Gücləndirilmiş Kompozitlərin Ultrasəs Formulyasiyası
- Kompozitlər əhəmiyyətli dərəcədə artırılmış termosabitlik, elastik modul, dartılma gücü, qırılma gücü kimi unikal material xüsusiyyətləri göstərir və buna görə də manifold məhsullarının istehsalında geniş istifadə olunur.
- Sonikasiyanın yüksək dispersli CNT, qrafen və s. ilə yüksək keyfiyyətli nanokompozitlər istehsal etdiyi sübut edilmişdir.
- Gücləndirilmiş kompozitlərin hazırlanması üçün ultrasəs avadanlıqları sənaye miqyasında mövcuddur.
nanokompozitlər
Nanokompozitlər mexaniki, elektrik, termal, optik, elektrokimyəvi və/və ya katalitik xüsusiyyətləri ilə üstündür.
Möhkəmləndirici fazanın son dərəcə yüksək səthə nisbətinə və/və ya olduqca yüksək aspekt nisbətinə görə nanokompozitlər adi kompozitlərdən əhəmiyyətli dərəcədə daha yüksək performans göstərirlər. Sferik silisium kimi nano hissəciklər, aşınmış qrafen və ya gil kimi mineral təbəqələr və ya karbon nanoborucuqları və ya elektrospun lifləri kimi nano liflər gücləndirmək üçün tez-tez istifadə olunur.
Məsələn, elektrik və istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırmaq üçün karbon nanoborular əlavə edilir, nano silisium mexaniki, istilik və suya davamlılıq xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur. Nanohissəciklərin digər növləri təkmilləşdirilmiş optik xüsusiyyətlər, dielektrik xüsusiyyətlər, istilik müqaviməti və ya sərtlik, möhkəmlik və korroziyaya və zədələrə qarşı müqavimət kimi mexaniki xüsusiyyətlər verir.
Ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış nanokompozitlər üçün nümunələr:
- vinil ester matrisində karbon nanoborular (CNT).
- Nikel metal matrisində CNTs / karbon soğanı / nano almazlar
- Maqnezium ərintisi matrisində CNT-lər
- Polivinil spirti (PVA) matrisində CNT-lər
- epoksi qatran matrisində çoxdivarlı karbon nanoboru (MWCNT) (təmizləyici vasitə kimi metil tetrahidroftalik anhidriddən (MTHPA) istifadə etməklə)
- poli(vinil spirt) (PVA) matrisində qrafen oksidi
- Maqnezium matrisində SiC nanohissəcikləri
- polistirol matrisində nano silisium (Aerosil).
- çevik poliuretan (PU) matrisində maqnit dəmir oksidi
- qrafit/poli(vinilxlorid) içində nikel oksidi
- poli-laktik-ko-qlikolik turşu (PLGA) matrisində titaniya nanohissəcikləri
- Poli-laktik-ko-qlikolik turşu (PLGA) matrisində nanohidroksiapatit
Ultrasonik dispersiya
Ultrasəs proses parametrləri tam olaraq idarə oluna və materialın tərkibinə və istənilən çıxış keyfiyyətinə optimal şəkildə uyğunlaşdırıla bilər. Ultrasonik dispersiya CNT və ya qrafen kimi nanohissəcikləri nanokompozitlərə daxil etmək üçün tövsiyə olunan texnikadır. Uzun müddət elmi səviyyədə sınaqdan keçirilmiş və bir çox sənaye istehsalı zavodunda tətbiq edilmiş, nanokompozitlərin ultrasəs dispersiyası və formalaşdırılması yaxşı qurulmuş bir üsuldur. Hielscher-in nano materialların ultrasəs emalı üzrə uzun təcrübəsi dərin konsaltinq, uyğun bir ultrasəs quraşdırma tövsiyəsi və prosesin inkişafı və optimallaşdırılması zamanı yardımı təmin edir.
