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A4 桌面上的納米工廠：SMT UH-50 微型超聲分散機(jī) 0.5 mL 瞬間勻漿 140 nm

發(fā)布時(shí)間： 2025-12-02　　點(diǎn)擊次數(shù)： 118次

在納米材料、乳劑、導(dǎo)電油墨等研發(fā)早期，科研工作者往往只有 5 mL 昂貴樣品，卻必須在 1 min 內(nèi)獲得 ≤200 nm 的分散粒徑。傳統(tǒng)磁力攪拌或剪切式均質(zhì)機(jī)因“體積大、死體積多、剪切過熱"而束手無策。日本 SMT 公司推出的 UH-50 臺式超聲波分散攪拌機(jī)，將 40 kHz 壓電換能器與 3000 rpm 磁力渦旋集成到 80 mm 直徑的微型槽中，實(shí)現(xiàn)“超聲空化 + 液力剪切"協(xié)同作用，讓 1 mL 樣品也能享受產(chǎn)線級分散效果，成為實(shí)驗(yàn)室“最小通量、速度"的納米分散利器。

一、工作原理：空化 × 渦旋 1 + 1 > 2

超聲波頻段：40 kHz/50 W 壓電陶瓷，可在 0.6 W·cm?2 聲強(qiáng)下生成 20–40 µm 空化泡，瞬時(shí)崩潰產(chǎn)生 1000 bar 微射流，剝離團(tuán)聚體；
磁力渦旋：底部 8 mm 磁子由無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，3000 rpm，形成 5 mm 高“液柱"，把下沉顆粒連續(xù)送回超聲焦點(diǎn)區(qū)，避免“底部沉積盲區(qū)"；
脈沖模式：占空比 1:1（5 s ON/5 s OFF），既維持空化閾值，又抑制溫升，實(shí)測 3 mL 水基漿體 1 min 溫升 <6 ℃，無需外接冷卻。

二、硬件設(shè)計(jì)亮點(diǎn)
• 微槽結(jié)構(gòu)：一次性 5 mL 玻璃比色皿或 10 mL 不銹鋼杯，死體積 <0.1 mL，解決“貴重納米顆粒"高損耗痛點(diǎn)；
• 可升降換能器：旋鈕式 0–20 mm 行程，精確對準(zhǔn)液面，實(shí)現(xiàn)“能量聚焦"，聲場均勻性 CV<3 %；
• 彩色觸控屏：實(shí)時(shí)顯示聲功率、轉(zhuǎn)速、溫度曲線，內(nèi)置 10 組工藝配方，一鍵調(diào)用；
• 占地 A4 紙大?。?80×250×220 mm，凈重 2.8 kg，可直接放入手套箱，滿足惰性氣氛分散需求；
• 運(yùn)行：整機(jī)噪聲 ≤55 dB(A)，比同級剪切均質(zhì)機(jī)低 15 dB，夜間實(shí)驗(yàn)無壓力。

三、性能參數(shù)一覽

項(xiàng)目	參數(shù)
超聲頻率	40 kHz
超聲功率	10–50 W 可調(diào)（1 W 步進(jìn)）
渦旋轉(zhuǎn)速	0–3000 rpm（100 rpm 步進(jìn)）
樣品體積	0.5–10 mL
溫控范圍	室溫 –60 ℃（選配 Peltier 冷板）
定時(shí)	1 s–99 min
數(shù)據(jù)接口	USB（CSV 導(dǎo)出）
電源	AC 100–240 V，50/60 Hz，120 W

四、應(yīng)用實(shí)例

碳納米管導(dǎo)電油墨
?CNT 4 % + 乙二醇 96 %，50 W/3000 rpm/1 min，平均粒徑 D50 從 1.2 µm 降至 180 nm，體積電阻率下降 38 %，滿足柔性印刷電極要求。
藥物納米晶體
2 % + 0.2 %，脈沖模式 30 W/2000 rpm/90 s，粒徑 220 nm，PDI 0.12，凍干復(fù)溶后無二次長大。
乳液聚合前分散
?苯乙烯 5 % + SDS 0.5 %，40 W/1500 rpm/3 min，單體液滴 190 nm，后續(xù) 70 ℃ 聚合得到 210 nm 聚苯乙烯微球，單分散指數(shù) 0.05。

五、與傳統(tǒng)分散方式對比

方法	最小體積	粒徑	溫升	死體積	清洗
剪切均質(zhì)	10 mL	300 nm	15 ℃	1.5 mL	復(fù)雜
探針超聲	5 mL	150 nm	20 ℃	0.3 mL	易交叉污染
UH-50	0.5 mL	140 nm	6 ℃	0.05 mL	一次性杯

六、操作與維護(hù)要點(diǎn)
• 液面高度保持 10–25 mm，過低導(dǎo)致空化衰減，過高降低渦旋效率；
• 每次實(shí)驗(yàn)后用去離子水空振 10 s，防止顆粒沉積在換能器表面；
• 磁子每月用 5 % 檸檬酸浸泡 5 min，去除鐵氧化物，避免引入金屬離子；
• 長期不用請取出磁子，防止永磁體吸附空化泡導(dǎo)致退磁；
• 換能器陶瓷片表面出現(xiàn)>0.2 mm 蝕坑時(shí)，功率會下降 10 % 以上，應(yīng)及時(shí)返廠更換。

結(jié)語
日本 SMT UH-50 以“40 kHz 精準(zhǔn)空化 + 3000 rpm 渦旋循環(huán)"雙核驅(qū)動(dòng)，把傳統(tǒng)升量級分散設(shè)備濃縮到一只 A4 桌面 footprint 內(nèi)，實(shí)現(xiàn) 0.5 mL 樣品、1 min 處理、140 nm 粒徑的可重復(fù)結(jié)果。對于納米材料、生物醫(yī)藥、導(dǎo)電油墨等“貴樣品、小批量、快迭代"的研發(fā)場景，UH-50 不僅是一臺超聲儀，更是連接“克級實(shí)驗(yàn)"與“公斤級放大"的微量橋梁。

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