超声波雾化喷涂是利用压电效应将电能转化为高频机械能,从而对液体进行雾化。利用超声波高频振荡将液体雾化成均匀的微米级颗粒,相对于传统的压力式喷头,超声波喷涂可以得到更均匀、更薄、更可控的薄膜涂层,且不易堵塞喷头。由于超声波喷头仅需要千帕级的微小气量,其喷涂过程中几乎不产生飞溅,所以涂料利用率高达95%以上。该技术正被广泛应用于精密涂层制备领域。
超声波雾化喷涂是一种利用超声波振动将液体变成小液滴,然后喷洒到其他物体上的技术。超声波雾化喷涂可用于做许多有用的事情,例如新能源领域:质子交换膜燃料电池的CCM膜电极制备、钙钛矿太阳能电池制备、透明导电薄膜制备、AR减反射增透薄膜制备等;纳米材料:透明导电薄膜、超疏水涂层、AR增透减反射薄膜、TCO等各种纳米级功能性薄膜涂层等;电子及半导体:半导体光刻胶涂覆、PCB助焊剂喷涂、微电子传感器功能性涂层涂覆等;生物医疗设备:真空采血管、注射器、球囊导管、血管支架、生物传感器、微流控芯片涂层等;玻璃镀膜:亲疏水、AR减反射、隔热、透明导电薄膜、TCO等各种玻璃表面功能性薄膜制备;食品行业:调味剂、甜味剂或营养剂,以及CBD(大麻酚)和THC油涂层等等。
液体的一些性质会影响其效果,比如粘度、密度、表面张力、气流等。本文就和大家聊聊液体粘度是如何影响超声波雾化喷涂的,以及如何解决这些问题。
超声雾化喷涂的影响因素
液体的粘度就是液体中分子间摩擦力的大小,或者说液体流动的难易程度。一般来说,液体的粘度越大,流动越困难,超声波雾化喷涂的难度也就越大。粘度会影响超声波喷涂的以下几个方面。
液体粘度对雾化的影响
◆ 粘度影响超声波在液体中的传播和聚焦,粘度大的液体会使超声波在液体中很快消失,或者扩散开来,这样超声波强度不够,在液体表面不够集中。因此粘度大的液体要想雾化,需要较大的超声波功率,较低的超声波频率。
◆ 粘度会影响雾化水滴的形成与分布,粘度大的液体在超声波振动下形成的水柱或水膜不易破碎成小水滴,因此粘度大的液体通常会产生比较大且不均匀的雾化水滴。而且液体粘度大也会使雾化水滴更容易粘在一起,使水滴分布更加不均匀。
◆ 粘度会影响喷雾过程与效果,粘度大的液体产生的雾化水滴不易飞扬,容易撞到其他东西或掉落,因此粘度大的液体通常会降低喷雾效率,使喷雾范围变窄。而且液体粘度大也会影响喷雾层的外观与效果,如厚度、平整度、孔隙率、附着力等。
提高高粘度液体的雾化效果
为了提高高粘度液体的超声波雾化喷涂效果,可以尝试以下方法:
◆ 改变液体温度, 温度是影响液体粘度的重要因素。一般来说,温度越高,粘度越低。因此,通过加热或预热液体可以有效降低其粘度,从而提高其流动性和超声波雾化喷涂性能。
◆ 提高超声功率,降低工作频率。超声功率和工作频率是影响超声雾化喷涂的重要因素,通过多年实践试验,开发出功率在2~20w;频率在40~120kHz的不同超声波雾化喷头,以适用于不同液体材料的特性,最终满足客户对涂层制备的要求。
◆ 采用双流或多流超声雾化器。双流或多流超声雾化器是指在超声雾化器出口处将气流和液流混合后再进行雾化的雾化器,这种雾化器的优点是可以利用气流的力和湍流,使气流更容易破碎成小液滴。因此,采用双流或多流超声雾化器可以有效提高高粘度液体的超声雾化喷涂效果。
注:超声波喷涂目前只适用于粘度<30cps的溶液(除了粘度以外,还有其他因素也会影响超声波喷涂的效果,我们会在后续的文章进行分析,欢迎留言探讨)。