Hielscher Ultrasonics
Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας.
Καλέστε μας: +49 3328 437-420
Στείλτε μας email: [email protected]

Τσιμεντοκονιάματα ενισχυμένα με νανοσωματίδια μέσω υπερηχητικής διασποράς

Η υπερηχητική επεξεργασία βελτιώνει τη διασπορά, την απολέπιση και την αποσυσσωμάτωση του γραφενίου, των νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) και των νανοϋλικών σε τσιμεντοκονίες και κονιάματα. Οι υπερηχητικοί μετατροπείς της Hielscher επιτρέπουν τη δημιουργία τσιμεντοκονιών υψηλής απόδοσης από το στάδιο της έρευνας (R)&D στη βιομηχανική παραγωγή.

Τσιμεντοκονιάματα ενισχυμένα με νανοϋλικά – Καλύτερη διασπορά και αποσυσσωμάτωση με υπερήχους

Τα τσιμεντοκονιάματα και οι τσιμεντοπάστες ενισχυμένα με νανοϋλικά αποτελούν μια ισχυρή οδό προς την ανάπτυξη δομικών υλικών υψηλής απόδοσης. Με την ενσωμάτωση νανοϋλικών όπως το γραφένιο, το οξείδιο του γραφενίου, οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs), η νανοπυριτία, οι νανοάργιλοι ή άλλα λειτουργικά πληρωτικά, τα τσιμεντοειδή υλικά μπορούν να σχεδιαστούν έτσι ώστε να παρουσιάζουν βελτιωμένη μηχανική αντοχή, αντοχή στις ρωγμές, ανθεκτικότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα, μειωμένη διαπερατότητα και βελτιωμένη μακροπρόθεσμη απόδοση.
Το πρόβλημα: Το πλήρες δυναμικό των νανοϋλικών στα συστήματα τσιμέντου αξιοποιείται μόνο όταν τα σωματίδια είναι ομοιόμορφα διασκορπισμένα. Τα φύλλα γραφενίου, οι δέσμες CNT και άλλα νανοπρόσθετα τείνουν να σχηματίζουν συσσωματώματα λόγω των ισχυρών δυνάμεων van der Waals, της υψηλής επιφανειακής ενέργειας και της εμπλοκής. Η συμβατική ανάδευση, η ανάμιξη με ρότορα-στάτορα ή η απλή ανάμειξη σκόνης συχνά δεν καταφέρνουν να διαλύσουν επαρκώς αυτά τα συσσωματώματα. Το αποτέλεσμα είναι κακή κατανομή, αδύναμα σημεία στη μήτρα του κονιάματος, αναποτελεσματική χρήση των ακριβών νανοϋλικών και ασυνεπείς ιδιότητες του υλικού.
Η λύση: Οι υπερηχητικοί επεξεργαστές τύπου αισθητήρα της Hielscher προσφέρουν μια αποτελεσματική, επεκτάσιμη και βιομηχανικά δοκιμασμένη λύση για τη διασπορά, την απολέπιση, την αποσυσσωμάτωση και τη λειτουργική σύμπλεξη νανοϋλικών σε τσιμεντοκονίες, σκευάσματα κονιάματος και εναιωρήματα προδρόμων. Η Hielscher αναπτύσσει και κατασκευάζει συσκευές υπερήχων για την επεξεργασία υγρών, από εργασίες εργαστηριακής σκοπιμότητας έως βιομηχανική συνεχή παραγωγή, με ένα χαρτοφυλάκιο προϊόντων σχεδιασμένο για κλιμάκωση από συμπαγή εργαστηριακά συστήματα έως βιομηχανικό εξοπλισμό υψηλής ισχύος.

Αίτηση Πληροφοριών



Ο υπερηχητικός διασκορπιστής υψηλής απόδοσης UIP16000hdT είναι ένας βιομηχανικός διασκορπιστής για τη διασπορά μεγάλου όγκου νανοϋλικών (π.χ. γραφένιο, CNTs) σε τσιμεντοκονίες και κονιάματα, με σκοπό τη βελτίωση της αντοχής και της ολκιμότητας

Βιομηχανικός υπερηχητής UIP16000hdT για τη διασπορά νανοϋλικών σε τσιμεντοκονίες με υψηλή παραγωγικότητα

Γιατί η διασπορά των νανοϋλικών είναι σημαντική στα τσιμεντοκονιάματα

Τα νανοϋλικά μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τα τσιμεντοειδή σύνθετα υλικά, καθώς αλληλεπιδρούν με τη τσιμεντοειδή μήτρα σε πολύ μικρή κλίμακα μήκους. Το σωστά διασκορπισμένο γραφένιο, τα CNT και άλλα νανοπληρωτικά μπορούν να λειτουργήσουν ως σημεία πυρήνωσης, να γεφυρώσουν μικρορωγμές, να βελτιώσουν τη δομή των πόρων και να βελτιώσουν τη μεταφορά φορτίου εντός της σκληρυμένης μήτρας.
Στην πράξη, η απόδοση εξαρτάται λιγότερο από την ονομαστική ποσότητα του νανοϋλικού που προστίθεται και περισσότερο από την ποιότητα της διασποράς. Μια μικρή ποσότητα καλά διασκορπισμένου γραφενίου ή CNT μπορεί να αποδώσει καλύτερα από μια μεγαλύτερη ποσότητα υλικού που δεν έχει διασκορπιστεί καλά. Τα συσσωματώματα λειτουργούν ως ελαττώματα και όχι ως ενισχυτικά. Μειώνουν την εργασιμότητα, δημιουργούν συγκεντρώσεις τάσεων και περιορίζουν την αποτελεσματική επιφάνεια του πρόσθετου.
Η υπερηχητική διασπορά αντιμετωπίζει αυτή την κεντρική πρόκληση της σύνθεσης. Τα υπερήχητα υψηλής έντασης δημιουργούν ισχυρές τοπικές δυνάμεις διάτμησης, μικροανάμιξη, κρουστικά κύματα και μικροεκτοξευτήρες υγρού μέσω της ακουστικής σπηλαίωσης. Αυτά τα φαινόμενα διαχωρίζουν τα συσσωματωμένα νανοϋλικά, διαβρέχουν τις επιφάνειες των σωματιδίων και τα κατανέμουν ομοιόμορφα σε όλη την υγρή φάση, προτού ενσωματωθούν στη σκόνη τσιμέντου, στην πάστα ή στο κονίαμα.

