超聲波的濕式研磨和微粒研磨

更新時間：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重要應(yīng)用。

特別是對于超細(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尺寸和納米級尺寸大小的材料，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個部件在研磨時候接觸材料，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)計非常簡單，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，傳播到液體介質(zhì)中的聲波會交替出現(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)到一個不能再吸收能量的體積時，它們在高壓循環(huán)期間會劇烈崩塌。，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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超聲波的濕式研磨和微粒研磨