Mayelərdə birqatlı amorf karbonun (MAC) ultrasəslə dispersiyalaşdırılması
Birqatlı amorf karbon (MAC) müstəsna mexaniki möhkəmliyə, elastikliyə və keçiriciliyə malik yeni karbon əsaslı nanomaterialdır. Onun maye matrislərə inteqrasiyası yüksək performanslı kompozitlərdə, enerji saxlama sistemlərində, örtüklərdə və elektron materiallarda tətbiqlər üçün mühüm əhəmiyyət daşıyır. Lakin güclü van der Waals qarşılıqlı təsirləri və aqreqasiya meyli səbəbindən MAC-ın bərabər paylanmış və sabit dispersiyasını əldə etmək çətindir. Hielscher zond tipli sonikatorlarından istifadə etməklə ultrasəs dispersiyalaşdırılması MAC topalarını parçalamaq və maye fazalarda homogen paylanmanı təmin etmək üçün miqyası artırıla bilən və yüksək səmərəli həll təqdim edir.
MAC-ın dispersiyalaşdırılmasında çətinliklər
MAC son dərəcə nazik quruluşu və yüksək səth enerjisi səbəbindən maye mühitə daxil edildikdə təbii olaraq çoxqatlı yığınlar şəklində aqreqasiya edir. Ənənəvi qarışdırma və ya kəsilməyə əsaslanan üsullar çox vaxt MAC-ı effektiv şəkildə dispersiyalaşdıra bilmir və bu, aşağıdakılara səbəb olur:
- Kompozit materiallarda zəif homogenlik
- Aqlomerasiya nəticəsində mexaniki xassələrin zəifləməsi
- Prosesin miqyasını artırmaq imkanının məhdudluğu
Ultrasəs kavitasiyası müxtəlif həlledicilərdə, polimer matrislərdə və reaktiv tərkiblərdə dispersiyalaşdırılmış birqatlı MAC əldə etmək üçün zədələməyən, səmərəli və miqyası artırıla bilən üsul təqdim edir.
Ultrasəslə dispersiyalaşdırma: mexanizm və üstünlüklər
Zond tipli ultrasəs cihazları mayelərdə intensiv akustik kavitasiya yaradır və bu, lokal yüksək kəsilmə qüvvələrinə, mikroşırnaqların yaranmasına və zərbə dalğalarına səbəb olur. Bu ekstremal şərait MAC aqreqatlarını effektiv şəkildə parçalayır, nanovərəqlərin dolaşıqlığını açır və onları bərabər paylayır. Ultrasəslə dispersiyalaşdırmanın əsas üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir:
- Səmərəli eksfoliasiya: Çoxqatlı MAC-ı birqatlı təbəqələrə çevirir
- Yüksək sabitlik: Səthi aktiv maddə ilə həlledici arasındakı qarşılıqlı təsirləri optimallaşdıraraq təkrar aqreqasiyanın qarşısını alır
- Prosesin miqyasının artırılması: Laboratoriya miqyaslı tədqiqatlar, pilot istehsal və tammiqyaslı sənaye istehsalı üçün uyğundur
- Nəzarət olunan emal: Tənzimlənən parametrlər (amplituda, vaxt, təzyiq, temperatur) konkret tətbiqlər üçün optimallaşdırmaya imkan verir
Hielscher zond tipli sonikatorları: MAC-ın dispersiyalaşdırılması üçün miqyası artırıla bilən həllər
Hielscher Ultrasonics kiçik laboratoriya nümunələrindən genişmiqyaslı sənaye axındaxili proseslərinədək MAC-ın dispersiyalaşdırılmasının bütün səviyyələrinə uyğun ən müasir ultrasəs prosessorları təqdim edir. Onların modul və fərdi tələblərə uyğunlaşdırıla bilən sistemləri misilsiz dəqiqlik və səmərəlilik təmin edir.
