Tecnologia d'ultrasons Hielscher

CNTs uniformement dispersos per ultrasons

Per explotar les funcionalitats excepcionals dels nanotubs de carboni (CNTs), s'han de dispersar de manera homogènia.
Els dispersors ultrasònics són l'eina més comuna per distribuir CNTs en suspensions aquoses i basades en dissolvents.
La tecnologia de dispersió d'ultrasons crea energia de cisallament prou alta per aconseguir una separació completa de CTS sense danyar-los.

Dispersió ultrasònica de nanotubs de carboni

Potent sonicació amb un ultrasonicador de tipus sonda. (Click per ampliar!)Els nanotubs de carboni (CTS) tenen una relació d'aspecte molt alta i presenten una baixa densitat, així com una enorme superfície (diversos centenars de m2/g), que els proporciona propietats úniques, com ara una resistència a la tracció molt alta, una rigidesa, una duresa i un molt alt elèctric i conductivitat tèrmica. A causa de les forces de van der Waals, que atrauen els nanotubs de carboni individuals (CNTs) l'un a l'altre, els CTS es disposen normalment en paquets o skeins. Aquestes forces intermoleculars d'atracció es basen en un fenomen d'apilament de pi-enllaç entre els nanotubs contigus coneguts com a π-apilament. Per derivar el benefici complet dels nanotubs de carboni, aquests aglomerats han de ser desentrellaçats i els CTS s'han de distribuir uniformement en una dispersió homogènia. Ultrasons intensa crea cavitació acústica en líquids. L'estrès de cisallament generat per aquest, es trenca els agregats de CNT i els es dispersa uniformement en una suspensió homogènia. La tecnologia de dispersió d'ultrasons crea energia de cisallament prou alta per aconseguir una separació completa de CTS sense danyar-los. Fins i tot per a la sonicació swnts sensibles s'aplica amb èxit per eliminar a ells individualment. Ultrasons només ofereix un nivell d'estrès suficient per separar els agregats SWNT sense causar molta fractura als nanotubs individuals (Huang, Terentjev 2012).

Avantatges de la dispersió ultrasònica CNT

  • CNT només dispersos
  • Distribució homogènia
  • Eficiència d'alta dispersió
  • Altes carregaments de CNT
  • No hi ha degradació de CNT
  • processament ràpid
  • control de procés exacte
UIP2000hdT-2kW ultrasonicador per nanotubs de carboni dispersions.

UIP2000hdT – 2kW potent ultrasonicador per dispersions de CNT

Sol · licitud d'informació




Tingueu en compte la nostra Política de privacitat.


Sistemes ultrasònics d'alt rendiment per a dispersions de CNT

Hielscher Ultrasonics subministra equips ultrasònics potents i fiables per a la dispersió eficient de CNTs. Si vostè necessita per preparar petites mostres de CNT per a l'anàlisi i R&D o vostè ha de fabricar grans lots industrials de dispersions a granel, la gamma de productes de Hielscher ofereix el sistema ultrasònic ideal per a les seves necessitats. De 50W ultrasonicators per a Lab fins a 16kW unitats ultrasòniques industrials per a la fabricació comercial, Hielscher Ultrasonics ha cobert.
Per a produir dispersions de nanotubs de carboni d'alta qualitat, els paràmetres del procés han d'estar ben controlats. L'amplitud, temperatura, pressió i temps de retenció són els paràmetres més crítics per a una distribució de CNT fins i tot. Els ultrasonicators de Hielscher no només permeten el control precís de cada paràmetre, tots els paràmetres del procés es registren automàticament a la targeta SD integrada dels sistemes ultrasònics digitals de Hielscher. El protocol de cada procés de sonicació ajuda a garantir resultats reproduïbles i qualitat consistent. A través de control remot del navegador, l'usuari pot operar i supervisar el dispositiu ultrasònic sense estar a la ubicació del sistema ultrasònic.
Atès que els nanotubs de carboni d'una sola paret (SWNT) i nanotubs de carboni de múltiples parets (MWNT), així com el medi aquós o solvent seleccionat requereixen intensitats de processament específiques, l'amplitud d'ultrasons és un factor clau quan es tracta del producte final. Hielscher Ultrasonics’ els processadors ultrasònics industrials poden oferir molt alta, així com amplituds molt suaus. Establir l'amplitud ideal per als seus requisits de procés. Fins i tot amplituds de fins a 200 μm es poden executar amb facilitat contínuament en 24/7 operació. Per a amplituds encara més altes, hi ha disponibles sonotrodes ultrasònics personalitzats. La robustesa de l'equip ultrasònic de Hielscher permet l'operació 24/7 en un deure pesat i en ambients exigents.
Els nostres clients estan satisfets per la robustesa i fiabilitat pendents dels sistemes d'ultrasons Hielscher. La instal·lació en camps d'aplicacions pesades, entorns exigents i operació 24/7 garanteixen un processament eficient i econòmic. La intensificació del procés ultrasònic redueix el temps de processament i aconsegueix millors resultats, és a dir, una major qualitat, rendiments més alts i productes innovadors.
La següent taula dóna una indicació de la capacitat de processament aproximada de les ultrasonicators:

El volum de lot Velocitat de flux dispositius recomanats
00,5 a 1,5 ml N. A. VialTweeter
1 a 500 ml 10 a 200 ml / min UP100H
10-2000 ml 20 a 400 ml / min UF200 ः t, UP400St
00,1-20 litres 00,2 a 4L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L / min UIP4000hdT
N. A. 10 a 100 L / min UIP16000
N. A. major raïm de UIP16000

Contacti amb nosaltres / Demana'ns!

