پراکندگی نانولوله های کربنی در جوهرهای قابل چاپ سه بعدی
پراکندگی یکنواخت CNT ها در جوهرهای قابل چاپ سه بعدی می تواند خواص جوهر را افزایش دهد و کاربردهای جدید را در زمینه های مختلف فعال کند. فراصوت پروب نوع یک روش پراکنده بسیار قابل اعتماد برای تولید نانوسوسپانسیون پایدار از CNT در پلیمرها است.
پراکندگی نانولوله های نانولوله ای کارآمد و پایدار در پلیمرها به دلیل فراصوت شدن
نانولوله های کربنی (CNTs) به دلیل خواص منحصر به فردشان اغلب در روغن های سیلیکونی برای کاربردهای مختلف پراکنده می شوند. پراکندگی نانولوله های کربنی در روغن های سیلیکونی می تواند خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی مواد حاصل را بهبود بخشد. یکی از این کاربردها ساخت پلیمرهای دوپ شده با CNT برای جوهرهای رسانا قابل چاپ سه بعدی است، به عنوان مثال، برای تولید افزودنی مبتنی بر زیستی سنسورهای لمسی پوشیدنی، داربست های بازسازی بافت خاص بیمار، و الکترودهای انعطاف پذیر ECG و EEG.
علاوه بر این، CNT های پراکنده در روغن های سیلیکونی را می توان به عنوان جوهرهای رسانا در دستگاه های الکترونیکی مانند نمایشگرها و سنسورهای انعطاف پذیر استفاده کرد. CNT ها به عنوان مسیرهای رسانا عمل می کنند و جریان جریان الکتریکی را امکان پذیر می کنند.
سیستم سونوگرافی قدرت صنعتی برای پراکندگی درون خطی صنعتی: مافوق صوت با کارایی بالا سیستم های اختلاط درون خطی قابل اعتماد و بسیار کارآمد برای تولید نانوپراکندگی مانند CNT در پلیمرها هستند.
مزایای پراکندگی التراسونیک CNT / پلیمر
Ultrasonication یک تکنیک پراکنده بسیار کارآمد است که با مزایای متعددی همراه است. مزایای پراکندگی اولتراسونیک نانولوله های کربنی (CNTs) در پلیمرها عبارتند از:
سیستم صنعتی اولتراسونیک برای فرآیندهای حل درون خطی، به عنوان مثال پراکندگی یکنواخت نانولوله های کربنی به فرمولاسیون پلیمری.
پروتکل عمومی برای تولید اولتراسونیک کامپوزیت CNT / PDMS
امواج فراصوت برای پراکندگی مواد متعدد نانو در پلیمرها استفاده می شود. یک کاربرد خاص و معمولا مورد استفاده پراکندگی نانولوله های کربنی (CNTs) در دی متیل پلی سیلوکسان (PDMS) با استفاده از فراصوت پروب نوع است. به منظور پراکنده کردن نانولوله های کربنی در ماتریس PDMS، از سونوگرافی قدرت و اثرات حاصل از کاویتاسیون صوتی برای گره گشایی نانولوله ها و مخلوط کردن آنها به صورت یکنواخت در یک نانوسوسپانسیون استفاده می شود. فراصوت پروب نوع یک روش قدرتمند برای پراکنده CNT ها با توجه به توانایی آن در تولید نیروهای حفره شدید است که می تواند به طور موثر شکستن و پراکنده CNT های آگلومره است.
پراکندگی اولتراسونیک یک مرحله پردازش ساده است که نیاز به هیچ قبل یا بعد از درمان خاص است. تجهیزات اولتراسونیک خود ایمن و آسان برای کار است.
فرایند پراکندگی با استفاده از پروب نوع فراصوت به طور معمول شامل مراحل زیر است:
- تهیه مخلوط CNT-PDMS: مقدار از پیش تعیین شده نانولوله های کربنی به ماتریس PDMS اضافه می شود و با استفاده از همزن مکانیکی از قبل مخلوط می شود. جالب اینجاست که با پیش پراکندگی نانولوله های کربنی در یک حلال می توان هدایت الکتریکی را افزایش داد. بهترین نتایج توسط تتراهیدروفوران (THF)، استون یا کلروفرم (مرتب شده بر اساس بهترین نتایج) به دست می آید.
- فراصوت نوع پروب: این مخلوط تحت فراصوت پروب نوع با استفاده از یک پروب اولتراسونیک با شدت بالا است که تولید امواج فراصوت با فرکانس به طور معمول تقریبا 20 کیلوهرتز. بسته به حجم و فرمولاسیون، فراصوت به طور معمول برای چند دقیقه انجام می شود برای اطمینان از پراکندگی کامل CNTs.
- نظارت بر پراکندگی: پراکندگی نانولوله های کربنی با استفاده از تکنیک هایی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) یا طیف سنجی UV-Vis کنترل می شود. از این تکنیک ها می توان برای تجسم توزیع CNT ها در ماتریس PDMS و اطمینان از پراکندگی یکنواخت CNT ها استفاده کرد.
