超声波材料分散仪通过压电效应将电能转化为高频超声波(频率范围通常在20kHz至10MHz之间)。这些声波在液体中传播时,会产生交替的压缩与扩张区域,形成微小气泡(空穴),即空化效应。气泡在超声波作用下迅速膨胀并崩溃,释放局部高温高压(可达5000K、1000atm),形成强烈的微射流和剪切力。这种能量能够破坏颗粒间的团聚结构(如范德华力、静电力),使颗粒均匀分散,同时促进液体乳化。
超声波材料分散仪主要用于实现颗粒的分散与乳化,具体功能包括:
破碎/粉碎:通过空化效应产生的冲击波,破坏大颗粒物质的结构,实现颗粒的破碎。
分散/解聚:利用机械剪切力和空化效应,将团聚的颗粒打散,使其均匀分散在液体中。
乳化:促进液体中的不相溶物质形成稳定的乳状液。
均质/混合:使液体中的成分达到均匀分布。
声化学:加速化学反应的速率,改变粒子的表面性质。
萃取/提取:从样品中提取所需成分。
超声波材料分散仪在多个领域有着广泛的应用,包括但不限于:
生物化学:用于细胞破碎、病毒灭活、生物样品的分散和均质化处理。
微生物学:用于微生物细胞的破碎和分散。
食品学:用于食品成分的分散和乳化,如香料、色素的分散。
药物化学:用于药物制剂的分散和溶解。
动物学:用于动物组织和细胞的分散处理。
材料科学:用于纳米材料的制备和分散,如碳纳米管、石墨烯、二氧化硅等。
环境保护:用于废水处理等。