Ultrazvukové Formulace kompozitů
- Kompozity ukazují jedinečné vlastnosti materiálu, jako je výrazně zvýšenou tepelnou stabilitu,, modul pružnosti, pevnost v tahu, pevnost v lomu, a proto jsou široce využívány při výrobě rozmanitých výrobků.
- Použití ultrazvuku je prokázáno, že vyrábět kvalitní nanokompozity s vysoce dispergovanými CNT, grafen atd
- Ultrazvukové zařízení pro formulaci vyztužených kompozitů je k dispozici v průmyslovém měřítku.
nanokompozity
Nanokompozity vynikají jejich mechanické, elektrické, tepelné, optické, elektrochemické a / nebo katalytické vlastnosti.
Vzhledem k jejich mimořádně vysoké poměru povrchu k objemu výztužného fázi a / nebo jejich mimořádně vysokou poměr stran, nanokompozity jsou podstatně výkonnější než konvenční kompozitů. Nano částice, jako jsou kulové oxid křemičitý, minerální desky, jako je expandovaného grafenu nebo jílu nebo nano vláken, jako jsou uhlíkové nanotrubičky nebo Elektricky spřádaná nanovlákna se často používají k vyztužení.
Například, uhlíkové nanotrubice se přidávají ke zlepšení elektrickou a tepelnou vodivost, nano oxid křemičitý se používá ke zlepšení mechanických, tepelných a odolnost proti vodě vlastnosti. Jiné druhy nanoparticulates poskytnout zlepšené optické vlastnosti, dielektrické vlastnosti, odolnost vůči teplu nebo mechanické vlastnosti, jako je tuhost, pevnost a odolnost proti korozi a poškození.
Příklady pro ultrazvukově formulovaných nanokompozitů:
- uhlíkové nanotrubice (CNT) v vinylesterové matrice
- CNT / uhlíkové cibule / nano diamanty nikl kovovou matricí
- CNT v matrici ze slitiny hořčíku
- CNT v polyvinylalkoholu (PVA) matrice
- multiwalled na bázi uhlíkových nanotrubiček (MWCNT) v matrici z epoxidové pryskyřice (za použití methyl-anhydrid kyseliny tetrahydroftalové (MTHPA) jako vytvrzovací činidlo)
- oxid grafenu v poly (vinylalkohol) (PVA) matrice
- SiC nanočástic v matrici hořčíku
- nano oxid křemičitý (Aerosil) v polystyrénové matrici
- magnetický oxid železitý v pružné polyurethanové (PU) matrice
- oxid niklu v grafitovém / poly (vinylchlorid)
- oxidu titaničitého nanočástice v poly-mléčná-ko-glykolová kyselina (PLGA) matrice
- nano hydroxyapatit v poly-mléčná-ko-glykolová kyselina (PLGA) matrice
ultrazvukové Dispersion
Ultrazvukové parametry procesu lze přesně řídit a optimálně přizpůsobit složení materiálu a požadované kvalitě výstupu. Ultrazvuková disperze je doporučenou technikou pro začlenění nanočástic, jako jsou CNT nebo grafen, do nanokompozitů. Dlouhodobě testován na vědecké úrovni a realizován v mnoha průmyslových výrobních závodech, je ultrasonická disperze a formulace nanokompozitů dobře zavedenou metodou. Hielscher dlouhá zkušenost s ultrazvukovým zpracováním nano materiálů zajišťuje hluboké poradenství, doporučení vhodného ultrazvuku a pomoc při vývoji a optimalizaci procesu.
Většinou výztužné nanočástice jsou dispergovány v matrici v průběhu zpracování. Procentuální hmotnost (hmotnostní podíl) přidané rozsahu nano materiálu v dolním rozsahu, např. 0,5% až 5%, protože homogenní disperze dosažené působením ultrazvuku umožňuje uložení výztužných plniv a vyšší výztuže výkon.
Typickou aplikací ultrazvuku ve výrobě je formulace nanočásticové-pryskyřice kompozitu. K výrobě CNT-vyztužené vinylester, sonikace se používá k dispergování a funkcionalizaci CNT. Tyto CNT-vinyl ester se vyznačují zlepšenými elektrickými a mechanickými vlastnostmi.
Klikněte zde se dozvíte více o rozptýlení CNT!
grafen
Grafenu nabízí výjimečné fyzikální vlastnosti, vysoký poměr stran a nízkou hustotu. Grafenu a oxid grafenu jsou integrovány do kompozitní matrice, aby se dosáhlo nízká hmotnost, vysoká pevnost polymery. Pro dosažení mechanické vyztužení, grafenu listů / destičky musí být velmi jemně rozptýleny, pro aglomerované grafenové listy omezit zesilující účinek drasticky.
