一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法技术

本发明专利技术涉及超声技术领域，公开了一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法，包括S1在反应容器中加入溶液与微/纳颗粒；S2调整超声针进入反应容器中溶液的深度；S3启动压电换能器，调整压电换能器的工作频率与工作电压；S4实现快速搅拌与高效雾化。与现有技术相比，本发明专利技术无需加热或添加任何化学试剂即可实现微/纳颗粒在液体中的充分溶解，并通过超声雾化效应将微/纳颗粒包裹在微液滴内释放到外界，可在加湿空气的同时起到散布特定微/纳颗粒的作用，可以应用到化工与生活中。本发明专利技术采用压电材料励振且无搅拌旋转部件，使用的装置具有成本低、可靠性好、易小型化和便携化等优点。

A rapid stirring and high efficiency atomization method of contact ultrasonic needle

【技术实现步骤摘要】
一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法
本专利技术涉及超声
，特别涉及一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法。
技术介绍
随着微纳制造及生物医学等科学领域的快速发展，如何在实验室与工业生产中以低成本、高效率、无化学添加的方式实现微/纳颗粒的快速搅拌溶解及微液滴的高效雾化已经成为现在科学研究的重要技术课题。已有的溶液搅拌方法包含机械法、磁力法、加热法、超声法等，其中超声法具有结构简单、使用方便、清洁卫生、混合均匀等优点。已有的雾化方法包含压力雾化、转盘雾化、气体雾化、超声雾化等，其中超声雾化具有结构简单易操作、雾滴小且均匀、雾量大小可控等优点。目前，针对液体中的微/纳颗粒的快速搅拌溶解及微液滴的高效雾化的问题已经有一些装置和方法。CN105944898B公开了一种窄缝气流振荡搅拌下水流超声高效雾化装置，该装置利用气流挡板与气流自激振荡腔配合形成气流自激振荡场，使从射流水渐缩通道出口导出的液体正对水流超声振荡腔，从而实现了液体的高效雾化。这种液体搅拌和雾化的不足之处在于：该装置结构复杂，水雾通道即喷嘴处容易堵塞，不适合用于混合有微/纳颗粒的液体的雾化。因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术不足之处。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法，通过将压电换能器的振动能量转化为与之相连的超声针的高频振动，与液体相接触的超声针的直接搅拌以及由超声空化所引起的微气泡破裂射流会在液体内部产生高速的声学涡流，并使液体分子克服表面张力形成雾化微液滴云团。技术方案：本专利技术提供了一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法，该方法是在一装置内实现的，所述装置包括反应容器、压电换能器、振动连接件以及若干个超声针，所述压电换能器设置于反应容器正上方，所述振动连接件固定于压电换能器的振动辐射面上，所述若干个超声针分散的固定于振动连接件上且其与所述反应容器中的液体接触；该方法步骤为：S1在反应容器中加入溶液与微/纳颗粒；S2调整超声针进入反应容器中溶液的深度；S3启动压电换能器，调整压电换能器的工作频率与工作电压；S4实现快速搅拌与高效雾化。进一步地，所述S2中超声针进入反应容器中溶液的方位角可调节，其进入溶液的深度可调节，且所述超声针与反应容器壁不接触。进一步地，所述S3中压电换能器工作频率为20kHz到400kHz连续可调，工作电压为1V到20V连续可调。进一步地，所述压电换能器为不同工作频率点的压电片或兰杰文振子。进一步地，所述S2中的溶液为水或有机溶液。进一步地，所述振动连接件和超声针由不与溶液反应的惰性材料制成，进一步地，所述振动连接件为金属薄板。进一步地，所述超声针与所述振动连接件之间采用悬臂梁的形式粘接、焊接或螺纹连接，且所述多个超声针与振动连接件之间的夹角不同。有益效果：1.本专利技术通过将压电换能器的振动能量转化为与之相连的悬臂梁式超声针的高频振动，与液体相接触的超声针的直接搅拌以及由超声空化所引起的微气泡破裂射流会在液体内部产生高速的声学涡流，并使液体分子克服表面张力形成雾化微液滴云团。2.本专利技术无需加热或添加任何化学试剂即可实现微/纳颗粒在液体中的充分溶解，并通过超声雾化效应将微/纳颗粒包裹在微液滴内释放到外界，可在加湿空气的同时起到散布特定微/纳颗粒的作用。3.本专利技术采用压电材料励振且无搅拌旋转部件，本专利技术使用的装置具有成本低、可靠性好、易小型化和便携化等优点。