Disperzija ugljičnih nanocijevi u tintama za 3D ispis
Ujednačena disperzija CNT-a u tintama za 3D ispis može poboljšati svojstva tinte i omogućiti nove aplikacije u različitim područjima. Ultrazvučna sonda je visoko pouzdana tehnika raspršivanja za proizvodnju stabilnih nanosuspenzija CNT-a u polimerima.
Efikasna i stabilna CNT disperzija polimera zbog sonicacije
Ugljične nanocijevi (CNT) često se raspršuju u silikonskim uljima za različite primjene zbog svojih jedinstvenih svojstava. Disperzija CNT-a u silicijumskim uljima može poboljšati mehanička, termalna i električna svojstva dobijenih materijala. Jedna od takvih primena je proizvodnja polimera dopiranih CNT-om za provodljive 3D mastila, npr. za biološku proizvodnju nosivih taktilnih senzora, skele za regeneraciju tkiva specifične za pacijenta i fleksibilne EKG i EEG elektrode.
Pored toga, CNT raspršeni u silicijumskim uljima mogu se koristiti kao provodljive tinte u elektronskim uređajima, kao što su fleksibilni ekrani i senzori. CNT djeluju kao provodni putevi, omogućavajući protok električne struje.
Prednosti ultrazvučne CNT/polimerne disperzije
Ultrazvučnost je vrlo efikasna tehnika raspršivanja, koja dolazi sa nekoliko prednosti. Prednosti ultrazvučnog raspršivanja ugljičnih nanocijevi (CNT) u polimerima uključuju:

Ultrazvučni industrijski sistem za inline procese rastvaranja, npr. uniformna disperzija ugljeničnih nanocevi u polimerne formulacije.
Opšti protokol za ultrazvučnu proizvodnju CNT/PDMS kompozita
Ultrazvučnost se koristi za disperziju brojnih nano-materijala u polimerima. Specifična i najčešće korištena primjena je disperzija ugljičnih nanocijevi (CNT) u dimetilpolisiloksanu (PDMS) pomoću sondične sonde. Da bi se CNT raspršili u PDMS matricu, ultrazvuk snage i rezultirajući efekti akustične kavitacije koriste se za odvajanje nanocijevi i njihovo ravnomjerno miješanje u nanosuspenziju. Sonikacija tipa sonde je moćna metoda za raspršivanje CNT-a zbog svoje sposobnosti da generiše intenzivne kavitacione sile koje se mogu efikasno razbiti i raspršiti aglomerirane CNT-ove.
Ultrazvučno raspršivanje je jednostavan korak obrade koji ne zahteva specifičan pre- ili posle tretmana. Sama ultrazvučna oprema je bezbedna i jednostavna za rukovanje.
Proces disperzije pomoću sonde tipa sonde obično uključuje sljedeće korake:
- Priprema CNT-PDMS smjese: Unapred određena količina CNT-a se dodaje u PDMS matricu i prethodno se meša pomoću mehaničkog mešalica. Zanimljivo je da se pre-raspršivanjem CNT-a u rastvaraču može povećati električna provodljivost. Najbolji rezultati se postižu tetrahidrofuranom (THF), acetonom ili hloroformom (sortirani prema najboljim rezultatima).
- Sonikacija tipa sonde: Smjesa je podvrgnuta sondi pomoću ultrazvučne sonde visokog intenziteta koja generira ultrazvučne talase sa frekvencijom od oko 20 kHz. U zavisnosti od zapremine i formulacije, sonifikacija se obično izvodi nekoliko minuta kako bi se osigurala potpuna disperzija CNT-a.
- Praćenje disperzije: Disperzija CNT-a se prati tehnikama kao što su skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM), transmisijska elektronska mikroskopija (TEM) ili UV-Vis spektroskopija. Ove tehnike se mogu koristiti za vizualizaciju distribucije CNT-a unutar PDMS matrice i za osiguranje da su CNT ravnomjerno raspršeni.
Ukratko, sondična sonda je moćna metoda za raspršivanje CNT-a u polimerima kao što je PDMS zbog svoje sposobnosti da generiše intenzivne kavitacione sile koje se mogu efikasno razbiti i raspršiti aglomerirane CNT-ove.