Əsasən, gücləndirici nanohissəciklər emal zamanı matrisə səpələnir. Əlavə edilmiş nano materialın çəki faizi (kütləvi payı) aşağı miqyasda, məsələn, 0,5% -dən 5% -ə qədər, çünki sonikasiya ilə əldə edilən vahid dispersiya gücləndirici dolduruculara qənaət etməyə və daha yüksək möhkəmləndirmə performansına imkan verir.
İstehsalda ultrasəsin tipik tətbiqi nanohissəcik-qatran kompozitinin hazırlanmasıdır. CNT ilə gücləndirilmiş vinil ester istehsal etmək üçün sonikasiya CNT-ləri dağıtmaq və funksionallaşdırmaq üçün istifadə olunur. Bu CNT-vinil esterləri gücləndirilmiş elektrik və mexaniki xassələri ilə xarakterizə olunur.
CNT-lərin dağılması haqqında daha çox oxumaq üçün bura klikləyin!
qrafen
Qrafen müstəsna fiziki xüsusiyyətlər, yüksək aspekt nisbəti və aşağı sıxlıq təklif edir. Yüngül, yüksək güclü polimerlər əldə etmək üçün qrafen və qrafen oksidi kompozit matrisə birləşdirilir. Mexanik möhkəmləndirməyə nail olmaq üçün qrafen təbəqələr/trombositlər çox incə dispers olmalıdır, çünki yığılmış qrafen təbəqələr gücləndirici effekti kəskin şəkildə məhdudlaşdırır.
Elmi araşdırmalar göstərdi ki, təkmilləşmənin böyüklüyü əsasən matrisdəki qrafen təbəqələrinin dispersiya dərəcəsindən asılıdır. Yalnız homojen dağılmış qrafen istənilən effekti verir. Güclü hidrofobikliyi və van der Waals cazibəsinə görə, qrafen zəif qarşılıqlı təsir göstərən monolaylı təbəqələrin lopalarına yığılmağa və yığılmağa meyllidir.
Ümumi dispersiya üsulları çox vaxt homojen, zədələnməmiş qrafen dispersiyaları yarada bilməsə də, yüksək güclü ultrasəs cihazları yüksək keyfiyyətli qrafen dispersiyaları istehsal edir. Hielscher-in ultrasəs aparatları təmiz qrafen, qrafen oksidi və azaldılmış qrafen oksidi aşağıdan yüksək konsentrasiyaya və kiçikdən böyük həcmə qədər problemsiz idarə edir. Ümumi istifadə edilən həlledici N-metil-2-pirolidondur (NMP), lakin yüksək güclü ultrasəs ilə qrafen hətta aseton, xloroform, IPA və sikloheksanon kimi zəif, aşağı qaynama nöqtəsi həlledicilərdə səpələnə bilər.
Qrafenin kütləvi aşındırılması haqqında daha çox oxumaq üçün buraya klikləyin!
Karbon Nanoborular və Digər Nano Materiallar
Güc ultrasəsinin karbon nanoborucuqları (CNTs), SWNTs, MWNTs, fullerenlər, silisium (SiO) daxil olmaqla müxtəlif nano materialların incə ölçülü dispersiyaları ilə nəticələndiyi sübut edilmişdir.2), titan dioksid (TiO2), gümüş (Ag), sink oksidi (ZnO), nanofibrilyasiya olunmuş sellüloza və bir çox başqaları. Ümumiyyətlə, sonikasiya adi disperserlərdən üstündür və unikal nəticələr əldə edə bilər.
Nanohissəciklərin frezelenmesi və dağıdılması ilə yanaşı, ultrasəs yağıntısı (aşağıdan yuxarı sintez) vasitəsilə nanohissəciklərin sintezi ilə əla nəticələr əldə edilir. Müşahidə edilmişdir ki, hissəcik ölçüsü, məsələn, ultrasəslə sintez edilmiş maqnetit, natrium sink molibdat və başqaları, ənənəvi üsulla əldə edilənlərlə müqayisədə daha aşağıdır. Daha aşağı ölçü, ultrasəs kavitasiyasının yaratdığı kəsmə və turbulentlik səbəbindən gücləndirilmiş nüvələşmə dərəcəsi və daha yaxşı qarışdırma nümunələri ilə əlaqələndirilir.