Υπερηχητική αποσυσσωμάτωση γραφενίου, νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) και νανοπροσθέτων

Οι νανοπλάκες γραφενίου, το οξείδιο του γραφενίου, το αναγμένο οξείδιο του γραφενίου και οι νανοσωλήνες άνθρακα παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τα προηγμένα τσιμεντοειδή υλικά. Μπορούν να συμβάλουν στην αντοχή σε εφελκυσμό, στην αντοχή σε κάμψη, στην αντοχή σε θραύση, στην ηλεκτρική αγωγιμότητα, στη θερμική συμπεριφορά και στην ανθεκτικότητα. Ταυτόχρονα, συγκαταλέγονται μεταξύ των πιο δύσκολων προς διασπορά προσθέτων.
Η υπερηχητική σπηλαίωση συμβάλλει στην υπερνίκηση των δυνάμεων έλξης μεταξύ δομών νανοκλίμακας. Σε ένα υγρό που υποβάλλεται σε υπερηχητική επεξεργασία, οι φυσαλίδες σπηλαίωσης που καταρρέουν δημιουργούν έντονη τοπική εισροή ενέργειας. Αυτό μπορεί να διαλύσει συσσωματώματα σωματιδίων, να διαχωρίσει δέσμες CNT, να απολεπίσει στρωματοποιημένα υλικά και να βελτιώσει την κατανομή των νανοπληρωτικών.

Τα βασικά φαινόμενα που προκαλούνται από τους υπερήχους στην παραγωγή νανοενισχυμένου κονιάματος περιλαμβάνουν:

  • Αποσυσσωμάτωση: Διάσπαση συσσωματωμάτων γραφενίου, νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs), νανοπυριτίου ή υβριδικών προσθέτων σε μικρότερες, πιο ομοιόμορφες κατανομές σωματιδίων.
  • Διασπορά: Ομοιογενής κατανομή νανοϋλικών σε νερό, διαλύματα πλαστικοποιητών, μίγματα προσθέτων ή τσιμεντοειδείς πολτοί.
  • Απολέπιση: Διαχωρισμός στρωματοειδών υλικών, όπως ο γραφίτης, οι νανοπλάκες γραφενίου ή οι άργιλοι, σε λεπτότερα φύλλα με μεγαλύτερη ενεργή επιφάνεια.
  • Διαβροχή και ενεργοποίηση: Βελτίωση της επαφής του υγρού με τις επιφάνειες των νανοϋλικών για καλύτερη αλληλεπίδραση με τα ένυδρα του τσιμέντου και τα πρόσθετα.
  • Σύμπλεξη και δημιουργία δικτύων: Υποστήριξη της δημιουργίας κατανεμημένων δικτύων από νανοσωλήνες άνθρακα (CNT) ή γραφένιο, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν τη γεφύρωση ρωγμών, την αγωγιμότητα και τη δομική λειτουργικότητα.
  • Αναπαραγωγιμότητα: Δημιουργία ελεγχόμενων συνθηκών επεξεργασίας για την επίτευξη σταθερών συνθέσεων, από τις εργαστηριακές δοκιμές έως την κλίμακα παραγωγής.

 

Διασπορά CNTs σε πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG) - Hielscher ΥπέρηχοιΥπερήχων συντίθενται νανοφλουίδια είναι αποτελεσματικά ψυκτικά και υγρά εναλλάκτη θερμότητας. Τα θερμοαγώγιμα νανοϋλικά αυξάνουν σημαντικά τη μεταφορά θερμότητας και την ικανότητα απαγωγής θερμότητας. Κατεργασία με υπερήχους είναι καλά εδραιωμένη στη σύνθεση και τη λειτουργικότητα των θερμοαγώγιμων νανοσωματιδίων, καθώς και την παραγωγή σταθερών νανοφλουιδίων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές ψύξης.
Υπερήχων συντίθενται νανοφλουίδια είναι αποτελεσματικά ψυκτικά και υγρά εναλλάκτη θερμότητας. Τα θερμοαγώγιμα νανοϋλικά αυξάνουν σημαντικά τη μεταφορά θερμότητας και την ικανότητα απαγωγής θερμότητας. Κατεργασία με υπερήχους είναι καλά εδραιωμένη στη σύνθεση και τη λειτουργικότητα των θερμοαγώγιμων νανοσωματιδίων, καθώς και την παραγωγή σταθερών νανοφλουιδίων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές ψύξης.

