Süsiniknanotorude dispersioon 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 CNT-de stabiilseid nanosuspensioone polümeerides.
Tõhus ja stabiilne CNT dispersioon polümeerides ultrahelitöötluse tõttu
Süsiniknanotorud (CNT-d) dispergeeritakse sageli räniõlides erinevateks rakendusteks nende ainulaadsete omaduste tõttu. CNT-de dispersioon räniõlides võib parandada saadud materjalide mehaanilisi, termilisi ja elektrilisi omadusi. Üks selline rakendus on CNT-dopeeritud polümeeride valmistamine juhtivate 3D-prinditavate trükivärvide jaoks, näiteks kantavate kombatavate andurite, patsiendispetsiifiliste koe regenereerimise tellingute ning painduvate EKG- ja EEG-elektroodide biopõhiste 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.
Tööstuslik 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 dispergeerimise eelised polümeerides on järgmised:
Ultraheli tööstussüsteem inline lahustumisprotsesside 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 ja nende ühtlaseks segamiseks nanosuspensiooniks võimsuse ultraheli ja sellest tulenevaid akustilise kavitatsiooni mõjusid. Sondi tüüpi ultrahelitöötlus on võimas meetod CNT-de hajutamiseks tänu oma võimele tekitada intensiivseid kavitatsioonijõude, mis võivad tõhusalt lagundada 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, kasutades sondi tüüpi ultrahelitöötlust, hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
- CNT-PDMS segu valmistamine: PDMS-maatriksisse lisatakse eelnevalt kindlaksmääratud kogus CNT-sid ja segatakse eelnevalt mehaanilise segajaga. Huvitav on see, et CNT-de eeldispergeerimisega lahustis saaks elektrijuhtivust suurendada. Parimad tulemused saavutatakse tetrahüdrofuraani (THF), atsetooni või kloroformiga (sorteeritud parimate tulemuste järgi).
- Sondi tüüpi ultrahelitöötlus: Segu allutatakse sondi tüüpi ultrahelitöötlusele, kasutades kõrge intensiivsusega ultraheli sondi, mis genereerib ultraheli laineid sagedusega tavaliselt umbes 20 kHz. Sõltuvalt mahust ja preparaadist viiakse ultrahelitöötlus tavaliselt läbi mitu minutit, et tagada CNT-de täielik dispersioon.
- Dispersiooni jälgimine: CNTde dispersiooni jälgitakse selliste meetodite abil nagu skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM), ülekandeelektronmikroskoopia (TEM) või UV-Vis spektroskoopia. Neid meetodeid saab kasutada CNTde jaotuse visualiseerimiseks PDMS-maatriksis ja CNTde ühtlase hajutatuse tagamiseks.
Kokkuvõtteks võib öelda, et sondi tüüpi ultrahelitöötlus on võimas meetod CNT-de hajutamiseks polümeerides, näiteks PDMS-is, tänu oma võimele tekitada intensiivseid kavitatsioonijõude, mis võivad tõhusalt lagundada ja hajutada aglomeeritud CNT-sid.
CNT / polümeerkomposiitide ultraheli valmistamise juhtumiuuringud
Nanotorude ja muude süsinikupõhiste nanomaterjalide dispersiooni sondi tüüpi ultraheli abil on põhjalikult uuritud ja seda on hiljem rakendatud tööstuslikus tootmises. Allpool tutvustame mõningaid uuringuid, mis näitavad ultraheli nanotoru dispersiooni erakordset efektiivsust.
CNT-de ultraheli dispersioon PDMS-is kantavate andurite jaoks
(2022) võrdles CNT dispersiooni efektiivsuse poolest kolme rulliga freesimist ja ultrahelitöötlust. Nanoosakeste dispersiooniprotseduuri analüüs polümeermaatriksisse näitab, et ultraheli meetod tagab kõrgema elektrilise tundlikkuse võrreldes kolme rulliga freesimisega, mis on tingitud kavitatsioonijõudude poolt indutseeritud CNT jaotuse suuremast homogeensusest. 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 seinaga süsiniknanotorud (MWCNT) hajutati ultraheliga, kasutades Hielscheri ultrasonikaatorit UP400ST (vt pilti vasakul) 0, 5 impulsitsüklit ja 50 % amplituudi 2 tunni jooksul. Ultraheli hajutamise mõju ultrahelitöötluse aja jooksul on näidatud alloleval pildil.
Selle analüüsi põhjal valiti ultraheliuuringu abil kantavate andurite tootmiseks optimaalsed tingimused 0,4 massiprotsenti CNT. Sellega seoses näitas järjestikuste koormustsüklite elektrilise reaktsiooni analüüs välja töötatud andurite suurt töökindlust ilma kahjustusteta 2%, 5% ja 10% tüve juures, mis muudab need andurid keskmise tüve jälgimiseks usaldusväärseks.
MWCNT-de ultraheli dispersioon PDMS-is, kasutades ultrasonikaatorit UP400St erinevatel ultrahelitöötluse aegadel.
(Uuring ja pilt: ©del Bosque et al., 2022)
Suure jõudlusega ultraheli dispergeerimisseadmed 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.
Nende täiustatud ultraheli tehnoloogiaga 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 hajutajad parandada tootlikkust ja vähendada erinevate tööstusharude ettevõtete tegevuskulusid.
Hielscheri ultrasonikaatoreid saab kohandada ka vastavalt konkreetsetele nõuetele, pakkudes võimalusi 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. Karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad on usaldusväärselt käsitsetud Hielscheri ultrasonikaatorite poolt.
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.
Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:
| partii Köide | flow Rate | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0.5 kuni 1,5 ml | e.k. | VialTweeter | 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 kuni 20 l | 0.2 kuni 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 l | 2 kuni 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150 l | 3 kuni 15 l/min | UIP6000hdT |
| e.k. | 10 kuni 100 l / min | UIP16000 |
| e.k. | suurem | klastri UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!
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 tootmiseks.
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 Lab et tööstuslik suurus.