Demanar més informació

Utilitzeu el formulari següent, si voleu sol·licitar informació addicional sobre l'homogeneïtzació d'ultrasons. Estarem encantats d'oferir-vos un sistema d'ultrasons que compleixi els vostres requisits.









Tingueu en compte que Política de privacitat.


Hielscher ultrasons fabrica ultrasonicators d'alt rendiment per a aplicacions sonoquímiques.

Processadors d'ultrasons d'alta potència de laboratori a escala pilot i industrial.

Literatura / Referències

  • 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.



Fets que cal saber

nanotubs de carboni

Els nanotubs de carboni (CNTs) són part d'una classe especial de materials de carboni unidimensional, que mostren propietats mecàniques, elèctriques, tèrmiques i òptiques excepcionals. Són un component important utilitzat en el desenvolupament i producció de Nanomaterials avançats com Nano-composites, polímers reforçats, etc., i per tant s'utilitzen en tecnologies d'última tecnologia. Els CNTs exposen una força de tracció molt alta, propietats de transferència tèrmiques superiors, buits de banda baixa i estabilitat química i física òptima, la qual cosa fa que els nanotubs siguin un additiu prometedor per a materials múltiples.
Depenent de la seva estructura, els CTS es distingeixen en els nanotubs de carboni d'una sola paret (SWNT), els nanotubs de carboni de doble paret (DWCNTs), i els nanotubs de carboni multi-emmurallat (MWNT).
Els SWNT són tubs cilíndrics buits i llargs fets d'una paret de carboni d'un Àtom gruixut. La làmina atòmica de carbonis està disposada en una gelosia de bresca. Sovint, són conceptualment comparat amb làmines enrotllades de grafit o grafè d'una sola capa.
Els DWCNTs es compon de dos nanotubs de parets individuals, amb un niat dins de l'altre.
MWNTs són una forma de CNT, on múltiples nanotubs de carboni d'una sola paret estan imbricades dins de l'altra. Ja que el seu diàmetre oscil·la entre 3 i 30 nm i ja que poden créixer diversos cm de llarg, la seva relació d'aspecte pot variar entre 10 i 10.000.000. Comparat amb nanofibres de carboni, els MWNT tenen una estructura de paret diferent, un diàmetre exterior més petit, i un interior buit. Comunament utilitzat industrialment disponible escrit de MWNTs són p. ex. Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100, i FutureCarbon CNT-MW.
Síntesi de CTS: Els CNTs poden ser produïts pel mètode de síntesi basat en plasma o el mètode d'evaporació de descàrrega d'arc, mètode d'ablació làser, procés de síntesi tèrmica, deposició química de vapor (CVD) o plasma-millorada química de vapor de la deposició.
Funcionalització de la CNTs: Per millorar les característiques dels nanotubs de carboni i fer-les més adequades per a una aplicació específica, els CTS són sovint funcionalitzats, per exemple, mitjançant l'addició de grups d'àcid carboxílic (-COOH) o hidroxil (-OH).

CNT additius dispersants

Alguns dissolvents com Super àcids, líquids iònics, i N-cyclohexyl-2-pyrrolidnone són capaços de preparar relativament altes dispersions de concentració de ctes, mentre que els dissolvents més comuns per a nanotubs, com N-metil-2-pyrrolidone (NMP), la dimetilformamida (DMF), i 1, 2-dichrolobenzè, poden dispersar els nanotubs només a concentracions molt baixes (per exemple, típicament <0.02 wt% of single-walled CNTs). The most common dispersion agents are polyvinylpyrrolidone (PVP), Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS), Triton 100, or Sodium Dodecyl Sulfonate (SDS). Cresols are a group of industrial chemicals which can process CNTs at concentrations up to tens of weight percent, resulting in a continuous transition from dilute dispersions, thick pastes, and free-standing gels to an unprecedented playdough-like state, as the CNT loading increases. These states exhibit polymer-like rheological and viscoelastic properties, which are not attainable with other common solvents, suggesting that the nanotubes are indeed disaggregated and finely dispersed in cresols. Cresols can be removed after processing by heating or washing, without altering the surface of CNTs. [Chiou et al. 2018]

Aplicacions de les dispersions de CNT

Per utilitzar els beneficis de les CTS, s'han de dispersar en un líquid, com ara un polímers, els ctes uniformement dispersos s'utilitzen per a la fabricació de plàstics conductius, pantalles de cristall líquid, díodes orgànics emissors de llum, pantalles tàctils, displays flexibles, cèl·lules solars , tintes conductores, materials de control estàtic, incloent pel·lícules, escumes, fibres i teixits, recobriments i adhesius polimèrics, compostos polimèrics d'altes prestacions amb força mecànica excepcional i tendresa, fibres compostes de polímer/CNT, així com materials lleugers i antiestàtics.