 

Πλεονεκτήματα της υπερηχητικής διασποράς σε τσιμεντοκονίες και κονιάματα

Η οικονομική και τεχνική αξία της υπερηχητικής επεξεργασίας είναι ιδιαίτερα σημαντική στην παραγωγή τσιμέντου υψηλής απόδοσης. Τα νανοϋλικά είναι συχνά ακριβά και το όφελος που προσφέρουν εξαρτάται από την αποτελεσματική χρήση τους. Όταν η υπερηχητική επεξεργασία βελτιώνει την ποιότητα της διασποράς, οι υπεύθυνοι για τη σύνθεση μπορούν συχνά να μειώσουν την υπερδοσολογία, να αυξήσουν την αναπαραγωγιμότητα και να επιτύχουν καλύτερη απόδοση ανά κιλό πρόσθετου.

Για τους παραγωγούς προηγμένων κονιαμάτων, υλικών επισκευής, προκατασκευασμένων στοιχείων, τσιμεντοειδών υλικών κατάλληλων για εκτύπωση σε 3D ή ειδικών χημικών προϊόντων για την οικοδομή, η επεξεργασία με υπερήχους μπορεί να συμβάλει:

  • Καλύτερες επιδόσεις σε θραύση υπό συμπίεση, κάμψη και εφελκυσμό, χάρη στη βελτιωμένη κατανομή των νανοπληρωτικών.
  • Καλύτερη αντοχή στις ρωγμές και μεγαλύτερη σκληρότητα χάρη στην αποτελεσματικότερη μικροενίσχυση.
  • Μειωμένη διαπερατότητα και βελτιωμένη αντοχή χάρη στη βελτίωση της δομής των πόρων.
  • Πιο σταθερή ποιότητα υλικού από παρτίδα σε παρτίδα.
  • Βελτιωμένη αξιοποίηση του δαπανηρού γραφενίου, των νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) και άλλων νανοπροσθέτων.
  • Ταχύτερος έλεγχος των συνθέσεων και βελτιστοποίηση των διαδικασιών.
  • Ευέλικτη παραγωγή, από το στάδιο της εργαστηριακής ανάπτυξης έως τη συνεχή βιομηχανική επεξεργασία.
  • Καλύτερος έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος, η εισροή ενέργειας, ο ρυθμός ροής, η θερμοκρασία και ο χρόνος παραμονής.

Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher έχουν σχεδιαστεί για μετρήσιμη και αναπαραγώγιμη μεταφορά ενέργειας σε υγρά, εναιωρήματα και πολτούς. Ο ίδιος βασικός μηχανισμός υπερηχητικής επεξεργασίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλες τις κατηγορίες ισχύος, επιτρέποντας στους πελάτες να αναπτύξουν παραμέτρους διεργασίας σε μικρή κλίμακα και στη συνέχεια να τις μεταφέρουν σε μεγαλύτερα επιτραπέζια, πιλοτικά ή βιομηχανικά συστήματα.

 

Όσον αφορά την τσιμεντοκονία (Σχήμα 7), τα δείγματα ενισχυμένα με CNT παρουσίασαν καμπύλες θερμικής απόσβεσης που γίνονταν προοδευτικά πιο απότομες και εμφανίζονταν νωρίτερα, καθώς η περιεκτικότητα σε CNT αυξανόταν από 0,2% έως 1,2%. Αντίθετα, η τσιμεντοκονία που τροποποιήθηκε με GNP παρουσίασε μια πιο σταδιακή εξέλιξη στη θερμική απόκριση. Αν και η αύξηση της συγκέντρωσης GNP οδήγησε επίσης σε ταχύτερη απώλεια θερμοκρασίας σε σύγκριση με το απλό δείγμα, το φαινόμενο αυτό ήταν λιγότερο έντονο και πιο ομοιόμορφο σε όλες τις συγκεντρώσεις.

Θερμογραφίες υπέρυθρης ακτινοβολίας από τσιμεντοκονία τροποποιημένη με νανοτεχνολογία, ενισχυμένη με (α) CNT και (β) GNP. Τα CNT και το γραφένιο διασκορπίστηκαν με τη χρήση του υπερηχητικού διασκορπιστή UP400S.
Μελέτη και διαγράμματα: ©Farmaki et al., 2025

 

Υπερηχητική επεξεργασία πριν από την προσθήκη τσιμέντου: Η προτιμώμενη μέθοδος επεξεργασίας

Για πολλές συνθέσεις τσιμέντου ενισχυμένου με νανοϋλικά, η πιο αποτελεσματική προσέγγιση είναι να διασκορπιστεί πρώτα το νανοϋλικό στην υγρή φάση. Αυτή μπορεί να είναι νερό, διάλυμα υπερπλαστικοποιητή, διασκορπιστικό που περιέχει επιφανειοδραστικό, πρόσμικτο πολυμερούς, κολλοειδές πυριτίου ή άλλο υγρό συστατικό της σύνθεσης του κονιάματος.
Μια τυπική διαδικασία επεξεργασίας με υπερήχους έχει ως εξής:

  1. Προσθέστε γραφένιο, νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) ή άλλα νανοϋλικά στην υγρή φάση.
  2. Βρέξτε εκ των προτέρων τη σκόνη ή το νανοπληρωτικό, ανακατεύοντας ελαφρά.
  3. Εφαρμόστε υπερήχους υψηλής έντασης για την αποσυσσωμάτωση και τη διασπορά του υλικού.
  4. Ρυθμίστε τη θερμοκρασία, αν χρειαστεί.
  5. Προσθέστε τη νανοδιασπορά που έχει υποβληθεί σε υπερήχους στο τσιμέντο, την άμμο και τα άλλα συστατικά του κονιάματος.
  6. Ανακατέψτε μέχρι να αποκτήσει την τελική σύσταση πάστας ή κονιάματος.