Karbon nanohissəciklərinin homogen dispersiyalaşdırılması üçün UP400St ultrasəs cihazı
Laboratoriya miqyasında MAC-ın dispersiyalaşdırılması
Tədqiqat və işlənib hazırlanma üçün Hielscher şirkətinin UP200Ht (200W) və UP400St (400W) sonikator modelləri dispersiyalaşdırma parametrlərinə dəqiq nəzarət təmin edir. Bu ultrasəs cihazları aşağıdakılara imkan verir:
- Həyata keçirilmə imkanlarının sürətli tədqiqi üçün kiçik partiyaların emalı
- İdeal amplitudanın və emal müddətinin müəyyən edilməsi üçün parametrlərin optimallaşdırılması
- Tərkibin təkmilləşdirilməsi üçün nəticələrin təkrarlana bilməsi
Pilot və orta miqyaslı istehsal
Pilot miqyaslı və ya kiçik sənaye istehsalı üçün UIP1000hdT (1kW) və UIP2000hdT (2kW) dispersiya keyfiyyətinə incə tənzimlənən nəzarəti qorumaqla artırılmış güc təmin edir. Onların xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:
- Daha yüksək emal məhsuldarlığı üçün fasiləsiz emal
- Axındaxili dispersiyalaşdırmaya imkan verən axın hüceyrəli reaktorlar
- Təzyiq altında işləyə bilən axın hüceyrələri yüksəldilmiş təzyiqdə emala imkan verir
Sənaye miqyasında axındaxili dispersiyalaşdırma
Böyük həcmdə MAC dispersiyalaşdırılması üçün Hielscher şirkətinin UIP4000hdT, UIP6000hdT və UIP16000hdT seriyaları (hər qurğu üçün 4kW–16kW) fasiləsiz axındaxili dispersiyalaşdırmanı asanlaşdıraraq sənaye səviyyəsində səmərəliliyi və nəticələrin təkrarlana bilməsini təmin edir. Üstünlüklərə aşağıdakılar daxildir:
- Yüksək emal gücü: Genişmiqyaslı kompozit və örtük istehsalı üçün nəzərdə tutulub
- Miqyası artırıla bilən modul konstruksiya: Bir neçə qurğu paralel işlədilə bilər
- Prosesin avtomatlaşdırılması: Real vaxt rejimində monitorinq üçün sensorlar və idarəetmə sistemləri ilə inteqrasiya
Birqatlı amorf karbonun optimal dispersiyasını necə əldə edə bilərəm?
Ən yüksək dispersiya keyfiyyətini əldə etmək üçün əsas emal parametrləri optimallaşdırılmalıdır:
Hielscher zond tipli sonikatorlarından istifadə etməklə ultrasəs dispersiyalaşdırılması mayelərdə birqatlı amorf karbonun emalı üçün sınaqdan çıxmış, miqyası artırıla bilən və yüksək səmərəli üsuldur. İstər kiçik laboratoriya miqyasında, istərsə də tam sənaye istehsalında Hielscher sonikatorları homogen, sabit dispersiyalar təmin edərək birqatlı amorf karbonun (MAC) yeni nəsil yüksək performanslı kompozitlər, keçirici örtüklər və nanomateriallarla təkmilləşdirilmiş məhsullar üçün bütün potensialını üzə çıxarır.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü haqqında təsəvvür yaradır:
| Partiyanın həcmi | Axın sərfi | 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 | UIP16000hdT |
| n.a. | daha yüksək | Bu cihazlardan ibarət klaster: UIP16000hdT |
- yüksək səmərəlilik
- ən müasir texnologiya
- etibarlılıq və möhkəmlik
- tənzimlənən, dəqiq proses nəzarəti
- partiya üzrə və axındaxili emal
- istənilən həcm üçün
- intellektual proqram təminatı
- ağıllı funksiyalar (məsələn, proqramlaşdırıla bilmə, məlumatların qeydə alınması, uzaqdan idarəetmə)
- asan və təhlükəsiz istismar
- az texniki xidmət tələbi
- CIP (yerində təmizləmə)
Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniya istehsalı keyfiyyət
Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və dizayn standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan istismar ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə rahat inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları sərt şəraitin və yüksək tələblər qoyan mühitlərin öhdəsindən asanlıqla gəlir.
Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiya və istifadə rahatlığı ilə seçilən yüksək performanslı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE tələblərinə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərini ödəyir.
Sənaye sonikatoru UIP16000hdT yüksək emal məhsuldarlığı ilə nanodispersiyalar üçün
Ədəbiyyat / İstinadlar
- SOP – Ultrasonic Dispersion of Multi-Walled Carbon-Nanotubes using the UP400ST Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
Tez-tez verilən suallar
Birqatlı amorf karbon nədir?
Birqatlı amorf karbon (MAC) adətən kimyəvi buxar çökdürməsi (CVD) və ya digər nazik təbəqə çökdürmə üsulları ilə sintez olunan, bir atom qalınlığında qeyri-kristal karbon formasıdır. Yaxşı nizamlanmış altıbucaqlı qəfəsə malik qrafendən fərqli olaraq, MAC-da uzaq məsafəli atom nizamı yoxdur və o, atom miqyasında nizamsız, lakin bərabər quruluş nümayiş etdirir.
Amorf karbon nədir?
Amorf karbon (a-C) uzaq məsafəli dövri atom nizamının olmaması ilə xarakterizə olunan qeyri-kristal karbon allotropudur. O, sp² (qrafit tipli) və sp³ (almazabənzər) hibridləşmiş karbon atomlarının qarışığını ehtiva edir və xassələri çökdürmə üsulundan və hidrogen miqdarından asılı olaraq dəyişir. Növlərinə hidrogenləşdirilmiş amorf karbon (a-C:H), tetraedrik amorf karbon (ta-C) və almazabənzər karbon (DLC) daxildir.
Birqatlı amorf karbon həcmli material şəklində mövcuddurmu?
Xeyr, birqatlı amorf karbon ikiölçülü təbiətinə görə həcmli material şəklində mövcud deyil. O, altlıqlar üzərində son dərəcə nazik təbəqə kimi sintez olunur və qrafit və ya almaz kimi böyük miqdarda, özünüdaşıyan həcmli material şəklində istehsal edilə bilməz.
Amorf karbon ilə kristal karbon arasındakı fərq nədir?
Əsas fərq atomların düzülüşündədir. Kristal karbon (məsələn, qrafit, almaz) dəqiq müəyyənləşmiş dövri qəfəsə malikdir, amorf karbonda isə uzaq məsafəli nizam yoxdur. Bu struktur fərqi elektron, mexaniki və optik xassələrə təsir edir – kristal formalar anizotropiya və fərqli enerji zonası strukturları nümayiş etdirir, amorf karbon isə izotrop xassələrə və dəyişkən elektrik keçiriciliyinə malikdir.
Karbonun hansı formaları var?
Karbon bir neçə allotrop şəklində mövcuddur, o cümlədən:
- Kristal formalar: Almaz, qrafit, qrafen, karbon nanoboruları (CNTs), fullerenlər (məsələn, C₆₀).
- Amorf formalar: Ağac kömürü, his, texniki karbon, şüşəvari karbon, almazabənzər karbon (DLC), birqatlı amorf karbon (MAC).
- Hibrid nanostrukturlar: Nanoalmazlar, soğanvari karbon strukturları, karbon aeroqelləri və nanokarbon-metal hibridləri kimi kompozitlər.
Hər forma materialşünaslıq, elektronika və enerji saxlama sahələrindəki tətbiqlər üçün əhəmiyyətli olan fərqli fiziki-kimyəvi xassələr nümayiş etdirir.
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorlarını laboratoriya ölçüsündən başlayaraq sənaye ölçüsünədək istehsal edir.