Studije slučaja ultrazvučne proizvodnje CNT/polimernih kompozita
Disperzija nanocevi i drugih nanomaterijala na bazi ugljenika pomoću ultrazvučne sonde je opsežno istražena i naknadno je implementirana u industrijsku proizvodnju. U nastavku predstavljamo nekoliko istraživačkih studija, koje pokazuju izuzetnu efikasnost disperzije ultrazvučnih nanocijevi.
Ultrazvučna disperzija CNT-a u PDMS-u za nosive senzore
Del Bosque et al. (2022) uporedili su glodanje i sonikaciju sa tri rolne zbog njihove efikasnosti CNT disperzije. Analiza postupka disperzije nanočestica u polimernu matricu pokazuje da tehnika ultrazvučnosti pruža veću električnu osjetljivost u odnosu na glodanje od tri rolne zbog veće homogenosti CNT distribucije izazvane kavitacijskim silama. Ispitivanje različitih CNT opterećenja, prag perkolacije CNT-PDMS sistema, odnosno kritični sadržaj CNT-a u kojem postaje električno provodljiv, utvrđeno je da iznosi 0,4 wt% CNT. Multizidne ugljične nanocijevi (MWCNT) raspršene su ultrazvučnošću pomoću Hielscherovog ultrazvučnika UP400ST (vidi sliku lijevo) pri 0,5 pulsnih ciklusa i 50% amplitude za 2h. Efekti ultrazvučnog raspršivanja tokom vremena sonicacije prikazani su na slici ispod.
Na osnovu ove analize, optimalni uslovi za proizvodnju nosivih senzora odabrani su kao 0,4% CNT putem ultrazvučnog procesa. S tim u vezi, analiza električnog odgovora pod uzastopnim ciklusima opterećenja pokazala je visoku robusnost razvijenih senzora, bez ikakvog prisustva oštećenja na 2%, 5% i 10% naprezanja, što ove senzore čini pouzdanim za praćenje srednjeg naprezanja.

Ultrazvučna disperzija MWCNT u PDMS-u pomoću ultrazvučnika UP400St u različitim vremenima sonicacije.
(Studija i slika: ©del Bosque et al., 2022)
Oprema za ultrazvučnu disperziju visokih performansi za CNT/polimerne nanokompozite
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne sonde velike snage za zahtjevne aplikacije raspršivanja u laboratoriji, bench-topu i industriji. Hielscher ultrazvučni disperzatori pružaju efikasnu i preciznu homogenizaciju i disperziju nanomaterijala u rastvaračima, polimerima i kompozitima.
Sa svojom naprednom ultrazvučnom tehnologijom, ovi disperzatori nude brzo i jednostavno rešenje za postizanje uniformne raspodele veličine čestica, stabilnih disperzija i/ili funkcionalizacije nanočestica.
Smanjenjem vremena obrade i minimiziranjem potrošnje energije, disperzi ultrazvučnih sondi mogu poboljšati produktivnost i smanjiti operativne troškove za preduzeća u različitim industrijama.
Hielscher ultrazvučni sistemi se takođe mogu prilagoditi specifičnim zahtevima, sa opcijama za niz veličina sondi, pojačanih rogova, nivoa snage i ćelija protoka, što ih čini svestranim i prilagodljivim različitim nanoformulacijama i zapreminama.
Sve u svemu, disperzeri ultrazvučnih sondi su odlična investicija za laboratorije i industrije koje žele da optimizuju svoje radne procese obrade nanomaterijala i postignu konzistentne, pouzdane rezultate.
Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvalitet proizveden u Nemačkoj
Hielscher ultrazvučni sistemi su poznati po svojim najvišim standardima kvaliteta i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnika u industrijske objekte. Teškim uslovima i zahtevnim okruženjima pouzdano upravljaju Hielscher ultrazvučnici.
Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i stavlja poseban naglasak na ultrazvučnike visokih performansi sa najsavremenijom tehnologijom i jednostavnošću upotrebe. Naravno, Hielscher ultrazvučnici su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahteve UL, CSA i RoHs.
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:
Batch Volumen | protok | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
00,5 do 1.5mL | N / A. | VialTweeter | 1 do 500ml | 10 do 200ml / min | UP100H |
10 do 2000mL | 20 do 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
10 do 100l | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
N / A. | 10 do 100L / min | UIP16000 |
N / A. | veći | klaster UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Ultrazvučni batch reaktor za industrijsku obradu, npr. uključivanje CNT-a i drugih nanofilera u polimere za tinte koje se mogu 3D ispisati za aditivnu manufaturu.
Književnost/reference
- 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.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.