3D çap üçün yararlı mürəkkəblərdə karbon nanoborularının dispersləşdirilməsi

CNT-lərin 3D çap üçün yararlı mürəkkəblərdə bərabər dispersləşdirilməsi mürəkkəbin xassələrini yaxşılaşdıra və müxtəlif sahələrdə yeni tətbiqlərə imkan yarada bilər. Zond tipli ultrasəslə emal polimerlərdə CNT-lərin sabit nanosuspenziyalarını hazırlamaq üçün yüksək dərəcədə etibarlı dispersləşdirmə üsuludur.

Ultrasəslə emal sayəsində polimerlərdə CNT-lərin səmərəli və sabit dispersləşdirilməsi

Karbon nanoboruları (CNT-lər) özünəməxsus xassələrinə görə müxtəlif tətbiqlər üçün çox vaxt silisium yağlarında dispersləşdirilir. CNT-lərin silisium yağlarında dispersləşdirilməsi alınan materialların mexaniki, istilik və elektrik xassələrini yaxşılaşdıra bilər. Belə tətbiqlərdən biri keçirici, 3D çap üçün yararlı mürəkkəblər üçün CNT qatılmış polimerlərin hazırlanmasıdır; məsələn, taxılan taktil sensorların, pasiyentə uyğun toxuma regenerasiyası karkaslarının və elastik ECG və EEG elektrodlarının bioloji əsaslı additiv istehsalı üçün.
Bundan əlavə, silisium yağlarında dispersləşdirilmiş CNT-lər elastik ekranlar və sensorlar kimi elektron cihazlarda keçirici mürəkkəblər kimi istifadə edilə bilər. CNT-lər elektrik cərəyanının axmasına imkan verən keçirici yollar rolunu oynayır.

Karbon nanoborularının (CNTs) polimerlərdə dispersləşdirilməsi UIP1000hdT kimi ultrasəs zondlarının tipik tətbiq sahəsidir. Ultrasəs dispersatorları CNTs-in həlledicilərdə və polimerlərdə, məsələn, 3D çap üçün yararlı mürəkkəblərin hazırlanması zamanı bərabər paylanmasını təmin edir.

Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları nanodispersiyaların, məsələn, additiv istehsal üçün keçirici, 3D çap üçün yararlı nanomürəkkəblərin istehsalı üçün etibarlı və yüksək səmərəli axın xəttində qarışdırma sistemləridir.

Sənayedə axın xəttində dispersləşdirmə üçün sənaye güclü ultrasəs sistemi: yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları polimerlərdə CNT-lər kimi nanodispersiyaların istehsalı üçün etibarlı və yüksək səmərəli axın xəttində qarışdırma sistemləridir.

CNT/polimer sistemlərinin ultrasəslə dispersləşdirilməsinin üstünlükləri

Ultrasəslə emal bir sıra üstünlüklərə malik çox səmərəli dispersləşdirmə üsuludur. Karbon nanoborularının (CNT-lərin) polimerlərdə ultrasəslə dispersləşdirilməsinin üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir:

Təkmilləşdirilmiş dispersləşdirmə: Ultrasəs enerjisi CNT aqlomeratlarını effektiv şəkildə parçalaya və onların polimerlərdə bərabər dispersləşməsinə kömək edə bilər. Nəticədə mexaniki xassələri, elektrik keçiriciliyi və istilik keçiriciliyi yaxşılaşmış homogen qarışıq alınır.

Dəqiq nəzarət: Ultrasəs enerjisi dispersləşdirmə prosesinə, məsələn, dispersləşmə dərəcəsinə və CNT-lərin ölçüsünə daha yaxşı nəzarət etməyə imkan verir. Bu, alınan nanokompozit materialın arzu olunan xassələrinə nail olmağa kömək edə bilər.

Emal müddətinin azaldılması: Ultrasəslə dispersləşdirmə maqnitlə qarışdırma və ya istilik tətbiq edilmədən ultrasəslə emal kimi digər dispersləşdirmə üsulları ilə müqayisədə emal müddətini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Bu, prosesin səmərəliliyini və miqyasının artırılması imkanını yaxşılaşdıra bilər.

Çoxfunksiyalılıq: Ultrasəs dispersləşdiriciləri nanosferalar (məsələn, nanoölçülü silisium dioksid), nanoborular (SWNT, MWNT), qrafen və ya borphene kimi nanotəbəqələr, funksionallaşdırılmış nanomateriallar, eləcə də nüvə–qabıq quruluşlu nanohissəciklər daxil olmaqla istənilən növ nanohissəciyi emal edə bilər. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları yüksək bərk maddə yüklənmələri ilə işləyə bilir və istənilən həlledici və maye ilə uyğundur.

