Nanopartikel haben eine geringe Partikelgröße, eine hohe Oberflächenenergie und neigen zur spontanen Agglomeration. Die Agglomeration beeinflusst die Vorteile von Nanopulvern erheblich. Daher ist die Verbesserung der Dispersion und Stabilität von Nanopulvern in flüssigen Medien ein wichtiges Forschungsthema.

Die Partikeldispersion ist eine in den letzten Jahren entwickelte neue Grenzdisziplin. Unter Partikeldispersion versteht man das Verfahren, bei dem Pulverpartikel in einem flüssigen Medium getrennt und dispergiert und anschließend gleichmäßig in der gesamten Flüssigkeitsphase verteilt werden. Der Prozess umfasst im Wesentlichen drei Schritte: Benetzung, Disaggregation und Stabilisierung der dispergierten Partikel. Unter Benetzung versteht man das langsame Einbringen des Pulvers in den im Mischsystem gebildeten Wirbelstrom, sodass an der Pulveroberfläche adsorbierte Luft oder andere Verunreinigungen durch Flüssigkeit ersetzt werden. Unter Disaggregation versteht man das Aufspalten von Aggregaten mit größeren Partikeln in kleinere Partikel durch mechanische oder Supergenerationsmethoden. Stabilisierung bedeutet, sicherzustellen, dass die Pulverpartikel über einen langen Zeitraum gleichmäßig in der Flüssigkeit dispergiert bleiben. Je nach Dispersionsverfahren kann zwischen physikalische und chemische Dispersion unterschieden werden. Die Ultraschalldispergierung ist eines der physikalischen Dispersionsverfahren.

UltraschalldispersionMethode: Ultraschall zeichnet sich durch seine Wellenlänge, nahezu geradlinige Ausbreitung und leichte Energiekonzentration aus. Ultraschall kann die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen verbessern, die Reaktionszeit verkürzen und die Selektivität der Reaktion erhöhen. Zudem kann er chemische Reaktionen anregen, die ohne Ultraschall nicht ablaufen können. Bei der Ultraschalldispersion werden die zu behandelnden Schwebeteilchen direkt in ein Superwachstumsfeld eingebracht und mit Ultraschallwellen geeigneter Frequenz und Leistung behandelt. Dies ist ein hochintensives Dispersionsverfahren. Der Mechanismus der Ultraschalldispersion wird allgemein mit Kavitation in Verbindung gebracht. Die Ultraschallwelle breitet sich im Medium aus, wobei sich während der Ausbreitung der Ultraschallwelle im Medium abwechselnd positiver und negativer Druckverhältnisse abwechselt. Das Medium wird unter wechselnden positiven und negativen Drücken zusammengedrückt und gezogen. Wenn die Ultraschallwelle mit ausreichender Amplitude den kritischen molekularen Abstand des flüssigen Mediums konstant hält, platzt das flüssige Medium und bildet Mikrobläschen, die zu Kavitationsbläschen wachsen. Diese Bläschen können sich im flüssigen Medium wieder auflösen oder auch aufschwimmen und verschwinden. Es kann auch außerhalb der Resonanzphase des Ultraschallfeldes zu einem Zusammenbruch kommen. Die Praxis hat gezeigt, dass es für die Dispersion der Suspension eine geeignete Supergenerationsfrequenz gibt, deren Wert von der Partikelgröße der Schwebeteilchen abhängt. Daher ist es sinnvoll, nach der Supergeburt eine gewisse Zeit zu pausieren und die Supergeburt fortzusetzen, um eine Überhitzung zu vermeiden. Es ist auch sinnvoll, während der Supergeburt Luft oder Wasser zur Kühlung zu verwenden.