Ühtlaselt hajutatud CNT-d ultraheli abil
Süsiniknanotorude (CNT) erakordsete funktsioonide kasutamiseks peavad need olema homogeenselt hajutatud.
Ultraheli dispergeerijad on kõige tavalisem vahend CNT-de jaotamiseks vesi- ja lahustipõhisteks suspensioonideks.
Ultraheli hajutamise tehnoloogia loob piisavalt kõrge nihkeenergia, et saavutada CNT-de täielik eraldamine ilma neid kahjustamata.
Süsiniknanotorude ultraheli hajutamine
Süsiniknanotorudel (CNT) on väga kõrge kuvasuhe ja neil on väike tihedus ning tohutu pindala (mitusada m2 / g), mis annab neile ainulaadsed omadused, nagu väga kõrge tõmbetugevus, jäikus ja sitkus ning väga kõrge elektri- ja soojusjuhtivus. Van der Waalsi jõudude tõttu, mis meelitavad üksikuid süsiniknanotorusid (CNT) üksteisele, korraldavad CNT-d tavaliselt kimpudesse või skeiinidesse. Need molekulidevahelised tõmbejõud põhinevad π-sideme virnastamise nähtusel külgnevate nanotorude vahel, mida nimetatakse π-virnastamiseks. Süsiniknanotorudest täieliku kasu saamiseks tuleb need aglomeraadid eraldada ja CNTd jaotada ühtlaselt homogeenses dispersioonis. Intensiivne ultraheliuuring loob vedelikes akustilise kavitatsiooni. Sellega tekitatud lokaalne nihkepinge lõhub CNT agregaate ja hajutab need ühtlaselt homogeenses suspensioonis. Ultraheli hajutamise tehnoloogia loob piisavalt kõrge nihkeenergia, et saavutada CNT-de täielik eraldamine ilma neid kahjustamata. Isegi tundlike SWNT-de puhul rakendatakse ultrahelitöötlust edukalt, et neid individuaalselt lahutada. Ultraheli annab lihtsalt piisava stressitaseme SWNT-agregaatide eraldamiseks, põhjustamata üksikutele nanotorudele palju luumurde (Huang, Terentjev 2012).
- Ühe dispergeeritud CNT-d
- Homogeenne jaotus
- Kõrge dispersioonitõhusus
- Kõrge CNT koormus
- CNT lagunemist ei toimu
- Kiire töötlemine
- protsessi täpne juhtimine
Suure jõudlusega ultraheli süsteemid CNT dispersioonide jaoks
Hielscher Ultrasonics varustab võimsaid ja usaldusväärseid ultraheli seadmeid CNT-de tõhusaks hajutamiseks. Kas teil on vaja valmistada väikesed CNT proovid analüüsiks ja R&D või peate tootma suuri tööstuslikke partiisid lahtisi dispersioone, Hielscheri tootevalik pakub teie vajadustele ideaalset ultraheli süsteemi. Albaania 50W ultrasonikaatorid laborile kuni 16kW tööstuslikud ultraheli üksused kaubanduslikuks tootmiseks, Hielscher Ultrasonics on teil kaetud.
Kvaliteetsete süsiniknanotorude dispersioonide tootmiseks peavad protsessi parameetrid olema hästi kontrollitud. Amplituud, temperatuur, rõhk ja retentsiooniaeg on ühtlase CNT jaotuse jaoks kõige kriitilisemad parameetrid. Hielscheri ultrasonikaatorid mitte ainult ei võimalda iga parameetri täpset kontrolli, vaid kõik protsessi parameetrid salvestatakse automaatselt Hielscheri digitaalsete ultraheli süsteemide integreeritud SD-kaardile. Iga ultrahelitöötluse protsessi protokoll aitab tagada reprodutseeritavad tulemused ja ühtlase kvaliteedi. Brauseri kaugjuhtimise kaudu saab kasutaja ultraheli seadet kasutada ja jälgida ilma ultraheli süsteemi asukohata.
Kuna ühe seinaga süsiniknanotorud (SWNT) ja mitme seinaga süsiniknanotorud (MWNT), samuti valitud vesi- või lahustikeskkond vajavad spetsiifilisi töötlemisintensiivsusi, on ultraheli amplituud lõpptoote puhul võtmetegur. Hielscheri ultraheli’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda nii väga kõrgeid kui ka väga kergeid amplituudi. Kehtestage oma protsessinõuete jaoks ideaalne amplituud. Isegi amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Meie kliendid on rahul Hielscheri ultraheli süsteemide silmapaistva töökindluse ja usaldusväärsusega. Paigaldamine raskeveokite rakenduste, nõudlike keskkondade ja 24/7 toimimise valdkonnas tagavad tõhusa ja ökonoomse töötlemise. Ultraheli protsessi intensiivistamine vähendab töötlemisaega ja saavutab paremaid tulemusi, st kõrgemat kvaliteeti, suuremat saagikust, uuenduslikke tooteid.
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 |
mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Kirjandus / Viited
- 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.