İqtisadi səmərəlilik: Ultrasəs dispersləşdiriciləri dəyirmanlar və digər dispersləşdirmə üsulları ilə müqayisədə nisbətən ucuz qarışdırma avadanlığıdır. Bundan əlavə, ultrasəs prosessorları çox möhkəmdir, çox az texniki xidmət tələb edir və enerji baxımından çox səmərəlidir.

Partiya üzrə və axın xəttində emal: Ultrasəslə dispersləşdirmə partiya üzrə və ya fasiləsiz axın rejimində aparıla bilər.

Asan istifadə: Ultrasəs zondlarından istifadə sadə və təhlükəsizdir. Hielscher rəqəmsal ultrasəs cihazları proqramlaşdırıla və uzaqdan idarə oluna bilir. Məlumatların avtomatik qeydə alınması keyfiyyət standartlarının qorunmasına kömək edir.

Xətti miqyas artırılması: Ultrasəslə dispersləşdirmə proseslərinin miqyası tam xətti şəkildə istənilən ölçüyə qədər artırıla bilər; bu da ultrasəslə emalı sənaye istehsalı üçün həm yüksək səmərəli, həm də praktik hazırlama üsuluna çevirir.

Ekoloji uyğunluq: Ultrasəslə dispersləşdirmə zərərli həlledicilərin və ya kimyəvi maddələrin istifadəsindən yayınmağa və ya onların istifadəsini azaltmağa imkan verən yaşıl və ekoloji cəhətdən uyğun üsuldur; bu da onu sənaye tətbiqləri üçün daha təhlükəsiz və dayanıqlı seçimə çevirir.

Axın xəttində həll etmə prosesləri üçün sənaye ultrasəs sistemi.

Axın xəttində həll etmə prosesləri, məsələn, karbon nanoborularının polimer formulalarında bərabər dispersləşdirilməsi üçün sənaye ultrasəs sistemi.

Bu videoda qazla üfürülə bilən şkafda axın xəttində işləmək üçün 2 kilovat gücündə ultrasəs sistemini göstəririk. Hielscher kimya, əczaçılıq, kosmetika sənayesi, neft-kimya prosesləri, eləcə də həlledici əsaslı ekstraksiya prosesləri daxil olmaqla demək olar ki, bütün sənaye sahələrinə ultrasəs avadanlığı təchiz edir. Qazla üfürülə bilən bu paslanmayan polad şkaf təhlükəli zonalarda işləmək üçün nəzərdə tutulub. Bu məqsədlə müştəri alışan qazların və ya buxarların şkafa daxil olmasının qarşısını almaq üçün hermetik şkafı azot və ya təmiz hava ilə üfürə bilər.

CNT/PDMS kompozitlərinin ultrasəslə istehsalı üçün ümumi protokol

Ultrasəslə emal çoxsaylı nanoölçülü materialların polimerlərdə dispersləşdirilməsi üçün istifadə olunur. Xüsusi və geniş istifadə olunan tətbiqlərdən biri karbon nanoborularının (CNT-lərin) zond tipli ultrasəslə emal vasitəsilə dimetilpolisiloksanda (PDMS) dispersləşdirilməsidir. CNT-ləri PDMS matrisində dispersləşdirmək üçün güclü ultrasəsdən və onun yaratdığı akustik kavitasiyanın təsirlərindən istifadə edilərək dolaşmış nanoborular bir-birindən ayrılır və nanosuspenziyada bərabər qarışdırılır. Zond tipli ultrasəslə emal aqlomerasiya olunmuş CNT-ləri effektiv şəkildə parçalaya və dispersləşdirə bilən güclü kavitasiya qüvvələri yaratmaq qabiliyyəti sayəsində CNT-lərin dispersləşdirilməsi üçün güclü üsuldur.
Ultrasəslə dispersləşdirmə xüsusi ilkin və ya sonrakı emal tələb etməyən sadə emal mərhələsidir. Ultrasəs avadanlığının özü təhlükəsizdir və istifadəsi asandır.
Zond tipli ultrasəslə emal vasitəsilə dispersləşdirmə prosesi adətən aşağıdakı mərhələləri əhatə edir:

