصوتية.تتضمن هذه الطريقة عادةً استخدام مولد بالموجات فوق الصوتية لإنتاج اهتزازات عالية التردد، والتي تنتقل عبر وسط سائل إلى المادة التي تتم معالجتها.يخلق الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية موجات ضغط عالية الكثافة وقوى قص في السائل، مما يؤدي إلى تفتيت المادة وطحنها.تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في تطبيقات مثل تحضير المسحوق وصقل الجسيمات والتشتت الموحد.

يوفر طحن الجسيمات بالموجات فوق الصوتية العديد من المزايا:

طحن فعال: توفر الاهتزازات فوق الصوتية طاقة عالية الكثافة تعزز اصطدام الجسيمات وطحنها، مما يتيح عملية طحن سريعة وفعالة.

التشتت الموحد: تعمل الاهتزازات فوق الصوتية على تشتيت الجزيئات بشكل فعال في السائل، مما يمنع تراكم الجسيمات وتكتلها، مما يؤدي إلى تأثير طحن موحد.

قابلية تطبيق واسعة: طحن الجسيمات بالموجات فوق الصوتية مناسب لأنواع مختلفة من المواد الجزيئية، بما في ذلك المواد الحبيبية والجسيمات النانوية والجسيمات الغروية.

إمكانية التحكم القوية: يمكن تعديل معلمات طحن الجسيمات بالموجات فوق الصوتية، مثل طاقة الموجات فوق الصوتية والتردد ووقت الطحن، لتحقيق تحكم دقيق في عملية الطحن.

على وجه الخصوص، لإعداد الملاط متناهية الصغر، يتمتع الطحن بالموجات فوق الصوتية بالعديد من المزايا مقارنة بمعدات التكسير التقليدية مثل مطاحن الغروانية (مطاحن الكرات، مطاحن الخرزات)، مطاحن الأقراص، المطاحن النفاثة، خلاطات الجزء الثابت الدوار، أو المجانسات ذات الضغط العالي.يمكن للموجات فوق الصوتية التعامل مع التركيزات العالية واللزوجة من الملاط، وبالتالي تقليل حجم معدات المعالجة اللاحقة.إن طحن الجسيمات بالموجات فوق الصوتية مناسب بشكل خاص لمعالجة المواد في نطاق حجم الميكرومتر والنانومتر، مثل السيراميك والألومينا وكبريتات الباريوم وكربونات الكالسيوم وأكاسيد المعادن.

تُظهر الصور المجهرية التالية الطحن الرطب للألومينا ثلاثي الهيدرات (من 150 ميكرومتر إلى 10 ميكرومتر)، والسيراميك (من 30 ميكرومتر إلى 2 ميكرومتر)، وكربونات الصوديوم (من 70 ميكرومتر إلى 3 ميكرومتر).

صور مجهرية للطحن الرطب بالموجات فوق الصوتية للألومينا ثلاثي الهيدرات

صور مجهرية للطحن الرطب بالموجات فوق الصوتية لسيراميك الأسنان

صور مجهرية للطحن الرطب بالموجات فوق الصوتية لكربونات الصوديوم

معدات الموجات فوق الصوتية سهلة التركيب والتشغيل للغاية، مع مكونين فقط يتلامسان مع المادة أثناء الطحن: رأس أداة من سبائك التيتانيوم وخزان تفاعل دوران من الفولاذ المقاوم للصدأ.بفضل التصميم الانسيابي لخزان التدوير بالموجات فوق الصوتية، يمكن تنظيفه بسرعة.يتطلب الطحن بالموجات فوق الصوتية طاقة أقل نسبيًا مقارنة بمعدات الطحن التقليدية نظرًا للكفاءة العالية لأجهزة هانجتشاو بالموجات فوق الصوتية في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.

يعتمد تأثير طحن الجسيمات بالموجات فوق الصوتية على التجويف عالي الكثافة للموجات فوق الصوتية.عندما يتعرض السائل لموجات فوق صوتية عالية الكثافة، تتناوب الموجات الصوتية المنتشرة في الوسط السائل بين دورات الضغط العالي (الضغط) والضغط المنخفض (التخفيف)، مع تحديد معدل الدورات بواسطة تردد الموجات فوق الصوتية.أثناء دورة الضغط المنخفض، تخلق الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة فقاعات فراغ صغيرة أو فجوات في السائل.عندما تصل الفقاعات إلى حجم لا يمكنها فيه امتصاص الطاقة، فإنها تنهار بعنف أثناء دورة الضغط العالي، وهي ظاهرة تعرف باسم التجويف.

يؤدي انهيار فقاعات التجويف إلى حدوث اضطرابات دقيقة ووصول نفاثات صغيرة إلى سرعات تصل إلى 100 كيلومتر في الساعة.تتآكل أسطح الجزيئات الأكبر حجمًا (بسبب انهيار التجويف في السائل المحيط) أو يقل حجمها (بسبب التفتت الناتج عن الاصطدام أو التجويف المنهار على السطح بين الجزيئات).تؤدي هذه التغييرات في حجم الجسيمات وبنيتها إلى تسارع سريع في الانتشار، وعمليات نقل الكتلة، وتفاعلات الحالة الصلبة.

يجد طحن الجسيمات بالموجات فوق الصوتية تطبيقات واسعة في علوم المواد، وتكنولوجيا النانو، والمستحضرات الصيدلانية، وغيرها من المجالات، مثل صقل الجسيمات، وإعداد المواد النانوية، والتشتت الموحد للمعلقات.