附图说明图1为本专利技术接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法使用的装置结构示意图；图2为本专利技术输入频率、输入电压恒定的情况，超声针插入水中的深度与液面下降的速度（雾化率）关系曲线示意图；图3为本专利技术输入频率、超声针插入溶液深度一定时，输入电压与液面下降速度（雾化率）关系曲线示意图；图4为本专利技术插入超声针插入溶液深度与输入电压恒定时，液面下降速度（雾化率）与输入频率关系曲线示意图。其中，1-压电换能器、2-振动连接件、3-超声针、4-溶液、5-反应容器、6-微/纳颗粒、7-声学涡流、8-雾化微液滴。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的介绍。在专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参照图1所示，本专利技术一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法在接触式超声针快速搅拌及高效雾化装置中完成，用于实验室、生活室内或工业生产中实现微/纳颗粒快速溶解与高效雾化，接触式超声针快速搅拌及高效雾化装置包括有压电换能器1、振动连接件2、若干个超声针3、溶液4、反应容器5、微/纳颗粒6等，压电换能器1设置于反应容器5正上方，振动连接件2固定于压电换能器1的振动辐射面上，若干个超声针3分散的固定于振动连接件2上且其与反应容器5中的溶液接触。本专利技术一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法步骤包括：步骤1：在反应容器5中分别加入溶液4与微/纳颗粒6进行混合。步骤2：调整超声针3进入反应容器5中溶液的深度。步骤3：启动压电换能器1，调整压电换能器1的工作频率与工作电压。步骤4：实现快速搅拌与高效雾化。压电换能器1用于超声励振，振动连接件2将压电换能器1的振动传递超声针3上，超声针3与盛放在反应容器5中的溶液4相接触，微/纳颗粒6分散在溶液4内部或者悬浮在溶液与空气的交界面上，微/纳颗粒6为可溶于或不溶于溶液的无机物或有机体，反应容器5不与溶液4和微/纳颗粒6反应。本专利技术中振动连接件2固定在压电换能器1的振动辐射面上，压电换能器1可以为不同工作频率点的压电片或兰杰文振子，实验中可选用环形压电片，其中环形压电片内外直径分别为10mm和20mm，厚度为3mm，本实施方式中的振动连接件2选用铝质薄板，但是不限于铝质薄板，可以为其他金属薄板。边长为40mm的铝质正方形薄板式振动连接件2的厚度设为1mm，粘接在环形压电片的振动辐射面一侧。环形压电片的工作频率点为超声级别，在实验中从20kHz到400kHz连续可调，环形压电片的工作电压从1V到20V连续可调。超声针3可以为多种横截面和轴线形状的不同长度和不同材料的杆件，振动连接件2和超声针3由不与溶液4反应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法，其特征在于，该方法是在一装置内实现的，所述装置包括反应容器（5）、压电换能器（1）、振动连接件（2）以及若干个超声针（3），所述压电换能器（1）设置于反应容器（5）正上方，所述振动连接件（2）固定于压电换能器（1）的振动辐射面上，所述若干个超声针（3）分散的固定于振动连接件（2）上且其与所述反应容器（5）中的溶液接触；该方法步骤为：/nS1在反应容器（5）中分别加入溶液（4）与微/纳颗粒（6）进行混合；/nS2调整超声针（3）进入反应容器（5）中溶液的深度；/nS3启动压电换能器（1），调整压电换能器（1）的工作频率与工作电压；/nS4实现快速搅拌与高效雾化。/n

【技术特征摘要】
1.一种接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法，其特征在于，该方法是在一装置内实现的，所述装置包括反应容器（5）、压电换能器（1）、振动连接件（2）以及若干个超声针（3），所述压电换能器（1）设置于反应容器（5）正上方，所述振动连接件（2）固定于压电换能器（1）的振动辐射面上，所述若干个超声针（3）分散的固定于振动连接件（2）上且其与所述反应容器（5）中的溶液接触；该方法步骤为：
S1在反应容器（5）中分别加入溶液（4）与微/纳颗粒（6）进行混合；
S2调整超声针（3）进入反应容器（5）中溶液的深度；
S3启动压电换能器（1），调整压电换能器（1）的工作频率与工作电压；
S4实现快速搅拌与高效雾化。


2.根据权利要求1所述的接触式超声针快速搅拌及高效雾化方法，其特征在于，所述S2中超声针（3）进入反应容器（5）中溶液（4）的方位角可调节，其进入溶液的深度可调节，且所述超声针（3）与反应容器（5）壁不接触。


3.根据权利要求1所述的接触式超声针快速搅拌及高效雾化方...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤强，许兆美，陈校，沈旺，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32