ナノ粒子粒径が小さく、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。凝集の存在はナノパウダーの利点に大きく影響します。したがって、液体媒体中でのナノパウダーの分散と安定性をどのように改善するかは非常に重要な研究テーマです。
粒子分散は、近年開発された新たな最先端のテーマです。いわゆる粒子分散とは、液体媒体中で粉末粒子を分離して分散させ、液相全体に均一に分散させるプロセスを指します。これには主に、分散粒子の湿潤、解凝集、安定化の 3 つの段階が含まれます。湿潤とは、混合システム内に形成された渦に粉末をゆっくりと加え、粉末の表面に吸着した空気または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。解凝集とは、機械的または超成長法によって、より大きな粒子サイズの凝集体をより小さな粒子に分散させることを指します。安定化とは、粉末粒子が液体中で均一な分散を長期間維持できるようにすることを指します。分散方法の違いにより、物理分散と化学分散に分けられます。超音波分散は物理的分散法の一つです。
超音波分散超音波は波長が短く、ほぼ直進し、エネルギーが集中しやすいという特徴があります。超音波は化学反応速度を高め、反応時間を短縮し、反応の選択性を高めることができます。また、超音波の存在なしでは起こり得ない化学反応を刺激することもできます。超音波分散とは、処理対象の粒子懸濁液を超生成場に直接置き、適切な周波数と出力の超音波で処理することです。高強度の分散方法です。超音波分散のメカニズムは、一般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。超音波の伝播には媒体がキャリアとして使用され、媒体内での超音波の伝播中に正圧と負圧が交互に発生します。培地は正負の圧力を交互に加えて圧縮され、引っ張られます。一定の臨界分子距離を維持するために十分に大きな振幅の超音波が液体媒体に印加されると、液体媒体は壊れて微小気泡を形成し、それがさらに成長してキャビテーション気泡になります。一方で、これらの泡は液体媒体に再溶解することもあれば、浮上して消えることもあります。また、超音波場の共鳴段階から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存在し、その値は懸濁粒子の粒子サイズに依存することが実際に証明されています。このため、幸いなことに、一定期間の超産後は、過熱を避けるためにしばらく停止して超産を継続してください。超出産中に空気または水で冷却することも良い方法です。