CNT-PDMS qarışığının hazırlanması: Əvvəlcədən müəyyən edilmiş miqdarda CNT PDMS matrisinə əlavə edilir və mexaniki qarışdırıcı ilə ilkin qarışdırılır. Maraqlıdır ki, CNT-ləri əvvəlcədən həlledicidə dispersləşdirməklə elektrik keçiriciliyini artırmaq mümkün ola bilər. Ən yaxşı nəticələr tetrahidrofuran (THF), aseton və ya xloroformla əldə edilir (ən yaxşı nəticələrə görə sıralanıb).
Zond tipli ultrasəslə emal: Qarışıq adətən təqribən 20 kHz tezlikli ultrasəs dalğaları yaradan yüksək intensivlikli ultrasəs zondu ilə zond tipli ultrasəslə emala məruz qoyulur. Həcmdən və formuladan asılı olaraq, CNT-lərin tam dispersləşməsini təmin etmək üçün ultrasəslə emal adətən bir neçə dəqiqə aparılır.
Dispersləşmənin izlənməsi: CNT-lərin dispersləşməsi skanedici elektron mikroskopiyası (SEM), transmissiya elektron mikroskopiyası (TEM) və ya UV-Vis spektroskopiyası kimi üsullarla izlənir. Bu üsullar CNT-lərin PDMS matrisi daxilində paylanmasını görüntüləmək və CNT-lərin bərabər dispersləşdiyini təmin etmək üçün istifadə edilə bilər.

Yekun olaraq, zond tipli ultrasəslə emal aqlomerasiya olunmuş CNT-ləri effektiv şəkildə parçalaya və dispersləşdirə bilən güclü kavitasiya qüvvələri yaratmaq qabiliyyəti sayəsində CNT-lərin PDMS kimi polimerlərdə dispersləşdirilməsi üçün güclü üsuldur.

Dispersləşdirmə və qarışdırma tətbiqləri üçün ultrasəs homogenizatoru

Ultrasəs homogenizatoru UIP1000hdT

CNT/polimer kompozitlərinin ultrasəslə hazırlanmasına dair nümunə tədqiqatları

Nanoboruların və digər karbon əsaslı nanomaterialların zond tipli ultrasəslə dispersləşdirilməsi geniş şəkildə tədqiq edilmiş və sonradan sənaye istehsalına tətbiq olunmuşdur. Aşağıda nanoboruların ultrasəslə dispersləşdirilməsinin müstəsna səmərəliliyini nümayiş etdirən bir neçə elmi tədqiqatı təqdim edirik.

Taxılan sensorlar üçün CNT-lərin PDMS-də ultrasəslə dispersləşdirilməsi

Del Bosque və həmmüəllifləri (2022) CNT-lərin dispersləşdirilməsində üçvallı üyütmənin və ultrasəslə emalın effektivliyini müqayisə etmişlər. Nanohissəciklərin polimer matrisində dispersləşdirilməsi prosedurunun təhlili göstərir ki, kavitasiya qüvvələrinin yaratdığı daha homogen CNT paylanması sayəsində ultrasəslə emal üsulu üçvallı üyütmə ilə müqayisədə daha yüksək elektrik həssaslığı təmin edir. Müxtəlif CNT yüklənmələri sınaqdan keçirildikdə CNT-PDMS sisteminin perkolyasiya həddinin, yəni sistemin elektrik keçirici olduğu kritik CNT miqdarının 0,4 wt% CNT olduğu müəyyən edilmişdir. Çoxdivarlı karbon nanoboruları (MWCNT-lər) Hielscher ultrasəs cihazı UP400ST (soldakı şəklə baxın) ilə 0,5 impuls dövrlərində və 50 % amplitudada 2h müddətində ultrasəslə dispersləşdirilmişdir. Ultrasəslə dispersləşdirmənin emal müddəti ərzində təsirləri aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.
Bu təhlilə əsasən, taxılan sensorların hazırlanması üçün optimal şərait ultrasəslə emal prosesi vasitəsilə 0,4 wt.% CNT olaraq seçilmişdir. Bu baxımdan, ardıcıl yüklənmə dövrlərində elektrik reaksiyasının təhlili hazırlanmış sensorların yüksək davamlılığını göstərmişdir; 2%, 5% və 10% deformasiya zamanı heç bir zədələnmə müşahidə edilməmişdir ki, bu da həmin sensorları orta səviyyəli deformasiyanın izlənməsi üçün etibarlı edir.

