Nguyên tắc cấu trúc của máy phân tán cấp nano chủ yếu dựa trên hai công nghệ cốt lõi là cắt cơ học tốc độ cao và cavitation siêu âm, tương ứng với cấu trúc cốt lõi khác nhau và cơ chế hoạt động:
I. Máy phân tán loại cắt cơ khí
1, Cấu trúc cốt lõi
Được xây dựng bởi hệ thống rotor-stator tốc độ cao, rotor thường được trang bị đĩa phân tán có răng cưa ba giai đoạn hoặc đầu mài, stator được thiết kế như một cấu trúc rãnh với khoảng cách có thể điều chỉnh. Điều khiển rôto bằng động cơ điện (tốc độ quay tối đa lên tới 14.000 vòng/phút), tạo ra lực cắt mạnh trong khoảng cách hẹp 0,2-0,3 mm (tốc độ cắt lên tới 200.000 S⁻U). Vật liệu trải qua ba tác động cắt, ép ly tâm và ma sát lớp lỏng giữa rôto và stato, để đạt được sự phá vỡ từng giai đoạn của các hạt từ thô đến mịn.
2, Cơ chế hoạt động
Cắt và nghiền: đĩa phân tán quay tốc độ cao tạo ra vùng nhiễu loạn, trực tiếp phá hủy các hạt kết tụ bằng lực cơ học;
sàng lọc theo từng giai đoạn: trong đĩa phân tán ba giai đoạn, giai đoạn đầu tiên phá vỡ các hạt lớn, giai đoạn thứ hai để micron, giai đoạn thứ ba để hoàn thành phân tán nano;
Truyền năng lượng: Thông qua điều khiển khoảng cách chính xác, hiệu quả truyền năng lượng được tăng cường, đảm bảo các hạt tiếp xúc đầy đủ với môi trường.
II. Máy phân tán siêu âm
1, Cấu trúc cốt lõi
Lõi là đầu dò siêu âm, có thể tạo ra sóng rung tần số cao 28-132kHz, một số thiết bị tích hợp kênh vi chất lỏng, kết hợp với máy phát siêu âm và mô-đun điều khiển nhiệt độ.
2, Cơ chế hoạt động
Hiệu ứng cavitation: rung động tần số cao tạo thành bong bóng siêu nhỏ trong chất lỏng, bong bóng sụp đổ ngay lập tức tạo ra áp suất cao cục bộ (lên đến 1000atm) và vi phản lực, tước đi sự kết tụ nano mạnh mẽ;
Dòng chảy âm thanh trộn: siêu âm đẩy chất lỏng để tạo thành một xoáy, tăng cường tính đồng nhất trộn của các hạt và phương tiện truyền thông;
Hợp lực vi chất lỏng: Trong các kênh vi mô, bong bóng cavitation va chạm với các hạt tần số cao để đạt được nhũ tương nano hiệu quả cao.
III. Đổi mới thiết kế tổng hợp
Một số thiết bị kết hợp hai loại công nghệ:
1, hợp chất cơ học-siêu âm: chẳng hạn như máy phân tán graphene, tước lớp graphene bằng cách cắt tốc độ cao, sau đó được tinh chỉnh bằng cavitation siêu âm để một lớp graphene;
2, hỗ trợ phân tán rung: thiết bị rung tần số cao ba chiều điều khiển các hạt tác động bóng nghiền, kết hợp với lớp phủ phân tán để ngăn chặn tái hợp.
IV. Tối ưu hóa cấu trúc chính
1, lựa chọn vật liệu: turnstator sử dụng 316L thép không gỉ hoặc vật liệu gốm, chống ăn mòn và đáp ứng tiêu chuẩn GMP;
2, điều chỉnh khoảng cách: stator có thể điều chỉnh chính xác khoảng cách với rotor, thích ứng với nhu cầu phân tán của các vật liệu có độ nhớt khác nhau;
3, Thiết kế con dấu: Con dấu cơ khí hai mặt ngăn chặn rò rỉ, hỗ trợ làm sạch và khử trùng trực tuyến.
Loại thiết kế cấu trúc này đạt được hiệu quả cao trong việc giải quyết và phân tán ổn định các hạt nano bằng cách tập trung vào mật độ năng lượng và độ chính xác của hành động, được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu mới, y sinh học và các lĩnh vực khác.
