Nguyên lý làm việc cốt lõi của máy đồng nhất nano silica áp suất cao là sử dụng sự kết hợp của lực cắt cực cao và lực cắt mạnh, hiệu ứng lỗ hổng, nhiễu loạn và va chạm để phá vỡ, phân tán các hợp chất hoặc hạt silica ở cấp micron hoặc dưới micron thành phân tán đồng nhất ở cấp nano.
Quy trình làm việc như sau:
1, vận chuyển áp lực: Vật liệu chứa các hạt silica (thường được phân tán trước thành bùn hoặc đình chỉ) được bơm pít tông áp suất cao hút vào và tăng áp suất cực cao (thường trên 100 MPa, thậm chí có thể lên tới 200-300 MPa hoặc cao hơn). Áp lực này là động lực chính của toàn bộ quá trình.
Vượt qua khe hở ở tốc độ cao: Vật liệu sau khi được tăng áp ở tốc độ rất cao (có thể tiếp cận tốc độ âm thanh) bị cưỡng bức đi qua một van đồng nhất cực kỳ tinh vi (Interaction Chamber). Van đồng nhất này thường bao gồm một chỗ ngồi và một ống van với khoảng cách có thể điều chỉnh, với khoảng cách rất nhỏ (cấp micron) giữa chúng.
3, Giải phóng năng lượng mạnh mẽ và tác dụng hỗn hợp:
Lực cắt mạnh: Khi vật liệu chảy qua khe hẹp ở tốc độ cao, do gradient tốc độ lớn, lực cắt mạnh được tạo ra giữa các lớp vật liệu để cắt, xé các hạt silica.
Hiệu ứng Cavitation: Giảm áp suất đột ngột đến áp suất bình thường hoặc khu vực áp suất thấp dưới áp suất cao (sau khi thoát van đồng nhất).
Sự hỗn loạn và va chạm: Khi vật liệu được phun ra từ khe hở ở tốc độ cao vào khoang áp suất thấp, nó tạo ra sự hỗn loạn dữ dội. Va chạm và ma sát dữ dội xảy ra bên trong dòng vật liệu và giữa dòng vật liệu và thành thân van.
Phân mảnh và phân tán hạt: Ba lực vật lý này (cắt, lỗ, va chạm/nhiễu loạn) phối hợp với nhau trong một khoảng thời gian rất ngắn (bước mili giây) và trong một không gian rất nhỏ để tạo ra mật độ năng lượng khổng lồ. Những năng lượng này tác động lên sự kết tụ của các hạt silica hoặc các hạt lớn hơn một chút, khắc phục các lực hấp dẫn như van der Waals, tĩnh điện giữa các hạt, phá vỡ chúng một cách hiệu quả, phân tán thành các hạt nano có kích thước hạt nhỏ hơn và phân bố hẹp hơn. Đồng thời, quá trình này cũng thúc đẩy các chất phân tán (nếu được sử dụng) được bao phủ đồng đều hơn trên bề mặt của các hạt mới sinh, ngăn chúng tái hợp.
5, xử lý đơn hoặc nhiều lần: Tùy thuộc vào phân bố kích thước hạt mục tiêu và yêu cầu ổn định, vật liệu có thể chỉ cần đi qua van đồng nhất một lần hoặc cần đi qua van đồng nhất nhiều lần để có hiệu quả phân tán nano tối ưu.
