Qual é a diferença entre agitação mecânica e tecnologia de dispersão ultrassônica?

A dispersão de partículas refere-se ao processo em que as partículas de pó se separam e se dispersam uniformemente em um meio líquido. Dependendo do método de dispersão, ele pode ser categorizado da seguinte forma:

Dispersão por agitação mecânica: Utiliza principalmente energia mecânica, como forças de cisalhamento ou impacto, para dispersar nanopartículas no meio. Ao aplicar força mecânica ao sistema de dispersão, ocorrem alterações físicas e químicas nas substâncias do sistema, juntamente com uma série de reações químicas para alcançar a dispersão. Contudo, a presença de meios de moagem durante o processo de moagem introduz novas impurezas e impõe certas limitações na formação de partículas submicrométricas.

Um agitador mecânico é um dispositivo que força a convecção e a mistura uniforme de meio líquido ou gasoso. O tipo, tamanho e velocidade do agitador afetam a distribuição da potência de agitação entre o fluxo geral e a pulsação da corrente parasita. Normalmente, a distribuição de energia de um agitador tipo turbina é vantajosa para a pulsação de correntes parasitas, enquanto um agitador tipo hélice é benéfico para o fluxo geral. Para um determinado tipo de agitador, sob condição de igual consumo de energia, um agitador de grande diâmetro e baixa velocidade consome principalmente energia no fluxo geral, favorecendo a mistura macroscópica. Um agitador de pequeno diâmetro e alta velocidade consome energia principalmente na pulsação de correntes parasitas, favorecendo a mistura microscópica.

Dispersão ultrassônica: Uma técnica comum de dispersão de materiais que utiliza ondas ultrassônicas de alta frequência para dispersar materiais em pequenas partículas, obtendo uma mistura uniforme.

A dispersão ultrassônica é um processo que utiliza a vibração mecânica de ondas ultrassônicas para dispersar partículas em um líquido. Neste processo, a fonte de ondas ultrassônicas gera vibrações de alta frequência que se propagam através do líquido, criando fortes forças de cisalhamento mecânico e microfluxos, dispersando efetivamente as partículas uniformemente no líquido.

Uma razão para a presença de equipamentos de dispersão ultrassônica é a ocorrência de tensões de tração no líquido, levando à formação de pressão negativa localmente. A diminuição da pressão faz com que os gases originalmente dissolvidos no líquido fiquem supersaturados e escapem do líquido, formando pequenas bolhas. Outra razão é a poderosa tensão de tração que “rasga” o líquido, criando uma cavidade conhecida como cavitação.

A dispersão ultrassônica em larga escala da dispersão de partículas é um campo interdisciplinar emergente que se desenvolveu nos últimos anos. A dispersão de partículas refere-se ao processo de engenharia de separação e dispersão de partículas de pó em um meio líquido e distribuição uniforme por todo o líquido. Inclui principalmente três estágios: umedecimento, desaglomeração e estabilização de partículas dispersas. Umedecimento refere-se ao processo de introdução lenta do pó no sistema de mistura, formando redemoinhos e substituindo o ar ou outras impurezas adsorvidas na superfície do pó pelo líquido. A desaglomeração refere-se à dispersão de aglomerados maiores em partículas menores através de métodos mecânicos ou ultrassônicos. A estabilização garante que as partículas de pó permaneçam uniformemente dispersas no líquido por um longo período. Dependendo do método de dispersão, pode ser classificado como dispersão física e dispersão química. A dispersão ultrassônica é um dos métodos de dispersão física.

A dispersão ultrassônica é uma técnica que utiliza ondas de vibração de alta frequência para dispersar materiais em pequenas partículas, envolvendo aspectos como efeitos de pressão acústica, forças de cisalhamento, efeitos térmicos e propriedades do material. Ao selecionar parâmetros ultrassônicos e condições de processamento apropriados, é possível obter mistura e dispersão eficiente e uniforme do material.

A dispersão ultrassônica é comumente usada na preparação de nanopartículas, emulsões, suspensões, etc. Em comparação com os métodos tradicionais de agitação mecânica, a tecnologia de dispersão ultrassônica oferece vantagens como eficácia de dispersão superior, operação rápida, facilidade de uso e distribuição estreita de tamanho de partícula. A dispersão ultrassônica é amplamente aplicada em materiais particulados, biomedicina, indústria química, alimentos e outros campos.

Preparação de nanopartículas: A dispersão ultrassônica é amplamente utilizada para a preparação de nanopartículas, dispersando partículas de pó em nanopartículas utilizando a ação mecânica de ondas ultrassônicas, para a produção de nanomateriais e nanocompósitos.

Aplicações biomédicas: Na preparação farmacêutica, a dispersão ultrassônica pode ser usada para criar transportadores de nanofármacos para aumentar a disponibilidade biológica e a eficácia dos medicamentos.

Processamento de alimentos: A dispersão ultrassônica é empregada na indústria alimentícia para processos de emulsificação, suspensão, homogeneização, utilizada na produção de emulsões, iogurtes, sucos, etc.

Indústria química: Em indústrias como revestimentos, tintas, pigmentos, a dispersão ultrassônica é usada para homogeneizar e dispersar partículas de pigmento.

Síntese de nanomateriais: A dispersão ultrassônica é utilizada para sintetizar nanomateriais, como nanopartículas, nanofibras, etc.

Preparação de emulsões e agentes emulsificantes: A dispersão ultrassônica é utilizada para preparar emulsões e agentes emulsificantes estáveis, amplamente aplicados nas indústrias alimentícia, cosmética, farmacêutica, etc.

Células de combustível: A dispersão ultrassônica é empregada para preparar materiais essenciais para células de combustível, como catalisadores e membranas eletrolíticas.

Carregamento de nanopartículas de medicamentos: A dispersão ultrassônica é usada para preparar sistemas de administração de nanopartículas, onde as nanopartículas transportam medicamentos para administração direcionada de medicamentos.