Vědecký výzkum ukázal, že velikost zlepšení je především závislá na disperzní stupně grafénových listů v matrici. Pouze homogenně rozptýleny grafenu dává požadované účinky. Vzhledem ke své silné hydrofobnosti a van der Waalsovy přitažlivosti, grafen je náchylný k agregaci a shlukují do vloček slabě interagující monolayered listů.
Zatímco běžné disperzní techniky často nemohou produkovat homogenní, nepoškozené graphene disperze, vysoký výkon ultrasonicators vyrábět vysoce kvalitní graphene disperze. Hielscher je ultrasonicators zvládnout původní grafenu, oxid grafenu a snížení oxidu grafenu od nejnižší k nejvyšší koncentraci a od malých až po velké objemy hasslefree. Běžným použité rozpouštědlo je N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), ale s vysokým výkonem ultrazvukem, grafenu může dokonce být rozptýleny v chudých, nízký bod varu rozpouštědla, jako je aceton, chloroform, IPA, a cyklohexanonu.
Klikněte zde se dozvíte více o hromadném odlupování grafenu!
Uhlíkové nanotrubičky a další nanomateriálů
Výkonové ultrazvukové je prokázáno, že za následek jemné velikosti disperzí různých nano materiálů včetně uhlíkových nanotrubic (CNT), SWNTs, MWNT, fullerenů, oxid křemičitý (SiO2), Oxid titaničitý (TiO2), Stříbro (Ag), oxid zinečnatý (ZnO), nanofibrillated celulóza a mnoho dalších. Obecně platí, že použití ultrazvuku předčí konvenční rozprašovače a může dosáhnout jedinečných výsledků.
Kromě frézování a dispergační nanočástic, vynikajících výsledků se dosáhne syntézy nanočástic pomocí ultrazvukového srážek (syntéza zdola nahoru). Bylo pozorováno, že velikost částic, např. z ultrazvukově syntetizovány magnetit, sodíku zinečnatý molybdenan a další, je nižší ve srovnání s hodnotou získanou za použití obvyklého způsobu. Spodní velikost je přičítán zvýšené rychlosti nukleace a lepší míchání vzory v důsledku smyku a turbulence vytvořené ultrazvukové kavitace.
Zde se dozvíte více o ultrazvukové srážek bottom-up!
Ultrazvukové Particle Funkcionalizace
Specifický povrch částice se zvyšuje se snižováním velikosti. Zejména v oblasti nanotechnologií, exprese materiálových charakteristik je významně zvýšena zvětšenou plochou povrchu částice. Plocha povrchu může být ultrazvukově zvýšena a modifikovat připojením vhodných funkčních molekul na povrchu částic. Pokud jde o aplikaci a použití nano materiálů, povrchové vlastnosti jsou stejně důležité jako základní částice vlastnosti.
Ultrazvukově funkcionalizované částice jsou široce používány v polymerech, kompozitů & Biocomposites, nanofluids, sestavené zařízení, nanomedicines atd U částic funkcionalizace, vlastnosti, jako je stabilita, pevnost & tuhost, rozpustnost, polydisperzita, fluorescence, magnetismus, superparamagnetismus, optické absorpce, vysoká elektronová hustota, fotoluminscence atd. jsou výrazně zlepšila.
Běžné částice, které jsou komerčně funkcionalizované Hielscher’ ultrazvukové systémy incude CNT, SWNTs, MWNT, grafenu, grafitu, oxidu křemičitého (SiO2), Nanodiamantů, magnetit (oxid železa, Fe3Ó4), Stříbrné nanočástice, zlaté nanočástice, porézní & mezoporézní nanočástice atd
Klikněte sem pro zobrazení vybraných aplikací poznámky k ošetření ultrazvukem částic!
ultrazvukové Rozmetadla
Hielscher je ultrazvukové dispergační zařízení je k dispozici laboratoř, lavice-top a průmyslové výroby. Hielscher je ultrasonicators jsou spolehlivé, robustní, snadno ovladatelný a čisté. Zařízení je určeno pro 24/7 provoz za těžkých podmínek. Ultrazvukové systémy mohou být použity pro dávkové a in-line zpracování – flexibilní a snadno se přizpůsobí vaší procesu a požadavků.