Ultrasonik aşağıdan yuxarı yağıntılar haqqında daha çox öyrənmək üçün buraya klikləyin!
Ultrasəs hissəciklərinin funksionallaşdırılması
Ölçüsü azaldıqca hissəciklərin xüsusi səthi artır. Xüsusilə nanotexnologiyada material xüsusiyyətlərinin ifadəsi hissəciyin genişlənmiş səth sahəsi ilə əhəmiyyətli dərəcədə artır. Səth sahəsi ultrasəs olaraq artırıla və hissəcik səthinə müvafiq funksional molekulları əlavə etməklə dəyişdirilə bilər. Nano materialların tətbiqi və istifadəsi ilə əlaqədar olaraq, səth xüsusiyyətləri hissəcik nüvəsinin xüsusiyyətləri qədər vacibdir.
Ultrasonik olaraq funksionallaşdırılmış hissəciklər polimerlərdə, kompozitlərdə geniş istifadə olunur & biokompozitlər, nano-mayelər, yığılmış cihazlar, nanomedicilər və s. Hissəciklərin funksionallaşdırılması ilə sabitlik, möhkəmlik kimi xüsusiyyətlər & sərtlik, həllolma, polidisperslik, flüoresanlıq, maqnetizm, superparamaqnetizm, optik udma, yüksək elektron sıxlığı, fotolüminissensiya və s. kəskin şəkildə təkmilləşdirilmişdir.
Kommersiya baxımından Hielscher ilə funksionallaşdırılan ümumi hissəciklər’ ultrasəs sistemlərinə CNTs, SWNTs, MWNTs, qrafen, qrafit, silisium (SiO) daxildir.2), nanoalmazlar, maqnetit (dəmir oksidi, Fe3O4), gümüş nano hissəciklər, qızıl nano hissəciklər, məsaməli & mezoporoz nanohissəciklər və s.
Ultrasəs hissəciklərinin müalicəsi üçün seçilmiş tətbiq qeydlərini görmək üçün buraya klikləyin!
ultrasəs dispersatorları
Hielscher-in ultrasəs dispersiya avadanlığı laboratoriya, dəzgah üstü və sənaye istehsalı üçün mövcuddur. Hielscher-in ultrasəs cihazları etibarlı, möhkəm, istifadəsi asan və təmizdir. Avadanlıq ağır iş şəraitində 24/7 işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Ultrasəs sistemləri toplu və inline emal üçün istifadə edilə bilər – çevik və prosesinizə və tələblərinizə asanlıqla uyğunlaşa bilən.
Ultrasonik Batch və Inline Tutumları
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 5 ilə 200 ml | 50-500 ml/dəq | UP200Ht, UP400S |
| 0.1 - 2L | 0.25 - 2 m3/saat | UIP1000hd, UIP2000hd |
| 0.4 - 10L | 1 ilə 8 m3/saat | UIP4000 |
| na | 4 ilə 30 m3/saat | UIP16000 |
| na | 30 m-dən yuxarı3/saat | klaster UIP10000 və ya UIP16000 |
Hissəciklərin funksionallaşdırılması üçün ultrasəs laboratoriya cihazı
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Kapole, SA:; Bhanvase, BA; Pinjari, DV; Gogate, PR; Kulkami, RD; Sonawane, SH; Pandit, AB (2014): “İki paketli epoksi-poliamid örtükdə ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış natrium sink molibdat nanopigmentinin korroziyaya qarşı müqavimətinin tədqiqi. Kompozit interfeyslər 21/9, 2015. 833-852.
- Nikje, MMA; Moghaddam, ST; Noruzian, M.(2016): Əsas qabıqlı nanohissəciklərdən istifadə etməklə yeni maqnit poliuretan köpük nanokompozitlərinin hazırlanması. Polímeros cild 26 №4, 2016.