Αυτή η μέθοδος επιτρέπει καλύτερο έλεγχο σε σύγκριση με την ξηρή ανάμιξη νανοσωματιδίων στη σκόνη τσιμέντου. Επίσης, αυξάνει την πιθανότητα τα νανοϋλικά να έχουν ήδη διαχωριστεί, διαβραχεί και κατανεμηθεί ομοιόμορφα πριν από την έναρξη της ενυδάτωσης και της πήξης.

Ο αρμόστοκος τσιμέντου μπορεί να διασκορπιστεί αποτελεσματικά σε νανο-κλίμακα χρησιμοποιώντας τον υπερηχητή τύπου καθετήρα UP400St.

Υπερήχων τύπου καθετήρα UP400St για μικρο-λεπτή διασπορά τσιμεντοκονιάματος
(Μελέτη και εικόνα: ©Draganovic et al., 2020)

Οικονομικά οφέλη από την παραγωγή τσιμέντου υψηλής απόδοσης

Τα νανοπρόσθετα μπορεί να είναι δαπανηρά και η χρήση τους πρέπει να δικαιολογείται από μετρήσιμα οφέλη στην απόδοση. Η κακή διασπορά οδηγεί σε σπατάλη υλικού. Το συσσωματωμένο γραφένιο ή τα νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) αυξάνουν το κόστος της σύνθεσης χωρίς να προσφέρουν την αναμενόμενη ενίσχυση. Αντίθετα, η υπερηχητική διασπορά βελτιώνει την αποτελεσματική αξιοποίηση των νανοϋλικών.
Τα οικονομικά οφέλη περιλαμβάνουν:

  • Μείωση των αποβλήτων από πρόσθετα: Μεγαλύτερο μέρος του νανοϋλικού συμβάλλει στην απόδοση, αντί να παραμένει εγκλωβισμένο σε συσσωματώματα.
  • Μειωμένος κίνδυνος που συνδέεται με τη σύνθεση: Η ομοιόμορφη διασπορά μειώνει τις αποτυχημένες παρτίδες και τα ασταθή αποτελέσματα των δοκιμών.
  • Faster R&D κύκλοι: Οι συνθέσεις μπορούν να υποβληθούν σε έλεγχο με ελεγχόμενες παραμέτρους υπερήχων.
  • Βελτιωμένη κλιμάκωση: Οι παράμετροι της διαδικασίας μπορούν να μεταφερθούν από τις δοκιμές σκοπιμότητας στον βιομηχανικό εξοπλισμό.
  • Προϊόντα υψηλότερης αξίας: Τα πιο ανθεκτικά, πιο ανθεκτικά και λειτουργικά κονιάματα εξυπηρετούν εφαρμογές υψηλών προδιαγραφών.
  • Δυνατότητα συνεχούς παραγωγής: Η ενσωματωμένη υπερηχητική επεξεργασία επιτρέπει την επεξεργασία υψηλής παραγωγικότητας για εμπορική παραγωγή.

Για τους κατασκευαστές, η βασική αξία δεν είναι μόνο η καλύτερη ποιότητα διασποράς. Είναι η ικανότητα να μετατρέψουν το τσιμέντο με νανοενισχύσεις από μια εργαστηριακή ιδέα σε μια ελεγχόμενη, επεκτάσιμη διαδικασία παραγωγής.

Από τη σύνθεση στο εργαστήριο έως τη βιομηχανική παραγωγή τσιμέντου

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας υπερήχων της Hielscher είναι η πρακτική διαδικασία κλιμάκωσης. Τα τσιμεντοειδή με νανοενισχύσεις μπορούν να αναπτυχθούν σε εργαστηριακή κλίμακα και στη συνέχεια να μεταφερθούν σε μεγαλύτερα συστήματα χωρίς να αλλάξει η βασική αρχή της επεξεργασίας. Αντί να επανασχεδιάζουν τη διαδικασία διασποράς για την παραγωγή, οι κατασκευαστές μπορούν να προσαρμόσουν την ισχύ των υπερήχων, τη γεωμετρία του κυττάρου ροής, τον χρόνο παραμονής και τη διαμόρφωση του αντιδραστήρα.
Αυτό μειώνει τον τεχνικό κίνδυνο. Επίσης, συντομεύει τη διαδικασία από τα επιτυχημένα δείγματα κονιάματος έως τα εμπορικά προϊόντα τσιμέντου υψηλής απόδοσης.