به طور خلاصه، فراصوت پروب نوع یک روش قدرتمند برای پراکنده CNT ها در پلیمرهایی مانند PDMS به دلیل توانایی آن در تولید نیروهای حفره شدید است که می تواند به طور موثر تجزیه و پراکنده CNT های آگلومره است.
مطالعات موردی ساخت اولتراسونیک کامپوزیت های CNT / پلیمری
پراکندگی نانولوله ها و سایر نانومواد مبتنی بر کربن با استفاده از فراصوت پروب نوع گسترده مورد تحقیق قرار گرفته است و متعاقبا در تولید صنعتی پیاده سازی شده است. در زیر، ما چند مطالعه تحقیقاتی را ارائه می دهیم که نشان می دهد کارایی استثنایی پراکندگی نانولوله مافوق صوتی.
پراکندگی اولتراسونیک CNT ها در PDMS برای سنسورهای پوشیدنی
دل بوسک و همکاران (2022) فرز سه رول و فراصوت را برای اثربخشی پراکندگی CNT مقایسه کردند. تجزیه و تحلیل روش پراکندگی نانوذرات به ماتریس پلیمری نشان می دهد که روش فراصوت فراهم می کند حساسیت الکتریکی بالاتر در مقایسه با فرز سه رول به دلیل همگنی بالاتر از توزیع CNT ناشی از نیروهای کاویتاسیون. با آزمایش بارگذاری های مختلف CNT، آستانه نفوذ سیستم CNT-PDMS، یعنی محتوای بحرانی CNT که در آن رسانای الکتریکی می شود، 4/0 درصد وزنی CNT مشخص شد. نانولوله های کربنی چند جداره (MWCNTs) توسط امواج فراصوت با استفاده از UP400ST اولتراسونیک Hielscher پراکنده شد (نگاه کنید به تصویر سمت چپ) در 0.5 چرخه پالس و 50 درصد دامنه برای 2 ساعت. اثرات پراکندگی اولتراسونیک در طول زمان فراصوت در تصویر زیر نشان داده شده است.
بر اساس این تجزیه و تحلیل، شرایط بهینه برای ساخت سنسورهای پوشیدنی به عنوان 0.4 درصد وزنی CNT با استفاده از یک فرآیند فراصوت انتخاب شد. در این راستا، تجزیه و تحلیل پاسخ الکتریکی تحت چرخه های بار متوالی نشان داد که استحکام بالای حسگرهای توسعه یافته، بدون وجود آسیب در کرنش های 2، 5 و 10 درصد وجود دارد که این حسگرها را برای پایش کرنش متوسط قابل اعتماد می کند.
پراکندگی التراسونیک MWCNTs در PDMS با استفاده از ultrasonicator UP400St در زمان های مختلف فراصوت.
(مطالعه و تصویر: ©دل بوسکه و همکاران، 2022)
تجهیزات پراکندگی اولتراسونیک با کارایی بالا برای نانوکامپوزیت های CNT / پلیمری
Hielscher مافوق صوت تولید کنندگان پروب های اولتراسوند با قدرت بالا برای درخواست برنامه های کاربردی پراکنده در آزمایشگاه, نیمکت بالا و صنعت. پراکنده کننده های مافوق صوت Hielscher همگن سازی کارآمد و دقیق و پراکندگی نانومواد در حلال ها، پلیمرها و کامپوزیت ها را فراهم می کنند.
این پراکنده کننده ها با فناوری اولتراسونیک پیشرفته خود ، راه حلی سریع و آسان برای دستیابی به توزیع یکنواخت اندازه ذرات ، پراکندگی پایدار و / یا عملکرد نانوذرات ارائه می دهند.
با کاهش زمان پردازش و به حداقل رساندن مصرف انرژی، پراکنده کننده های پروب اولتراسونیک می توانند بهره وری را بهبود بخشند و هزینه های عملیاتی را برای مشاغل در صنایع مختلف کاهش دهند.
مافوق صوت Hielscher همچنین می تواند سفارشی با توجه به نیازهای خاص، با گزینه هایی برای طیف وسیعی از اندازه پروب، شاخ تقویت کننده، سطح قدرت، و سلول های جریان، و آنها را همه کاره و سازگار با فرمولاسیون های مختلف نانو و حجم.
به طور کلی، پراکنده کننده های پروب اولتراسونیک یک سرمایه گذاری عالی برای آزمایشگاه ها و صنایعی هستند که به دنبال بهینه سازی گردش کار پردازش نانومواد خود و دستیابی به نتایج سازگار و قابل اعتماد هستند.
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار قابل اعتماد توسط مافوق صوت Hielscher اداره می شود.
Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 0.5 تا 1.5 میلی لیتر | ن.ا. | VialTweeter(ویال گروهی) | 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| 15 تا 150 لیتر | 3 تا 15 لیتر در دقیقه | UIP6000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکندگی، امولسیون و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی.
راکتور دسته ای اولتراسونیک برای پردازش صنعتی، به عنوان مثال ترکیب CNT ها و سایر نانوپرکننده ها در پلیمرها برای جوهرهای قابل چاپ سه بعدی برای تولید افزودنی.
ادبیات / منابع
- 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 مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.