Süsiniknanotorude hajutamine 3D-prinditavates tintides
CNT-de ühtlane hajutamine 3D-prinditavates tintides võib parandada tindi omadusi ja võimaldada uusi rakendusi erinevates valdkondades. Sondi tüüpi ultraheliuuring on väga usaldusväärne dispergeerimistehnika, et toota polümeerides CNT-de stabiilseid nanosuspensioone.
Tõhus ja stabiilne CNT dispersioon polümeerides ultrahelitöötluse tõttu
Süsiniknanotorud (CNT) dispergeeritakse nende ainulaadsete omaduste tõttu sageli räniõlides mitmesugusteks rakendusteks. CNT-de dispersioon räniõlides võib parandada saadud materjalide mehaanilisi, termilisi ja elektrilisi omadusi. Üks selline rakendus on CNT-dopeeritud polümeeride valmistamine juhtivate 3D-prinditavate tintide jaoks, näiteks kantavate puutetundlike andurite, patsiendispetsiifiliste koe regenereerimise tellingute ning painduvate EKG- ja EEG-elektroodide biopõhiseks lisandite tootmiseks.
Lisaks saab räniõlides dispergeeritud CNT-sid kasutada juhtivate tintidena elektroonikaseadmetes, näiteks painduvates kuvarites ja andurites. CNT-d toimivad juhtivate radadena, võimaldades elektrivoolu voolu.
Tööstusliku võimsuse ultraheli süsteem tööstuslikuks inline dispersiooniks: Suure jõudlusega ultrasonikaatorid on usaldusväärsed ja väga tõhusad inline segamissüsteemid nanodispersioonide, näiteks CNT-de tootmiseks polümeerides.
Ultraheli CNT / polümeeri dispersiooni eelised
Ultraheli on väga tõhus hajutamistehnika, millel on mitmeid eeliseid. Süsiniknanotorude (CNT) ultraheli hajutamise eelised polümeerides on järgmised:
Ultraheli tööstussüsteem inline lahustamisprotsesside jaoks, nt süsiniknanotorude ühtlane dispersioon polümeerpreparaatidesse.
CNT / PDMS komposiitide ultraheli tootmise üldprotokoll
Ultraheli kasutatakse paljude nano-suurusega materjalide hajutamiseks polümeerides. Spetsiifiline ja tavaliselt kasutatav rakendus on süsiniknanotorude (CNT) dispersioon dimetüülpolüsiloksaanis (PDMS), kasutades sondi tüüpi ultrahelitöötlust. CNT-de hajutamiseks PDMS-maatriksisse kasutatakse nanotorude eemaldamiseks võimsuse ultraheli ja sellest tulenevaid akustilise kavitatsiooni mõjusid ning segatakse need ühtlaselt nanosuspensiooniks. Sondi tüüpi ultrahelitöötlus on võimas meetod CNT-de hajutamiseks tänu oma võimele tekitada intensiivseid kavitatsioonijõude, mis võivad tõhusalt laguneda ja hajutada aglomeeritud CNT-sid.
Ultraheli hajutamine on lihtne töötlemisetapp, mis ei nõua spetsiifilist eel- ega järeltöötlust. Ultraheli seadmed ise on ohutud ja kergesti kasutatavad.
Dispersiooniprotsess sondi tüüpi ultrahelitöötluse abil hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
- CNT-PDMS segu valmistamine: PDMS-maatriksile lisatakse etteantud kogus CNT-sid ja need segatakse eelnevalt mehaanilise segajaga. Huvitav on see, et CNT-de eeldispergeerimisega lahustis saab elektrijuhtivust suurendada. Parimad tulemused saavutatakse tetrahüdrofuraani (THF), atsetooni või kloroformiga (sorteeritud parimate tulemuste järgi).
- Sondi tüüpi ultrahelitöötlus: Segu allutatakse sondi tüüpi ultrahelitöötlusele, kasutades suure intensiivsusega ultraheli sondi, mis genereerib ultraheli laineid sagedusega tavaliselt umbes 20 kHz. Sõltuvalt mahust ja koostisest viiakse ultrahelitöötlus tavaliselt läbi mitu minutit, et tagada CNT-de täielik dispersioon.
- Dispersiooni jälgimine: CNT-de dispersiooni jälgitakse selliste meetodite abil nagu skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM), ülekandeelektronmikroskoopia (TEM) või UV-Vis spektroskoopia. Neid meetodeid saab kasutada CNT-de jaotuse visualiseerimiseks PDMS-maatriksis ja CNT-de ühtlase hajutamise tagamiseks.