Ultrazvukové Batch a Kapacity Inline
| Hromadná dávka | průtok | Doporučené Devices |
|---|---|---|
| 5 až 200 ml | 50 až 500 ml / min | Uf200 ः t, UP400S |
| 00,1 do 2l | 0,25-2metry3/ hod | UIP1000hd, UIP2000hd |
| 00,4 až 10L | 1-8 m3/ hod | UIP4000 |
| na | 4 až 30m3/ hod | UIP16000 |
| na | nad 30 m3/ hod | hrozen UIP10000 nebo UIP16000 |
Ultrazvukové laboratorní zařízení pro částic funkcionalizaci
Literatura / Reference
- Kpole, Ska:; Bhnwse, Bika. Fitrgri, DIKW. Gogte, Fkhri. Khulkmi, Hrikdi. Sonvne, Sk ः. Pandit, Akbik (2014): “Zkoumání inhibice koroze výkonu ultrazvukem připraveného zinku sodného molybdenanu nanopigment ve dvousložkové epoxy-polyamidové povlaku. Kompozitní Rozhraní 21/9, 2015. 833-852.
- Nikje, M.M.A .; Moghaddam, S.T .; Noruzian, M. (2016): Příprava nových magnetických polyuretanovou pěnou nanokompozitů pomocí core-shell nanočástic. Polímeros vol.26 č.4, 2016.
- Tolasz, J .; Stengl, V .; Ecorchard, P. (2014): přípravu kompozitního materiálu grafenu Oxide-polystyren. 3. mezinárodní konference o životním prostředí, chemie a biologie. IPCBEE vol.78 2014.
Fakta Worth Knowing
O kompozitních materiálů
Kompozitní materiály (také známý jako kompozitní materiál) jsou popsány jako materiál vyrobený ze dvou nebo více složek, které jsou charakterizovány tím, že podstatně různými fyzikálními nebo chemickými vlastnostmi. Jsou-li tyto základní materiály v kombinaci, je nový materiál – tzv kompozitní – je produkován, který ukazuje různé vlastnosti z jednotlivých složek. Jednotlivé komponenty zůstávají oddělené a odlišné v dokončené stavby.
Nový materiál má lepší vlastnosti, např. to je silnější, lehčí, odolnější a méně nákladné ve srovnání s konvenčními materiály. Vylepšení nanokompozitů v rozmezí od mechanických, elektrických / vodivé, tepelné, optické, elektrochemické na katalytické vlastnosti.
Typické upravené kompozitní materiály zahrnují:
- bio-kompozity
- vyztužené plasty, jako například vlákny vyztužený polymer
- a kovu
- keramické kompozitní materiály (keramická matrice a kompozit s kovovou matricí)
Kompozitní materiály se obvykle používají pro stavbu a strukturování a materiálů, jako jsou lodních trupů, desky, automobilových karoserií, koupací vany, skladovacích nádrží, imitace žuly a kultivovaných mramorových dřezů, stejně jako v kosmických lodí a letadel.
Kompozity mohou také použít kovová vlákna, výztužné jiných kovů, jako v kompozitu s kovovou matricí (MMC), nebo s keramickou matricí (CMC), který zahrnuje kostí (hydroxyapatit vyztužené kolagenových vláken), cermet (keramiky a kovu) a beton.
Organické matrice / keramické kamenivo kompozity patří asfaltového betonu, polymerbetonu, litý asfalt, litý válečku hybridní, zubní kompozit, syntaktické pěny a perletě.
O Ultrazvukové účinky na částicích
vlastnosti částic lze pozorovat, když se velikost částic sníží na určitou úroveň (známý jako kritické velikosti). Když se rozměry částic dosáhnout úrovně nanometrů, interakce na fázových rozhraních stát do značné míry zlepšit, což má zásadní význam pro posílení materiály vlastnosti. Tím se plocha povrchu: poměr objemu materiálů, které se používají k vyztužení v nanokompozitu je nejvýznamnější. Nanokompozity nabízejí technologické a ekonomické výhody pro téměř všechna průmyslová odvětví, včetně letectví, automobilový průmysl, elektronický, biotechnologických, farmaceutických a zdravotnických odvětví. Další velkou výhodou je jejich šetrnost k životnímu prostředí.
Napájení ultrazvuk zlepšuje smáčivost a homogenizaci mezi matricí a částice od jeho intenzivní míšení a dispergování – generované ultrazvukové kavitace, Vzhledem k tomu, použití ultrazvuku je nejrozšířenější a nejúspěšnější způsob disperze, pokud jde o nanomateriály, ultrazvukové systémy Hielscher jsou instalovány v laboratoři, poloprovozní a výroby po celém světě.