Μια τυπική ροή εργασιών κλιμάκωσης περιλαμβάνει:

  1. Καθορίστε τις επιδόσεις που πρέπει να επιτύχει το κονίαμα-στόχος και το σύστημα νανοϋλικών.
  2. Γραφένιο, CNT, νανοπυριτία ή υβριδικά πρόσθετα.
  3. Προσδιορίστε την απαιτούμενη ένταση υπερήχων και την εισροή ενέργειας.
  4. Βελτιστοποίηση των μέσων διασποράς, των προσθέτων και του ελέγχου της θερμοκρασίας.
  5. Παραγωγή δοκιμαστικών παρτίδων με τα συστήματα UIP1000hdT ή UIP2000hdT.
  6. Επαλήθευση των ιδιοτήτων του κονιάματος, όπως η αντοχή, η εργασιμότητα και η ανθεκτικότητα.
  7. Μεταφέρετε τη διαδικασία σε συστοιχίες UIP6000hdT ή UIP16000hdT για παραγωγή.
  8. Ενσωμάτωση της ενσωματωμένης υπερηχητικής επεξεργασίας στη συνεχή παραγωγή.
Νανοδιασπορά με υπερήχους - Sonicator UP400StΠαρατηρήστε πώς ο υπερηχητικός διασκορπιστής Hielscher UP400St μετατρέπει τη σκόνη άνθρακα και το νερό σε μια σταθερή νανοδιασπορά. Τα έντονα υπερηχητικά κύματα και η ακουστική σπηλαίωση επιτυγχάνουν ταχεία μείωση του μεγέθους των σωματιδίων, ομοιόμορφη αποσυσσωμάτωση και αποτελέσματα με υψηλή αναπαραγωγιμότητα. Σε αντίθεση με άλλους εργαστηριακούς διασκορπιστές, οι υπερηχητικοί διασκορπιστές της Hielscher επιτρέπουν γραμμική κλιμάκωση, καθιστώντας δυνατή την ομαλή και αναπαραγώγιμη μετάβαση στη βιομηχανική παραγωγή νανοδιασπορών σε λειτουργία συνεχούς ροής. Οι υπερηχητικοί διασκορπιστές της Hielscher αποτελούν ένα απαραίτητο εργαλείο για την αξιόπιστη παραγωγή διασπορών μικρομετρικού και νανομετρικού μεγέθους στην έρευνα, την ανάλυση και τη βιομηχανική παραγωγή.

Αίτηση Πληροφοριών



Το τσιμέντο υψηλής απόδοσης απαιτεί διασπορά υψηλής ποιότητας

Το μέλλον της τεχνολογίας του τσιμέντου δεν βασίζεται μόνο στη χημεία των νέων συνδετικών υλικών. Εξαρτάται επίσης από τον καλύτερο έλεγχο της μικροδομής, των λειτουργικών προσθέτων και της επεξεργασίας. Τα νανοϋλικά, όπως το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs), μπορούν να συμβάλουν στην παραγωγή ισχυρότερων, πιο ανθεκτικών, πιο «έξυπνων» και πιο ανθεκτικών τσιμεντοειδών υλικών. Ωστόσο, αυτό απαιτεί αξιόπιστη διασπορά.
Τα υπερηχητικά συστήματα της Hielscher προσφέρουν στους παραγωγούς τσιμέντου, στους κατασκευαστές χημικών προϊόντων για την οικοδομή και στα ερευνητικά ιδρύματα ένα εργαλείο με δυνατότητα κλιμάκωσης για την επεξεργασία νανοπροσθέτων. Από το αρχικό στάδιο της σύνθεσης έως την ενσωματωμένη παραγωγή υψηλής απόδοσης, η υπερηχητική επεξεργασία βελτιώνει τη διασπορά, την απολέπιση, την αποσυσσωμάτωση και τη λειτουργική δομή των νανοϋλικών σε τσιμεντοκονίες και κονιάματα.
Για την παραγωγή τσιμέντου υψηλής απόδοσης, η επεξεργασία με υπερήχους προσφέρει ένα σαφές πλεονέκτημα: καλύτερες επιδόσεις του υλικού, αποδοτικότερη χρήση των ακριβών νανοπροσθέτων και μια άμεση μετάβαση από την επιτυχία στο εργαστήριο στη βιομηχανική παραγωγή.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Όγκος παρτίδας Ροή Προτεινόμενες συσκευές
10 έως 2000mL 20 έως 400mL / λεπτό UP400St
0.1 έως 20L 0.2 έως 4L/min UIP2000hdT
10 έως 100L 2 έως 10L / λεπτό UIP4000hdT
15 έως 150L 3 έως 15L / λεπτό UIP6000hdT
μ.δ. 10 έως 100L / λεπτό UIP16000hdT
μ.δ. μεγαλύτερου σύμπλεγμα UIP16000hdT

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Παρακαλούμε χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τους υπερηχητικούς διασκορπιστές για τη διασπορά νανοϋλικών σε τσιμεντοκονίες, καθώς και τεχνικές λεπτομέρειες και τιμές. Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας τη σύνθεση του νανοενισχυμένου τσιμέντου σας και να σας προτείνουμε τον καλύτερο υπερηχητικό διασκορπιστή για την παραγωγή τσιμέντου σας!





Συσκευές υπερήχων Hielscher για έρευνα, δοκιμές σκοπιμότητας και παραγωγή

Η Hielscher προσφέρει συσκευές υπερήχων σε διάφορες κατηγορίες ισχύος: εργαστηριακές, επιτραπέζιες, πιλοτικές και βιομηχανικές. Αυτό είναι απαραίτητο για τους ερευνητές που ασχολούνται με το τσιμέντο και τα κονιάματα, καθώς τα νανοενισχυμένα σκευάσματα πρέπει συχνά να περάσουν από διάφορα στάδια: αρχική επιλογή υλικών, ανάπτυξη παραμέτρων διασποράς, δοκιμές κονιαμάτων, πιλοτικές παρτίδες και βιομηχανική παραγωγή.
Η γκάμα προϊόντων της Hielscher βασίζεται στην επεξεργασία με υπερήχους με δυνατότητα κλιμάκωσης, με συστήματα για εργαστηριακή ανάπτυξη, πιλοτικές δοκιμές και δοκιμές σε εργαστηριακό επίπεδο, βαριά βιομηχανική λειτουργία και συνεχή ενσωματωμένη παραγωγή με χρήση κυψελών ροής και αντιδραστήρων.

