在纳米材料制备、细胞破碎、乳液稳定及化学反应强化等前沿领域,实现物质在微纳尺度上的均匀分散与高效混合是突破工艺瓶颈、提升产品性能的核心关键。
Hielscher超声波匀质机以其高的能量密度、精准的过程控制、稳定性和广泛的应用适应性,为科研与工业界提供了从实验室探索到规模化生产的先进声能处理解决方案,是驱动微观世界均匀化的高能核心装备。

技术原理:将声波转化为微观的剪切力量
Hielscher超声波匀质机的核心技术在于利用高强度超声波在液体介质中引发物理效应,实现超越常规机械方法的分散与乳化。
1、高强度超声波的产生核心部件是压电陶瓷换能器,它将输入的电能转化为高频(通常15kHz至1MHz)的机械振动。这一高频振动通过钛合金变幅杆(探头)前端放大并传递至液体中。
2、空化效应:微观的能量爆点当足够强度的超声波在液体中传播时,会在局部产生交替的压缩与稀疏周期。在稀疏相,液体受到拉伸,形成微小的真空气泡(空化泡);随后的压缩相使这些气泡在极短时间内(纳秒级)剧烈崩溃(内爆)。这一过程称为声空化,气泡崩溃瞬间产生的高温(数千摄氏度)、高压(数百个大气压)以及强烈的冲击波和微射流。
3、纳米级分散与乳化的微观机制正是这些微观的冲击波和微射流,在液体中形成巨大的剪切力场和湍流,能够有效地破碎团聚颗粒、分散纳米粉体、乳化不相溶液体、破碎细胞壁/膜,并在某些情况下引发或加速化学反应(声化学效应)。整个过程是纯物理过程,无需或仅需少量化学乳化剂。
核心性能优势:定义高效均质的工业标准
面对纳米材料、生物技术及化学品制造中的严苛要求,Hielscher设备展现出全面的性能。
1、高能量输入与处理效率设备能够将高比例的输入电能转化为作用于样品的机械声能(声强可达100W/cm²以上)。这种直接的能量传递方式,使其在处理高粘度、高固含量或难分散体系时,效率远超传统转子-定子均质机或高压均质机,处理时间大幅缩短。
2、精准可控的过程参数先进的数字发生器允许对振幅(0-100%)、功率、脉冲开/关周期进行精确的连续调节。用户可以根据不同物料的敏感性(如剪切敏感的生物样品)和工艺目标,精细优化处理条件,实现可重复、可放大的结果。
3、稳定性与连续处理能力工业级设计确保设备可以24/7连续稳定运行。高效的冷却系统(风冷或水冷)防止探头和处理样品过热。模块化设计支持从实验室毫升级到工业在线式立方米/小时处理量的无缝放大。
4、广泛的材质与处理适配性探头(变幅杆)可选用钛合金、硬化钢或玻璃材质,以适应不同化学环境。提供多种探头形状与尺寸,并可配置不同类型的反应容器(批处理)或在线式流动池,满足从基础研究到工业化生产的不同需求。
应用全景:驱动多学科与产业的创新突破
Hielscher技术为众多需要实现微观均匀化的领域带来了革命性的工具。
1、纳米材料制备与分散高效制备纳米金属、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管等悬浮液,破碎团聚体至原生粒径,是纳米复合材料、导电油墨、陶瓷浆料制备的关键步骤。
2、生命科学与生物技术高效破碎细菌、酵母、植物细胞以提取细胞内产物(如蛋白质、酶、DNA)。制备脂质体、纳米乳剂作为药物载体。均质组织样本用于分析。
3、食品与化妆品制造高度稳定的纳米乳液(如饮料、酱汁、精华液)、减小脂肪球或颗粒尺寸以改善口感与稳定性、加速风味物质提取。
4、化学与石化强化多相反应(如液-液、固-液),促进乳化与传质。用于重油乳化、燃油脱硫、催化剂制备等。
5、燃料与能源制备水基燃料(如柴油/水乳化)、生物柴油,处理燃料油以改善燃烧效率。
Hielscher超声波匀质机,以其对超声波能量精准而强大的驾驭能力,为科学家和工程师提供了一把开启微观均匀化世界的精密钥匙。它将强大的物理能量聚焦于液体微观尺度,解决了传统方法难以企及的分散、乳化与细胞破碎难题。