Faktid, mida tasub teada
Süsiniknanotorud
Süsiniknanotorud (CNT) on osa ühemõõtmeliste süsinikmaterjalide eriklassist, millel on erakordsed mehaanilised, elektrilised, termilised ja optilised omadused. Need on oluline komponent, mida kasutatakse kõrgtehnoloogiliste nanomaterjalide, näiteks nanokomposiitide, tugevdatud polümeeride jms arendamisel ja tootmisel, ning seetõttu kasutatakse neid tipptasemel tehnoloogiates. CNT-del on väga kõrge tõmbetugevus, suurepärased soojusülekandeomadused, madalaribalised vahed ning optimaalne keemiline ja füüsikaline stabiilsus, mis muudab nanotorud paljulubavaks lisandiks mitmesugustele materjalidele.
Sõltuvalt nende struktuurist eristatakse CNTS-i üheseinalisteks süsiniknanotorudeks (SWNT), kahekordse seinaga süsiniknanotorudeks (DWCNT) ja mitme seinaga süsiniknanotorudeks (MWNT).
SWNT-d on õõnsad, pikad silindrilised torud, mis on valmistatud ühe aatomi paksusest süsinikseinast. Süsiniku aatomleht on paigutatud kärgstruktuuri võre. Sageli võrreldakse neid kontseptuaalselt ühekihilise grafiidi või grafeeni valtsitud lehtedega.
DWCNT-d koosnevad kahest ühe seinaga nanotorust, millest üks on pesastatud teise sees.
MWNT-d on CNT-vorm, kus üksteise sees pesitseb mitu üheseinalist süsiniknanotoru. Kuna nende läbimõõt jääb vahemikku 3–30 nm ja kuna nad võivad kasvada mitu cm pikaks, võib nende kuvasuhe varieeruda vahemikus 10–kümme miljonit. Võrreldes süsiniknanokiududega on MWNT-del erinev seinastruktuur, väiksem välisläbimõõt ja õõnes interjöör. Tavaliselt kasutatavad tööstuslikult kättesaadavad MWNT-d on nt Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100 ja FutureCarbon CNT-MW.
CNT-de süntees: CNT-sid saab toota plasmapõhise sünteesimeetodi või kaarlahenduse aurustamismeetodi, laserablatsioonimeetodi, termilise sünteesiprotsessi, keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) või plasmaga täiustatud keemilise aurustamise-sadestamise abil.
CNT-de funktsionaliseerimine: Süsiniknanotorude omaduste parandamiseks ja nende konkreetse rakenduse jaoks sobivamaks muutmiseks funktsionaliseeritakse CNT-d sageli, nt lisades karboksüülhappe (-COOH) või hüdroksüül (-OH) rühmi.
CNT dispergeerivad lisandid
Mõned lahustid, nagu superhapped, ioonsed vedelikud ja N-tsükloheksüül-2-pürrolidoon, on võimelised valmistama suhteliselt kõrge kontsentratsiooniga CNT-de dispersioone, samas kui nanotorude kõige tavalisemad lahustid, nagu N-metüül-2-pürrolidoon (NMP), dimetüülformamiid (DMF) ja 1,2-dikholobenseen, võivad nanotorusid hajutada ainult väga madalatel kontsentratsioonidel (nt tavaliselt <0.02 wt% ühe seinaga CNT-dest). Kõige tavalisemad dispersiooniained on polüvinüülpürrolidoon (PVP), naatriumdodetsüülbenseensulfonaat (SDBS), Triton 100 või naatriumdodetsüülsulfonaat (SDS).
Kresoolid on tööstuskemikaalide rühm, mis suudab töödelda CNT-sid kontsentratsioonides kuni kümneid kaaluprotsente, mille tulemuseks on pidev üleminek lahjendatud dispersioonidelt, paksudelt pastadelt ja vabalt seisvatelt geelidelt enneolematusse mängulaadsesse olekusse, kui CNT koormus suureneb. Nendel olekutel on polümeeritaolised reoloogilised ja viskoelastsed omadused, mis ei ole teiste tavaliste lahustitega saavutatavad, mis viitab sellele, et nanotorud on tõepoolest eristatud ja kresoolides peenelt dispergeeritud. Kresoolid saab pärast töötlemist kuumutamise või pesemise teel eemaldada, muutmata CNT-de pinda. [Chiou et al. 2018]
CNT dispersioonide rakendused
CNT-de eeliste kasutamiseks tuleb need hajutada vedelikku, näiteks polümeeridesse, Ühtlaselt dispergeeritud CNT-sid kasutatakse juhtivate plastide, vedelkristallkuvarite, orgaaniliste valgusdioodide, puutetundlike ekraanide, painduvate ekraanide, päikesepatareide, juhtivate tintide, staatiliste juhtimismaterjalide, sealhulgas kilede, vahtude, kiudude ja kangaste, polümeerkatete ja liimide, erakordse mehaanilise tugevuse ja sitkusega suure jõudlusega polümeerkomposiitide valmistamiseks, polümeer / CNT komposiitkiud, samuti kerged ja antistaatilised materjalid.