UIP1000hdT και UIP2000hdT για έρευνα σε εργαστηριακό επίπεδο και δοκιμές σκοπιμότητας

Τα μοντέλα UIP1000hdT και UIP2000hdT είναι ισχυροί επιτραπέζιοι επεξεργαστές υπερήχων για την ανάπτυξη συνθέσεων, μελέτες σκοπιμότητας και επεξεργασία μεσαίας κλίμακας. Είναι ιδανικά για την ανάπτυξη συνθέσεων τσιμέντου ενισχυμένου με νανοϋλικά, όπου οι ερευνητές πρέπει να δοκιμάσουν τον τύπο των νανοϋλικών, τη συγκέντρωσή τους, τη χημεία των διασκορπιστικών, την ένταση της υπερηχητικής επεξεργασίας, τον χρόνο επεξεργασίας και τον έλεγχο της θερμοκρασίας.

Αυτά τα συστήματα είναι ιδανικά για:

  • Διασπορά γραφενίου και CNT σε νερό ή σε διαλύματα μίγματος.
  • Δοκιμές σκοπιμότητας νανοενισχυμένων τσιμεντοειδών παστών.
  • Βελτιστοποίηση της εισροής ενέργειας κατά την υπερηχητική επεξεργασία.
  • Παρασκευή επαναλήψιμων δοκιμαστικών παρτίδων.
  • Ανάπτυξη συνθέσεων κονιαμάτων υψηλής απόδοσης.
  • Συνεχής επεξεργασία μικρής κλίμακας με συστήματα κυψελών ροής.
  • Επικύρωση κλιμάκωσης πριν από τη βιομηχανική παραγωγή.

για R&Οι συσκευές της σειράς D, τα μοντέλα UIP1000hdT και UIP2000hdT, παρέχουν την ένταση επεξεργασίας που απαιτείται για απαιτητικά νανοϋλικά, διατηρώντας παράλληλα τη διάταξη πρακτική για εργαστηριακά, τεχνικά κέντρα και πιλοτικά περιβάλλοντα.

 

 

Συστοιχίες UIP6000hdT και UIP16000hdT για παραγωγή υψηλής απόδοσης

Sonicator UIP6000hdT, ένας ισχυρός επεξεργαστής υπερήχων 6kW, για την inline απολέπιση γραφενίουΓια την παραγωγή σε εμπορική κλίμακα προσθέτων τσιμέντου ενισχυμένων με νανοσωματίδια, νανοδιασπορών ή συστατικών κονιάματος υψηλής απόδοσης, τα βιομηχανικά υπερηχητικά συστήματα της Hielscher, όπως τα μοντέλα UIP6000hdT και UIP16000hdT, μπορούν να διαμορφωθούν σε συστοιχίες για συνεχή επεξεργασία υψηλής παραγωγικότητας.
Η ομαδοποίηση μονάδων UIP6000hdT ή UIP16000hdT επιτρέπει στους κατασκευαστές να αυξήσουν την παραγωγική ικανότητα, διατηρώντας παράλληλα ελεγχόμενη την εισροή υπερηχητικής ενέργειας. Αυτή η αρθρωτή προσέγγιση είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν οι όγκοι παραγωγής αυξάνονται από πιλοτική κλίμακα σε πλήρη κλίμακα παραγωγής.

Υποστήριξη βιομηχανικών διαμορφώσεων:

  • Συνεχής ενσωματωμένη διασπορά γραφενίου, νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) και νανοπροσθέτων.
  • Επεξεργασία διασκορπισμάτων-προτύπων νανοϋλικών υψηλής παραγωγικότητας.
  • Ενσωμάτωση σε γραμμές παραγωγής προσθέτων τσιμέντου ή ξηρών κονιαμάτων.
  • Παράλληλη λειτουργία υπερηχητικών αντιδραστήρων για αύξηση της παραγωγικής ικανότητας.
  • Σταθερά περιβάλλοντα παραγωγής που λειτουργούν 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα.
  • Έλεγχος και παρακολούθηση της διαδικασίας για σταθερή ποιότητα προϊόντος.

Τα βιομηχανικά συστήματα της Hielscher έχουν σχεδιαστεί για απαιτητική συνεχή λειτουργία, ενώ διατίθενται μονάδες υψηλής ισχύος έως και 16 kW ανά συσκευή.

Υπερήχων υψηλής διάτμησης ομογενοποιητές χρησιμοποιούνται στο εργαστήριο, πάγκο-κορυφή, πιλοτική και βιομηχανική επεξεργασία.

Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.