Kokkuvõtteks võib öelda, et sondi tüüpi ultrahelitöötlus on võimas meetod CNT-de hajutamiseks polümeerides nagu PDMS, kuna see on võimeline tekitama intensiivseid kavitatsioonijõude, mis võivad tõhusalt laguneda ja hajutada aglomeeritud CNT-sid.
CNT / polümeerkomposiitide ultraheli valmistamise juhtumiuuringud
Nanotorude ja muude süsinikupõhiste nanomaterjalide hajutamist sondi tüüpi ultraheli abil on põhjalikult uuritud ja seda on hiljem rakendatud tööstuslikus tootmises. Allpool tutvustame mõningaid uuringuid, mis näitavad ultraheli nanotorude dispersiooni erakordset efektiivsust.
CNT-de ultraheli dispersioon PDMS-is kantavate andurite jaoks
(2022) võrdles CNT dispersiooni efektiivsust kolme rulli freesimist ja ultrahelitöötlust. Nanoosakeste dispersiooniprotseduuri analüüs polümeermaatriksisse näitab, et ultraheliuuringu tehnika tagab suurema elektrilise tundlikkuse võrreldes kolme rulli freesimisega, kuna kavitatsioonijõudude poolt indutseeritud CNT jaotuse suurem homogeensus. Erinevate CNT koormuste testimisel leiti, et CNT-PDMS-süsteemi perkolatsioonilävi, st kriitiline CNT sisaldus, milles see muutub elektrit juhtivaks, on 0,4 massiprotsenti CNT. Mitme seina süsiniku nanotorud (MWCNT) hajutati ultraheliga, kasutades Hielscheri ultrasonikaatori UP400ST (vt pilti vasakul) 0,5 impulsitsükli ja 50% amplituudiga 2 tunni jooksul. Ultraheli hajutamise mõju ultrahelitöötluse aja jooksul on näidatud alloleval pildil.
Selle analüüsi põhjal valiti kantavate andurite tootmiseks optimaalsed tingimused ultraheliuuringu abil 0,4 massiprotsenti CNT. Sellega seoses näitas elektrilise reaktsiooni analüüs järjestikuste koormustsüklite korral välja töötatud andurite suurt töökindlust ilma kahjustusteta 2%, 5% ja 10% koormuse juures, mis muudab need andurid usaldusväärseks keskmise koormuse jälgimiseks.
MWCNT-de ultraheli dispersioon PDMS-is, kasutades ultrasonikaatorit UP400St erinevatel ultrahelitöötluse aegadel.
(Uuring ja pilt: ©del Bosque et al., 2022)
Suure jõudlusega ultraheli hajutamisseadmed CNT / polümeeri nanokomposiitide jaoks
Hielscher Ultrasonics tootjad suure võimsusega ultraheli sondid nõudlike hajutamisrakenduste jaoks laboris, pink-top ja tööstuses. Hielscher Ultrasonics dispergeerijad tagavad nanomaterjalide tõhusa ja täpse homogeniseerimise ja dispersiooni lahustites, polümeerides ja komposiitides.
Oma täiustatud ultrahelitehnoloogia abil pakuvad need dispergeerijad kiiret ja lihtsat lahendust ühtlase osakeste suuruse jaotuse, stabiilsete dispersioonide ja / või nanoosakeste funktsionaliseerimise saavutamiseks.
Vähendades töötlemisaega ja minimeerides energiatarbimist, võivad ultraheli sondi dispergeerijad parandada tootlikkust ja vähendada ettevõtete tegevuskulusid erinevates tööstusharudes.
Hielscheri ultrasonikaatoreid saab kohandada ka vastavalt konkreetsetele nõuetele, pakkudes võimalusi mitmesuguste sondi suuruste, võimendussarvede, võimsustasemete ja voolurakkude jaoks, muutes need mitmekülgseks ja kohandatavaks erinevate nanopreparaatide ja mahtudega.
Üldiselt on ultraheli sondi dispergeerijad suurepärane investeering laboritele ja tööstusharudele, kes soovivad optimeerida oma nanomaterjalide töötlemise töövooge ja saavutada järjepidevaid ja usaldusväärseid tulemusi.
Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal
Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid käitlevad usaldusväärselt karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.
Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0.5 kuni 1,5 ml | mujal liigitamata | VialTweeter | 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Ultraheli partii reaktor tööstuslikuks töötlemiseks, nt CNT-de ja muude nanofillerite lisamine polümeeridesse 3D-prinditavate tintide jaoks lisandite valmistamiseks.
Kirjandus / Viited
- 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 toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.