فرقة موحدة CNTs بالموجات فوق الصوتية
ولاستغلال الوظائف الاستثنائية للأنابيب النانوية الكربونية، يجب أن تكون مشتتة بشكل متجانس.
المشتتات بالموجات فوق الصوتية هي الأداة الأكثر شيوعا لتوزيع CNTs في تعليق المائية والمذيبات القائمة.
تكنولوجيا تفريق بالموجات فوق الصوتية يخلق طاقة القص عالية بما فيه الكفاية لتحقيق فصل كامل من CNTs دون الإضرار بها.
بالموجات فوق الصوتية تشتيت أنابيب الكربون النانوية
الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) لديها نسبة ارتفاع عالية جدا والمعرض كثافة منخفضة، فضلا عن مساحة سطح هائلة (عدة مئات من M2/g)، مما يعطيها خصائص فريدة من نوعها مثل قوة الشد عالية جدا، وصلابة، وصلابة والموصلية الكهربائية والحرارية عالية جدا. بسبب قوات فان دير والس، التي تجذب الأنابيب النانوية الكربونية الواحدة (CNTs) إلى بعضها البعض، يرتب CNTs عادة في حزم أو skeins. وتستند هذه القوى بين الجزيئية من الجذب على ظاهرة التراص السندات بين الأنابيب النانوية المجاورة المعروفة باسم التراص. وللحصول على الفائدة الكاملة من الأنابيب النانوية الكربونية، يجب فصل هذه التكتلات ويجب توزيع النفثالينات بالتساوي في تشتت متجانس. الموجات فوق الصوتية المكثفة يخلق التجويف الصوتي في السوائل. وبالتالي توليد الإجهاد القص المحلييكسر المجاميع CNT ويفرق لهم بشكل موحد في تعليق متجانسة. تخلق تقنية التشتت بالموجات فوق الصوتية طاقة القص العالية بما فيه الكفاية لتحقيق فصل كامل للنفثالينات دون الإضرار بها. حتى بالنسبة لسونيكيشن SWNTs الحساسة يتم تطبيقها بنجاح لفصل لهم بشكل فردي. الموجات فوق الصوتية يسلم فقط مستوى الإجهاد كافية لفصل المجاميع SWNT دون التسبب في الكثير من الكسر للأنابيب النانوية الفردية (هوانغ، Terentjev 2012).
- الـ CNTs أحادية التشتت
- توزيع متجانس
- كفاءة تشتت عالية
- تحميل اتّال اتّال عال
- لا يوجد تحلل CNT
- معالجة سريعة
- عملية مراقبة دقيقة
UIP2000hdT – 2kW ultrasonicator قوية لتشتت CNT
أنظمة الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتشتت CNT
Hielscher الفوق صوتيات لوازم معدات الموجات فوق الصوتية قوية وموثوق بها لتشتت كفاءة CNTs. ما إذا كنت بحاجة إلى إعداد عينات صغيرة CNT للتحليل وR&D أو لديك لتصنيع الكثير الصناعية الكبيرة من تشتت السائبة، مجموعة منتجات Hielscher يقدم نظام الموجات فوق الصوتية المثالي لمتطلباتك. من 50W بالموجات فوق الصوتية لمختبر يصل إلى 16kW وحدات الموجات فوق الصوتية الصناعية للتصنيع التجاري، وقد غطت Hielscher الفوق صوتيات لك.
لإنتاج تشتت أنبوب نانوي الكربون عالي الجودة ، يجب التحكم في معلمات العملية بشكل جيد. السعة ودرجة الحرارة والضغط ووقت الاحتفاظ هي المعلمات الأكثر أهمية لتوزيع CNT حتى. Hielscher 'sultrasonicators لا تسمح فقط للسيطرة الدقيقة على كل معلمة ، يتم تسجيل جميع معلمات العملية تلقائيا على بطاقة SD المتكاملة لأنظمة Hielscher الرقمية بالموجات فوق الصوتية. بروتوكول كل عملية سونيكيشن يساعد على ضمان نتائج قابلة للتكرار وجودة متسقة. عن طريق التحكم عن بعد المتصفح يمكن للمستخدم تشغيل ومراقبة الجهاز بالموجات فوق الصوتية دون أن يكون على موقع نظام الموجات فوق الصوتية.