- Tolasz, J.; Stengl, V.; Ecorchard, P. (2014): Qrafen oksidi-polistirolun kompozit materialının hazırlanması. Ətraf Mühit, Kimya və Biologiya üzrə 3-cü Beynəlxalq Konfrans. IPCBEE cild 78, 2014.
Bilməyə Dəyər Faktlar
Kompozit materiallar haqqında
Kompozit materiallar (həmçinin kompozisiya materialı kimi tanınır) əhəmiyyətli dərəcədə fərqli fiziki və ya kimyəvi xassələri ilə xarakterizə olunan iki və ya daha çox komponentdən hazırlanmış material kimi təsvir edilir. Həmin tərkib materialları birləşdirildikdə yeni material yaranır – qondarma kompozit – ayrı-ayrı komponentlərdən fərqli xüsusiyyətləri göstərən istehsal olunur. Fərdi komponentlər bitmiş strukturda ayrı və fərqli olaraq qalır.
Yeni material daha yaxşı xüsusiyyətlərə malikdir, məsələn, ənənəvi materiallarla müqayisədə daha güclü, daha yüngül, daha davamlı və ya daha ucuzdur. Nanokompozitlərin təkmilləşdirilməsi mexaniki, elektrik/keçirici, termal, optik, elektrokimyəvi xüsusiyyətlərdən katalitik xüsusiyyətlərə qədər dəyişir.
Tipik mühəndis kompozit materiallara aşağıdakılar daxildir:
- biokompozitlər
- liflə gücləndirilmiş polimer kimi gücləndirilmiş plastiklər
- metal kompozitlər
- keramika kompozitləri (keramika matrisi və metal matris kompoziti)
Kompozit materiallar ümumiyyətlə qayıq gövdələri, tezgahlar, avtomobil gövdələri, vannalar, saxlama çənləri, imitasiya qranit və mədəni mərmər lavabolar, eləcə də kosmik gəmilərdə və təyyarələrdə tikinti və konstruksiya materialları üçün istifadə olunur.
Kompozitlər, həmçinin sümük (kollagen lifləri ilə gücləndirilmiş hidroksiapatit), keramika (keramika və metal) və betondan ibarət olan metal matrisli kompozitlərdə (MMC) və ya keramika matriks kompozitlərində (CMC) olduğu kimi, digər metalları gücləndirən metal liflərdən də istifadə edə bilər.
Üzvi matris/keramika məcmu kompozitlərinə asfalt-beton, polimer beton, mastik asfalt, mastik roller hibrid, diş kompoziti, sintaktik köpük və mirvari anası daxildir.
Hissəciklərə Ultrasəs Təsirləri Haqqında
Hissəciklərin xassələri hissəcik ölçüsü müəyyən bir səviyyəyə (kritik ölçü kimi tanınır) azaldıldığı zaman müşahidə edilə bilər. Hissəcik ölçüləri nanometr səviyyəsinə çatdıqda, faza interfeyslərində qarşılıqlı təsirlər əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır, bu da materialların xüsusiyyətlərini artırmaq üçün çox vacibdir. Beləliklə, nanokompozitlərdə möhkəmləndirmə üçün istifadə olunan materialların səth sahəsi: həcm nisbəti ən əhəmiyyətlidir. Nanokompozitlər aerokosmik, avtomobil, elektron, biotexnologiya, əczaçılıq və tibb sektorları da daxil olmaqla sənayenin demək olar ki, bütün sektorları üçün texnoloji və iqtisadi üstünlüklər təklif edir. Digər böyük üstünlük onların ətraf mühitə uyğunluğudur.
Güclü ultrasəs intensiv qarışdırma və dağıtma yolu ilə matris və hissəciklər arasında ıslanma qabiliyyətini və homogenləşməni yaxşılaşdırır. – tərəfindən yaradılmışdır ultrasəs kavitasiyası. Nano materiallara gəldikdə sonikasiya ən çox istifadə edilən və ən uğurlu dispersiya üsulu olduğundan, Hielscher-in ultrasəs sistemləri bütün dünyada laboratoriyada, pilot zavodda və istehsalda quraşdırılır.