ナノ粒子は粒子サイズが小さく、表面エネルギーが高く、自発的に凝集する傾向があります。凝集の有無はナノパウダーの利点に大きく影響します。そのため、液体媒体中におけるナノパウダーの分散性と安定性を向上させることは、非常に重要な研究課題です。

粒子分散は近年発展した新たなフロンティア分野です。いわゆる粒子分散とは、粉体粒子を液体媒体中で分離・分散させ、液相全体に均一に分散させるプロセスを指し、主に分散粒子の濡れ、脱凝集、安定化の3段階から構成されます。濡れとは、混合システム内に形成された渦流に粉体をゆっくりと投入し、粉体の表面に吸着している空気やその他の不純物を液体に置き換えるプロセスを指します。脱凝集とは、機械的または超電導的な方法によって、粒子径の大きい凝集体を小さな粒子に分散させることを指します。安定化とは、粉体粒子が長期間にわたって液体中に均一に分散できるようにすることを意味します。分散方法の違いにより、物理的分散と化学的分散に分けられます。超音波分散は物理的分散方法の1つです。

超音波分散方法：超音波は、波長が長く、ほぼ直線的に伝播し、エネルギーが集中しやすいなどの特性を持っています。超音波は化学反応速度を向上させ、反応時間を短縮し、反応の選択性を向上させることができます。また、超音波がなければ起こり得ない化学反応を刺激することもできます。超音波分散は、処理対象の懸濁粒子を超成長場に直接置き、適切な周波数と出力の超音波で処理する、高強度分散法です。現在、超音波分散のメカニズムは、一般的にキャビテーションに関連していると考えられています。超音波の伝播は媒体によって運ばれ、媒体中における超音波の伝播過程には、正圧と負圧の交互周期があります。媒体は、正圧と負圧の交互周期によって圧迫され、引っ張られます。十分な振幅の超音波が液体媒体の臨界分子間距離に作用して一定に保つと、液体媒体は破裂してマイクロバブルを形成し、さらにキャビテーションバブルへと成長します。これらの気泡は液体媒体に再溶解したり、浮遊して消滅したりする可能性があり、また超音波場の共鳴位相から離れて崩壊する可能性もあります。懸濁液の分散には適切な超生成周波数があり、その値は懸濁粒子の粒子サイズに依存することが実証されています。そのため、過熱を避けるため、超生成後一定時間停止し、その後も超生成を継続することが望ましいです。また、超生成中に空気または水で冷却することも有効です。