منذ أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدران (SWNTs) والأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWNTs) وكذلك المتوسطة المائية أو المذيبات المختارة تتطلب كثافة معالجة محددة، فإن السعة بالموجات فوق الصوتية هي عامل رئيسي عندما يتعلق الأمر بالمنتج النهائي. Hielscher الفوق صوتيات’ المعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية يمكن أن توفر عالية جدا، فضلا عن السعة خفيفة جدا. إنشاء السعة المثالية لمتطلبات العملية الخاصة بك. حتى السعة تصل إلى 200μm يمكن تشغيلها بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7. لسعة أعلى حتى، سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية حسب الطلب متوفرة. قوة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.
عملائنا راضون عن المتانة المعلقة والموثوقية لأنظمة Hielscher بالموجات فوق الصوتية. التثبيت في مجالات التطبيقات الثقيلة، والبيئات الصعبة وتشغيل 24/7 ضمان معالجة فعالة واقتصادية. تكثيف عملية بالموجات فوق الصوتية يقلل من وقت المعالجة ويحقق نتائج أفضل، أي أعلى جودة، وارتفاع الغلة، والمنتجات المبتكرة.
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 00.5 إلى 1.5mL | زمالة المدمنين المجهولين | VialTweeter |
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
معالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة من مختبر إلى مقياس تجريبي وصناعي.
الأدب / المراجع
- Biver T.; Criscitiello F.; Di Francesco F.; Minichino M.; Swager T.; Pucci A. (2015): MWCNT/Perylene bisimide Water Dispersions for Miniaturized Temperature Sensors. RSC Advances 5: 2015. 65023–65029.
- Chiou K.; Byun S.; Kim J.; Huang J. (2018): Additive-free carbon nanotube dispersions, pastes, gels, and doughs in cresols. PNAS Vol. 115, No. 22, 2018. 5703–5708.
- Huang, Y.Y:; Terentjev E.M. (2012): Dispersion of Carbon Nanotubes: Mixing, Sonication, Stabilization, and Composite Properties. Polymers 2012, 4, 275-295.
- Krause B.; Mende M.; Petzold G.; Pötschke P. (2010): Characterization on carbon nanotubes’ dispersability using centrifugal sedimentation analysis in aqueous surfactant dispersions. Conference paper ANTEC 2010, Orlando, USA, May 16-20 2010.
- Paredes J.I.; Burghard M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length. Langmuir 2004, 20, 5149-5152.
- Santos A.; Amorim L.; Nunes J.P.; Rocha L.A.; Ferreira Silva A.; Viana J.C. (2019): A Comparative Study between Knocked-Down Aligned Carbon Nanotubes and Buckypaper-Based Strain Sensors. Materials 2019, 12, 2013.
- Szelag M. (2017): Mechano-Physical Properties and Microstructure of Carbon Nanotube Reinforced Cement Paste after Thermal Load. Nanomaterials 7(9), 2017. 267.
حقائق تستحق العلم
أنابيب الكربون النانوية
الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) هي جزء من فئة خاصة من مواد الكربون أحادية الأبعاد، وتظهر خصائص ميكانيكية وكهربائية وحرارية وبصرية استثنائية. وهي عنصر رئيسي يستخدم في تطوير وإنتاج المواد النانوية المتقدمة مثل المواد النانوية المركبة والبوليمرات المقوى وما إلى ذلك، وبالتالي فهي تستخدم في أحدث التكنولوجيات. تعرض النفثالينات النفثالينات قوة الشد العالية جداً، وخصائص النقل الحراري الفائقة، والفجوات المنخفضة النطاق، والاستقرار الكيميائي والفيزيائي الأمثل، مما يجعل الأنابيب النانوية مادة مضافة واعدة للمواد المتعددة.
وتبعاً لهيكلها، يتم تمييز النفثالينات في أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدران (SWNTs)، وأنابيب نانوية كربونية مزدوجة الجدران (DWCNTs)، وأنابيب نانوية كربونية متعددة الجدران(MWNTs).
SWNTs هي جوفاء، أنابيب أسطوانية طويلة مصنوعة من جدار الكربون واحد الذرة سميكة. يتم ترتيب ورقة الذرية من الكربونات في شعرية قرص العسل. في كثير من الأحيان، يتم مقارنتها من الناحية المفاهيمية إلى أوراق توالت المتابعة من الجرافيت طبقة واحدة أو الجرافين.
