Hochintensiver Ultraschall in der Nanotechnologie

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Hielscher Ultrasonics GmbH

Vom Technikum zur Produktion

Hochleistungs-Ultraschallgeräte stehen für die Beschallung in allen Verarbeitungsmaßstäben zur Verfügung. Das Produktsortiment von Hielscher Ultrasonics umfasst kleine Hand- oder Stativ-Geräte für die Beschallung von Laborproben, Ultraschall-Technikumsanlagen (beispielsweise UIP2000hdT) für die Beschallung mittlere und größere Volumina sowie als industrielle Ultraschallsysteme für die Verarbeitung kontinuierlicher Flüssigkeitsströme in der kommerziellen Produktion.

Die Erprobung der HUS-Effekte auf ein bestimmtes Material ist einfach und risikolos, da HUS schon in sehr kleinen Maßstäben, beispielsweise im Becherglas getestet werden kann. Zeigen sich die ersten Versuche mit HUS erfolgreich, so ist eine Prozessoptimierung im Technikumsmaßstab optimieren. Dabei werden alle relevanten Prozessparameter wie Amplitude, Druck, Temperatur, Beschallungsdauer und Viskosität/ Stoffkonzentration auf ihren Prozesseffekt untersucht, so dass die optimale Parameterkonfiguration für eine möglichst effiziente Verarbeitung ermittelt werden kann. Diese ermittelten Prozessparameter sind reproduzierbar und können linear auf die finale Produktionskapazität hochskaliert werden.

Während kleinere und mittlere Volumina im Batch beschallt werden können, empfiehlt sich für die HUS-Verarbeitung von großen Volumenströmen die Beschallung im kontinuierlichen Durchfluss. Die Beschallung im Durchflussreaktor stellt eine gleichmäßige und zuverlässige Behandlung aller Partikel sicher, da die Slurry durch die intensive Ultraschallzone geleitet wird. Je nach Ausgangsmaterial und Prozessziel ist eine Rezirkulation des Mediums möglich, um optimale Produktergebnisse zu erzielen. Durch die einfache Installation von Ultraschall-Clustern können auch sehr große Volumina mittels HUS verarbeitet werden.

Eine überlegene Technologie

Hochleistungs-Ultraschall übertrifft herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Nanomaterialien in vielerlei Hinsicht. Während konventionelle Dispergiersysteme, wie beispielsweise Hochdruckhomogenisatoren, Schermischer oder Kolloidmühlen, bei sehr feinen Nano-Slurries oftmals nicht die gewünschten Ergebnisse erzielen können, ist die Verarbeitung mit HUS intensiv und exakt kontrollierbar, wodurch optimale Ergebnisse erzielt werden. Die ultraschall-gestützte Vermahlung arbeitet ohne Mahlgut/ Mahlkörper, wodurch Betrieb, Reinigung und Instandhaltung eines Ultraschallsystems deutlich einfacher und bedienerfreundlich ist als eine Perl- oder Kugelmühle.

Die Ultraschall-Sonotroden und Durchflussreaktoren weisen eine einfach Geometrie auf, so dass sie einfach zu reinigen sind. Durch seine hohe intensivität, Prozesseffizienz, Bedienerfreundlichkeit, sowie durch den geringe Wartungs- und Instandhaltungsaufwand ist Hochleistungs-Ultraschall eine äußerst zuverlässige und komfortable Verarbeitungsmethode von Nanomaterialien.

* Kathrin Hielscher ist Marketing Manager bei Hielscher Ultrasonics GmbH

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