Συχνές Ερωτήσεις

Γιατί το τσιμέντο και το κονίαμα ενισχύονται με νανοϋλικά;

Το τσιμέντο και το κονίαμα ενισχύονται με νανοϋλικά προκειμένου να βελτιωθούν οι μηχανικές, οι αντοχικές και οι λειτουργικές τους ιδιότητες σε μικροδομικό επίπεδο. Η υπερηχητική επεξεργασία διασκορπίζει ομοιογενώς τα νανοϋλικά στην τσιμεντοκονία, ώστε να επιτευχθούν βέλτιστα αποτελέσματα όσον αφορά την ενυδάτωση, την αντοχή και τη διάρκεια ζωής.Το τσιμέντο και το κονίαμα ενισχύονται με νανοϋλικά προκειμένου να βελτιωθούν οι μηχανικές, οι αντοχικές και οι λειτουργικές τους ιδιότητες σε μικροδομικό επίπεδο. Νανοϋλικά όπως το γραφένιο, οι νανοσωλήνες άνθρακα, η νανοπυριτία, οι νανοάργιλοι και τα νανοσωματίδια οξειδίων μετάλλων μπορούν να γεμίσουν πόρους νανοκλίμακας, να παρέχουν σημεία πυρήνωσης για τα προϊόντα ενυδάτωσης του τσιμέντου και να βελτιώσουν την πυκνότητα συσκευασίας της σκληρυμένης μήτρας.
Λόγω της μεγάλης ειδικής επιφάνειας και της υψηλής αναλογίας διαστάσεων τους, τα νανοϋλικά μπορούν να βελτιώσουν τη μεταφορά φορτίου, να γεφυρώσουν τις μικρορωγμές και να καθυστερήσουν τη διάδοση των ρωγμών. Αυτό μπορεί να αυξήσει την αντοχή σε θλίψη, την αντοχή σε κάμψη, την αντοχή σε εφελκυσμό, την αντοχή σε θραύση και την αντοχή στην τριβή.
Τα νανοϋλικά μεταβάλλουν επίσης τη δομή των πόρων των τσιμεντοειδών υλικών. Ένα πυκνότερο και πιο λεπτό δίκτυο πόρων μειώνει τη διαπερατότητα, την απορρόφηση νερού, τη διείσδυση χλωριδίων, την ανθρακώση και τη χημική διάβρωση. Αυτό βελτιώνει την ανθεκτικότητα και παρατείνει τη διάρκεια ζωής.
Ορισμένα νανοϋλικά προσδίδουν λειτουργικές ιδιότητες πέραν της μηχανικής ενίσχυσης. Το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να βελτιώσουν την ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, καθιστώντας δυνατή τη δημιουργία τσιμέντου με δυνατότητα αυτοανίχνευσης, την παρακολούθηση της κατάστασης των κατασκευών, την ανάπτυξη αντιστατικών υλικών, την ηλεκτρομαγνητική θωράκιση ή εφαρμογές έξυπνων υποδομών.
Στην πράξη, η ενίσχυση με νανοϋλικά επιτρέπει στους παραγωγούς τσιμέντου και κονιάματος να παρασκευάζουν υλικά υψηλότερης απόδοσης με βελτιωμένη αναλογία αντοχής προς συνδετικό υλικό, καλύτερη ανθεκτικότητα και πρόσθετη λειτουργικότητα. Βασική προϋπόθεση είναι η ομοιογενής διασπορά, καθώς τα συσσωματωμένα νανοϋλικά λειτουργούν ως ελαττώματα και όχι ως ενίσχυση.

Σε τι βαθμό η θερμική απόκριση του τσιμεντοκονιάματος σχετίζεται με την ποιότητα του τσιμέντου;

Όταν το τσιμέντο αντιδρά με το νερό, οι αντιδράσεις ενυδάτωσης απελευθερώνουν θερμότητα. Η θερμογραφία υπέρυθρων καταγράφει την εξέλιξη της επιφανειακής θερμοκρασίας της πάστας με την πάροδο του χρόνου, οπότε η θερμική καμπύλη που προκύπτει λειτουργεί ως ένα πρακτικό «δακτυλικό αποτύπωμα» του τσιμεντοειδούς συστήματος. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η θερμογραφία IR μπορεί να παρακολουθεί τις καμπύλες ενυδάτωσης και να προβλέπει τους χρόνους πήξης με ισχυρή συσχέτιση με την ισοθερμική θερμιδομετρία, ενώ παράλληλα είναι πιο ευέλικτη στην εφαρμογή στο πεδίο και μη επεμβατική.
Όσον αφορά την ποιότητα του τσιμέντου, οι πιο σημαντικές παράμετροι είναι:

  • Έναρξη της ενυδάτωσης: Δείχνει πόσο γρήγορα αρχίζει να αντιδρά το συνδετικό υλικό μετά την προσθήκη νερού.
  • Ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας: Δείκτης της κινητικής της ενυδάτωσης και της αρχικής αντιδραστικότητας.
  • Μέγιστη θερμοκρασία: Αντανακλά την ένταση της απελευθέρωσης θερμότητας και μπορεί να αποκαλύψει διαφορές στη λεπτότητα του τσιμέντου, στη σύνθεση των φάσεων του κλίνκερ, στα συμπληρωματικά τσιμεντοειδή υλικά ή στη δοσολογία των προσμίξεων.
  • Χρόνος μέχρι την επίτευξη της μέγιστης θερμοκρασίας: Σχετίζεται με το χρόνο πήξης και την ανάπτυξη της αρχικής αντοχής.
  • Θερμική ομοιομορφία σε όλο το δείγμα: Υποδηλώνει ανεπαρκή ανάμιξη, διαχωρισμό, συσσωματώματα, άνιση κατανομή νερού ή άνιση διασπορά προσθέτων.
  • Σύγκριση μεταξύ παρτίδων: Επιτρέπει τον εντοπισμό αποκλίσεων στην ποιότητα του τσιμέντου, στη συμβατότητα των πρόσθετων, στην αναλογία νερού προς τσιμέντο ή σε σφάλματα στη σύνθεση.