Karbon nanoborularının ultrasəslə dispersləşdirilməsi nanoboruların dimetilpolisiloksan (PDMS) kimi polimer matrislərində bərabər paylanmasını təmin etmək üçün yüksək səmərəlidir

Müxtəlif ultrasəslə emal müddətlərində UP400St ultrasəs cihazından istifadə etməklə MWCNT-lərin PDMS-də ultrasəslə dispersləşdirilməsi.
(Tədqiqat və şəkil: ©del Bosque və həmmüəllifləri, 2022)

CNT/polimer nanokompozitləri üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs dispersləşdirmə avadanlığı

Hielscher Ultrasonics laboratoriyada, masaüstü miqyasda və sənayedə yüksək tələblər qoyulan dispersləşdirmə tətbiqləri üçün yüksək güclü ultrasəs zondları istehsal edir. Hielscher Ultrasonics dispersləşdiriciləri nanomaterialların həlledicilərdə, polimerlərdə və kompozitlərdə səmərəli və dəqiq homogenləşdirilməsini və dispersləşdirilməsini təmin edir.
Qabaqcıl ultrasəs texnologiyası sayəsində bu dispersləşdiricilər hissəcik ölçülərinin bərabər paylanmasına, sabit dispersiyalara və/və ya nanohissəciklərin funksionallaşdırılmasına nail olmaq üçün sürətli və asan həll təklif edir.
Emal müddətini azaltmaq və enerji sərfiyyatını minimuma endirməklə ultrasəs zondlu dispersləşdiricilər müxtəlif sənaye sahələrindəki müəssisələrin məhsuldarlığını artıra və əməliyyat xərclərini azalda bilər.
Hielscher ultrasəs cihazları müxtəlif zond ölçüləri, amplituda gücləndirici hornlar, güc səviyyələri və axın kameraları üçün seçimlərlə xüsusi tələblərə uyğunlaşdırıla bilər; bu da onları çoxfunksiyalı və müxtəlif nanoformulalara və həcmlərə uyğunlaşa bilən edir.
Ümumilikdə, ultrasəs zondlu dispersləşdiricilər nanomaterialların emalı üzrə iş proseslərini optimallaşdırmaq və sabit, etibarlı nəticələr əldə etmək istəyən laboratoriyalar və sənaye müəssisələri üçün əla investisiyadır.

Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniya istehsalı keyfiyyət

Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və layihələndirmə standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan istifadə ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə rahat inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları ağır şəraitdə və yüksək tələblər qoyulan mühitlərdə etibarlı işləyir.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiyaya və istifadə rahatlığına malik yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE tələblərinə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü barədə məlumat verir:

Partiyanın həcmi	Axın sürəti	Tövsiyə olunan cihazlar
0,5–1,5mL	n.a.	VialTweeter
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
10–2000mL	20–400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1–20L	0,2–4L/min	UIP2000hdT
10–100L	2–10L/min	UIP4000hdT
15–150L	3–15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10–100L/min	UIP16000
n.a.	daha yüksək	cihazlar klasteri: UIP16000

Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!

Karbon nanoborularının ultrasəslə dispersləşdirilməsi: Hielscher UP400S (400W) ultrasonikatoru karbon nanoborularını sürətlə və səmərəli şəkildə dispersləşdirir və dolaşıqlarını açaraq ayrı-ayrı nanoborulara ayırır.

Yüksək kəsmə qüvvəli ultrasəs homogenizatorları laboratoriya, masaüstü, pilot və sənaye emalında istifadə olunur.

Hielscher Ultrasonics laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma tətbiqləri, dispersləşdirmə, emulsiya hazırlama və ekstraksiya üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.

Əlaqəli mövzular

Yüksək güclü ultrasəs zondlarından istifadə etməklə nanodispersiyaların hazırlanması üçün sənaye qarışdırma reaktoru.

Sənaye emalı, məsələn, additiv istehsal üçün 3D çap üçün yararlı mürəkkəblər hazırlamaq məqsədilə CNT-lərin və digər nanodoldurucuların polimerlərə daxil edilməsi üçün ultrasəs partiya reaktoru.

Ədəbiyyat / İstinadlar

del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
Kim, J., Hwang, JY., Hwang, H. et al. (2018): Simple and cost-effective method of highly conductive and elastic carbon nanotube/polydimethylsiloxane composite for wearable electronics. Scientific Reports 8, 1375 (2018).
Lima, Márcio; Andrade, Mônica; Skákalová, Viera; Bergmann, Carlos; Roth, Siegmar (2007): Dynamic percolation of carbon nanotubes in liquid medium. Journal of Materials Chemistry 17, 2007. 4846-4853.
Shar, A., Glass, P., Park, S. H., Joung, D. (2023): 3D Printable One-Part Carbon Nanotube-Elastomer Ink for Health Monitoring Applications. Advanced Functional Materials 33, 2023.

Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs texnologiyası! Hielscher şirkətinin məhsul çeşidi kompakt laboratoriya ultrasəs cihazından masaüstü qurğulara və tam sənaye ultrasəs sistemlərinə qədər bütün spektri əhatə edir.

Hielscher Ultrasonics yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorlarını laboratoriya ölçüsündən sənaye ölçüsünədək istehsal edir.