وتتكون النفثالينات من أنبوبين نانويتين أحاديي الجدار، أحدهما متداخل داخل الآخر.
MWNTs هي شكل CNT، حيث يتم تداخل العديد من الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدران داخل بعضها البعض. وبما أن قطرها يتراوح بين 3-30 نانومتر، وبما أنها يمكن أن تنمو عدة سم طويلة، يمكن أن تتراوح نسبة العرض إلى الارتفاع بين 10 و10 ملايين. بالمقارنة مع ألياف الكربون النانوية، MWNTs لديها هيكل جدار مختلف، وقطر خارجي أصغر، والداخلية جوفاء. عادة ما تستخدم الصناعية المتاحة المطبوعة من MWNTs هي على سبيل المثال Baytubes® C150P، Nanocyl® NC7000، Arkema Graphistrength® C100، والمستقبلالكربون CNT-MW.
توليف النفثاليناتيمكن إنتاج CNTs بواسطة طريقة التوليف القائمة على البلازما أو طريقة تبخر التفريغ القوسي، طريقة الاستئصال بالليزر، عملية التوليف الحراري، ترسب بخار كيميائي (CVD) أو ترسب بخار كيميائي معزز بالبلازما.
إضفاء الطابع الوظيفي على الـ CNTsلتحسين خصائص الأنابيب النانوية الكربونية وجعلها بذلك أكثر ملاءمة لتطبيق معين، غالباً ما تكون النفثالينات وظيفية، على سبيل المثال عن طريق إضافة حمض الكربوكسيليك (-COOH) أو مجموعات هيدروكسيل (-OH).
إضافات تفريق CNT
وهناك عدد قليل من المذيبات مثل الأحماض الفائقة، والسوائل الأيونية، وN-cyclohexyl-2-pyrrolidnone قادرة على إعداد تشتت عالية نسبيا من CNTs، في حين أن المذيبات الأكثر شيوعا للأنابيب النانوية، مثل N-ميثيل-2-بيرولدون (NMP)، ثنائي ميثيل فورمراميد (DMF)، و 1،2-dichrolobenzene، يمكن تفريق الأنابيب النانوية فقط بتركيزات منخفضة جدا (على سبيل المثال، عادة، عادة <00.02 wt٪ من CNTs ذات الجدران الواحدة). عوامل التشتت الأكثر شيوعا هي البولي فينيلبيرولودون (PVP)، الصوديوم Dodecyl البنزين سلفونات (SDBS)، تريتون 100، أو الصوديوم Dodecyl Sulfonate (SDS).
Cresols هي مجموعة من المواد الكيميائية الصناعية التي يمكن معالجة CNTs في تركيزات تصل إلى عشرات في المئة من الوزن، مما أدى إلى انتقال مستمر من التشتت المخفف، والمعجنات سميكة، والمواد الهلامية القائمة بذاتها إلى حالة غير مسبوقة مثل العجين، كما يزيد تحميل CNT. تعرض هذه الدول خصائص رولوجية ولزجة تشبه البوليمر ، والتي لا يمكن تحقيقها مع المذيبات الشائعة الأخرى ، مما يشير إلى أن الأنابيب النانوية مصنفة بالفعل ومنتشرة بدقة في الكريسول. يمكن إزالة الكريسول بعد المعالجة عن طريق التدفئة أو الغسيل ، دون تغيير سطح CNTs. [Chiou et al. 2018]
تطبيقات تشتت CNT
لاستخدام فوائد CNTs، يجب أن تكون مشتتة في سائل مثل البوليمرات، وتستخدم CNTs مشتتة بالتساوي لتصنيع البلاستيك موصل، يعرض الكريستال السائل، الثنائيات العضوية التي تنبعث منها الضوء، شاشات تعمل باللمس، يعرض مرنة، الخلايا الشمسية ، والأحبار الموصلة ، ومواد التحكم الثابتة ، بما في ذلك الأفلام والرغاوي والألياف والأقمشة ، والطلاء البوليمر والمواد اللاصقة ، والمواد المركبة البوليمر عالية الأداء مع قوة ميكانيكية استثنائية والمتانة ، والألياف المركبة البوليمر / CNT ، وكذلك مواد خفيفة الوزن ومانع الاستاتيكيه.