Στον έλεγχο ποιότητας, η θερμογραφία IR είναι ιδιαίτερα χρήσιμη, καθώς είναι μη καταστροφική, χωρίς επαφή και οπτικά κατανοητή.

Τι είναι η υπερηχητική απολέπιση νανοϋλικών;

Εκτός από την απλή διασπορά, τα υπερηχητικά κύματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποφλοίωση νανοϋλικών. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα στρωματοποιημένα νανοϋλικά, όπως ο γραφίτης, οι νανοπλάκες γραφενίου, οι στοίβες οξειδίου του γραφενίου ή οι νανοάργιλοι. Η αποφλοίωση αυξάνει την ενεργή επιφάνεια και μπορεί να βελτιώσει την ενισχυτική δράση του υλικού σε τσιμεντοειδείς μήτρες.
Στις εφαρμογές τσιμέντου, τα αποφλοιωμένα πλακίδια γραφενίου εξασφαλίζουν καλύτερη αλληλεπίδραση με τα προϊόντα ενυδάτωσης και ασκούν ισχυρότερη επίδραση στην ανάπτυξη της μικροδομής. Αυτό έχει σημασία για:

  • Τσιμεντοκονίες ενισχυμένες με γραφένιο
  • Κονιάματα τροποποιημένα με οξείδιο του γραφενίου
  • Τσιμεντοειδή υλικά ενισχυμένα με νανο-άργιλο
  • Υβριδικά συστήματα γραφενίου-CNT
  • Αγώγιμα σύνθετα υλικά από τσιμέντο
  • Τσιμεντοειδή σύνθετα υλικά υψηλής αντοχής και εξαιρετικά υψηλής απόδοσης

Μάθετε περισσότερα για την απολέπιση του γραφενίου με υπερήχους!

Ποιο είναι το πλεονέκτημα της κατανομής και της σύμπλεξης των CNT με υπερήχους;

Η νανο-διασπορά και η νανο-ενθυλάκωση των υλικών αλλαγής φάσης (PCM) βελτιώνει την αποτελεσματικότητά τους στην αποθήκευση ενέργειας. Οι ηχοβολείς είναι τα πιο αποτελεσματικά εργαλεία για τη νανοδιασπορά και τη νανοενθυλάκωση.Οι νανοσωλήνες άνθρακα αποτελούν εξαιρετικά αποτελεσματικά νανοενισχυτικά υλικά, αλλά η διασπορά τους αποτελεί πρόκληση, καθώς οι CNT σχηματίζουν φυσικά δέσμες και μπερδεμένα συσσωματώματα. Η επεξεργασία με υπερήχους μπορεί να διαχωρίσει τις δέσμες και να κατανείμει τους CNT σε ολόκληρη την υγρή φάση. Όταν ελέγχεται σωστά, η επεξεργασία με υπερήχους μπορεί να συμβάλει στη δημιουργία ενός λειτουργικού δικτύου νανοσωλήνων στη μήτρα του κονιάματος, αντί για μεμονωμένες συσσωματώσεις.
Αυτό είναι σημαντικό τόσο για τις μηχανικές όσο και για τις λειτουργικές εφαρμογές του τσιμέντου. Ένα κατανεμημένο δίκτυο CNT μπορεί να συμβάλει στη γεφύρωση ρωγμών, στην ηλεκτρική αγωγιμότητα, στην πιεζοαντιστάτη συμπεριφορά των αισθητήρων και στην ανάπτυξη έξυπνων τσιμεντοειδών υλικών. Για παράδειγμα, το κονίαμα τροποποιημένο με CNT μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παρακολούθηση της κατάστασης των κατασκευών, στο αυτοαισθητήριο σκυρόδεμα, σε αγώγιμα υλικά επισκευής ή σε προηγμένα προκατασκευασμένα στοιχεία.
Ο στόχος δεν είναι απλώς να “ανακατέψτε” Τα CNT, αλλά και για τον σχεδιασμό της θέσης και της αλληλεπίδρασής τους εντός της τσιμεντοειδούς μήτρας. Η υπερηχητική διασπορά παρέχει στους τεχνικούς σύνθεσης ένα πρακτικό εργαλείο για την προσαρμογή αυτής της δομής.
Διαβάστε περισσότερα για τη διασπορά των CNT με υπερήχους!

 

Βιβλιογραφία / Αναφορές

Γιατί Hielscher υπερήχων?

  • υψηλή απόδοση
  • Τεχνολογία αιχμής
  • αξιοπιστία & Ευρωστία
  • Ρυθμιζόμενος, ακριβής έλεγχος της διαδικασίας
  • δέσμη & Ενσωματωμένη
  • για κάθε τόμο
  • έξυπνο λογισμικό
  • έξυπνα χαρακτηριστικά (π.χ. προγραμματιζόμενα, πρωτόκολλο δεδομένων, τηλεχειρισμός)
  • εύκολο και ασφαλές στη λειτουργία
  • χαμηλή συντήρηση
  • CIP (επιτόπιος καθαρισμός)

Από τη δοκιμή σκοπιμότητας έως τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας και τη βιομηχανική εγκατάσταση με τον καλύτερο ηχοβολέα - η Hielscher Ultrasonics είναι ο συνεργάτης σας για επιτυχημένες διαδικασίες υπερήχων!

Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.

Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας.