A4 桌面上的纳米工厂：SMT UH-50 微型超声分散机 0.5 mL 瞬间匀浆 140 nm

发布时间： 2025-12-02　　点击次数： 1次

在纳米材料、乳剂、导电油墨等研发早期，科研工作者往往只有 5 mL 昂贵样品，却必须在 1 min 内获得 ≤200 nm 的分散粒径。传统磁力搅拌或剪切式均质机因“体积大、死体积多、剪切过热"而束手无策。日本 SMT 公司推出的 UH-50 台式超声波分散搅拌机，将 40 kHz 压电换能器与 3000 rpm 磁力涡旋集成到 80 mm 直径的微型槽中，实现“超声空化 + 液力剪切"协同作用，让 1 mL 样品也能享受产线级分散效果，成为实验室“最小通量、速度"的纳米分散利器。

一、工作原理：空化 × 涡旋 1 + 1 > 2

超声波频段：40 kHz/50 W 压电陶瓷，可在 0.6 W·cm⁻² 声强下生成 20–40 µm 空化泡，瞬时崩溃产生 1000 bar 微射流，剥离团聚体；
磁力涡旋：底部 8 mm 磁子由无刷电机驱动，3000 rpm，形成 5 mm 高“液柱"，把下沉颗粒连续送回超声焦点区，避免“底部沉积盲区"；
脉冲模式：占空比 1:1（5 s ON/5 s OFF），既维持空化阈值，又抑制温升，实测 3 mL 水基浆体 1 min 温升 <6 ℃，无需外接冷却。

二、硬件设计亮点
• 微槽结构：一次性 5 mL 玻璃比色皿或 10 mL 不锈钢杯，死体积 <0.1 mL，解决“贵重纳米颗粒"高损耗痛点；
• 可升降换能器：旋钮式 0–20 mm 行程，精确对准液面，实现“能量聚焦"，声场均匀性 CV<3 %；
• 彩色触控屏：实时显示声功率、转速、温度曲线，内置 10 组工艺配方，一键调用；
• 占地 A4 纸大小：180×250×220 mm，净重 2.8 kg，可直接放入手套箱，满足惰性气氛分散需求；
• 运行：整机噪声 ≤55 dB(A)，比同级剪切均质机低 15 dB，夜间实验无压力。

三、性能参数一览

项目	参数
超声频率	40 kHz
超声功率	10–50 W 可调（1 W 步进）
涡旋转速	0–3000 rpm（100 rpm 步进）
样品体积	0.5–10 mL
温控范围	室温 –60 ℃（选配 Peltier 冷板）
定时	1 s–99 min
数据接口	USB（CSV 导出）
电源	AC 100–240 V，50/60 Hz，120 W

四、应用实例

碳纳米管导电油墨
CNT 4 % + 乙二醇 96 %，50 W/3000 rpm/1 min，平均粒径 D50 从 1.2 µm 降至 180 nm，体积电阻率下降 38 %，满足柔性印刷电极要求。
药物纳米晶体
2 % + 0.2 %，脉冲模式 30 W/2000 rpm/90 s，粒径 220 nm，PDI 0.12，冻干复溶后无二次长大。
乳液聚合前分散
苯乙烯 5 % + SDS 0.5 %，40 W/1500 rpm/3 min，单体液滴 190 nm，后续 70 ℃ 聚合得到 210 nm 聚苯乙烯微球，单分散指数 0.05。

五、与传统分散方式对比

方法	最小体积	粒径	温升	死体积	清洗
剪切均质	10 mL	300 nm	15 ℃	1.5 mL	复杂
探针超声	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、操作与维护要点
• 液面高度保持 10–25 mm，过低导致空化衰减，过高降低涡旋效率；
• 每次实验后用去离子水空振 10 s，防止颗粒沉积在换能器表面；
• 磁子每月用 5 % 柠檬酸浸泡 5 min，去除铁氧化物，避免引入金属离子；
• 长期不用请取出磁子，防止永磁体吸附空化泡导致退磁；
• 换能器陶瓷片表面出现>0.2 mm 蚀坑时，功率会下降 10 % 以上，应及时返厂更换。

结语
日本 SMT UH-50 以“40 kHz 精准空化 + 3000 rpm 涡旋循环"双核驱动，把传统升量级分散设备浓缩到一只 A4 桌面 footprint 内，实现 0.5 mL 样品、1 min 处理、140 nm 粒径的可重复结果。对于纳米材料、生物医药、导电油墨等“贵样品、小批量、快迭代"的研发场景，UH-50 不仅是一台超声仪，更是连接“克级实验"与“公斤级放大"的微量桥梁。

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