超聲波的濕式研磨和微粒研磨

更新時(shí)間：2022-03-28

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超聲波是用于濕式研磨和微粒研磨的一種有效手段。除了分散和解聚，微粒研磨也是超聲波的一個(gè)重要應(yīng)用。

特別是對(duì)于超細(xì)尺寸的漿料制備，超聲波研磨具有許多優(yōu)點(diǎn)，相比于常規(guī)的破碎設(shè)備，例如膠體磨（球磨機(jī)、珠磨機(jī)），圓盤磨、噴射磨機(jī)、轉(zhuǎn)子-定子混合器或高壓均質(zhì)機(jī)。超聲波可以處理高濃度和高粘度的漿料，因此可以較少后期處理設(shè)備的體積。超聲波微粒研磨特別適用于加工微米級(jí)尺寸和納米級(jí)尺寸大小的材料，如陶瓷、氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈣、金屬氧化物。

下圖顯示的顯微圖像的濕磨三水合氧化鋁(從150微米到10微米),陶瓷(從30微米到2微米)和碳酸鈉(從70微米到3微米)。

三水合氧化鋁超聲濕磨的顯微圖像

牙科陶瓷超聲濕磨的顯微鏡圖像

碳酸鈉超聲濕磨的顯微鏡圖像

超聲波設(shè)備非常易于安裝和操作，只有2個(gè)部件在研磨時(shí)候接觸材料，鈦合金工具頭和不銹鋼流通反應(yīng)池。由于超聲波流通池是正規(guī)的集合形狀設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，可以快速的清洗。由于杭超超聲設(shè)備在將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能方面具有非常高的效率，因此與傳統(tǒng)的研磨設(shè)備相比，超聲波研磨需的能耗相對(duì)較少。

超聲波微粒研磨效應(yīng)是基于高強(qiáng)度的超聲波空化作用。當(dāng)以高強(qiáng)度超聲波處理液體時(shí)，傳播到液體介質(zhì)中的聲波會(huì)交替出現(xiàn)高壓（壓縮）和低壓（稀釋）循環(huán)，周期的速率取決于超聲波頻率。在低壓循環(huán)期間，高強(qiáng)度的超聲波在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或間隙。當(dāng)氣泡達(dá)到一個(gè)不能再吸收能量的體積時(shí)，它們?cè)诟邏貉h(huán)期間會(huì)劇烈崩塌。，這種現(xiàn)象稱為空化。

空化氣泡崩塌導(dǎo)致微湍流和高達(dá)100公里每小時(shí)的微射流。大顆粒表面受到侵蝕（通過周圍液體的空化崩塌）或減少顆粒尺寸大小（由于顆粒之間的碰撞裂變或表面形成的空化氣泡崩塌）。由于顆粒尺寸和結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致擴(kuò)散、傳質(zhì)過程和固相反應(yīng)的急劇加速。

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