超声波的湿式研磨和微粒研磨

更新时间：2022-03-28

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超声波是用于湿式研磨和微粒研磨的一种有效手段。除了分散和解聚，微粒研磨也是超声波的一个重要应用。

特别是对于超细尺寸的浆料制备，超声波研磨具有许多优点，相比于常规的破碎设备，例如胶体磨（球磨机、珠磨机），圆盘磨、喷射磨机、转子-定子混合器或高压均质机。超声波可以处理高浓度和高粘度的浆料，因此可以较少后期处理设备的体积。超声波微粒研磨特别适用于加工微米级尺寸和纳米级尺寸大小的材料，如陶瓷、氧化铝、硫酸钡、碳酸钙、金属氧化物。

下图显示的显微图像的湿磨三水合氧化铝(从150微米到10微米),陶瓷(从30微米到2微米)和碳酸钠(从70微米到3微米)。

三水合氧化铝超声湿磨的显微图像

牙科陶瓷超声湿磨的显微镜图像

碳酸钠超声湿磨的显微镜图像

超声波设备非常易于安装和操作，只有2个部件在研磨时候接触材料，钛合金工具头和不锈钢流通反应池。由于超声波流通池是正规的集合形状设计非常简单，可以快速的清洗。由于杭超超声设备在将电能转换为机械能方面具有非常高的效率，因此与传统的研磨设备相比，超声波研磨需的能耗相对较少。

超声波微粒研磨效应是基于高强度的超声波空化作用。当以高强度超声波处理液体时，传播到液体介质中的声波会交替出现高压（压缩）和低压（稀释）循环，周期的速率取决于超声波频率。在低压循环期间，高强度的超声波在液体中产生小的真空气泡或间隙。当气泡达到一个不能再吸收能量的体积时，它们在高压循环期间会剧烈崩塌。，这种现象称为空化。

空化气泡崩塌导致微湍流和高达100公里每小时的微射流。大颗粒表面受到侵蚀（通过周围液体的空化崩塌）或减少颗粒尺寸大小（由于颗粒之间的碰撞裂变或表面形成的空化气泡崩塌）。由于颗粒尺寸和结构的变化，导致扩散、传质过程和固相反应的急剧加速。