Ultraääni formulointi Vahvistettu Composites
- Komposiiteilla on ainutlaatuisia materiaaliominaisuuksia, kuten merkittävästi parannettu lämpöstabiilius, elastinen moduuli, vetolujuus, murtolujuus ja siksi niitä käytetään laajalti monipuolisten tuotteiden valmistuksessa.
- Sonication on osoittautunut tuottavan korkealaatuisia nanokomposiitteja, jotka ovat erittäin hajonneita CNT: itä, grafienia jne.
- Ultrasonic-laitteita vahvistettujen komposiittien valmistamiseksi on saatavana teollisessa mittakaavassa.
nanokomposiittimateriaaleihin
Nanokomposiitit poikkeavat mekaanisista, sähköisistä, lämpö-, optisista, sähkökemiallisista ja / tai katalyyttisistä ominaisuuksistaan.
Lujittavan faasin ja / tai poikkeuksellisen suuren kuvasuhteen poikkeuksellisen korkea pinta-tilavuussuhteen ansiosta nanokomposiitit ovat huomattavasti suorituskykyisempää kuin perinteiset komposiitit. Lujittamiseen käytetään usein nanopartikkeleita, kuten pallomaista piihappoa, mineraalilevyjä, kuten exfoliated graphenea tai savea tai nano- kuituja, kuten hiilinanoputkia tai elektrospunokuituja.
Esimerkiksi hiilinanoputkia lisätään sähkö- ja lämmönjohtavuuden parantamiseksi, nano-piidioksidia käytetään mekaanisten, lämpö- ja vedenkestävyyden parantamiseen. Muita nanopartikkeleita lisäävät optisia ominaisuuksia, dielektrisiä ominaisuuksia, lämmönkestävyyttä tai mekaanisia ominaisuuksia, kuten jäykkyyttä, lujuutta ja korroosiota ja vahinkoja.
Esimerkkejä ultraäänimuotoisista nanokomposiitteista:
- hiilinanoputket (CNT) vinyyliesterimatriksissa
- CNT / hiili sipulit / nano timantit nikkelimetallimatriisissa
- CNT: t magnesiumseosmatriisissa
- CNT: t polyvinyylialkoholin (PVA) matriisissa
- monikerroksinen hiilinanoputki (MWCNT) epoksihartsimatriisissa (käyttäen metyylitrahydroftaalihappoanhydridiä (MTHPA) kovetusaineena)
- grafeenin oksidia poly (vinyylialkoholissa) (PVA) -matriisissa
- SiC-nanopartikkeleita magnesiummatriisissa
- nano-silika (Aerosil) polystyreenimatriisissa
- magneettinen rautaoksidi joustavassa polyuretaani (PU) matriisissa
- nikkelioksidi grafiitti / poly (vinyylikloridi)
- titania-nanopartikkeleita poly-maitohappokoglykolihappo (PLGA) -matriisissa
- nanohydroksiapatiittia poly-maitohappoglikolihappo (PLGA) -matriisissa
Ultrasonic dispersio
Ultraääniprosessiparametreja voidaan tarkasti säätää ja optimaalisesti sovittaa materiaalin koostumukseen ja haluttuun tulostuslaatuun. Ultraäänisidispersio on suositeltava tekniikka, johon nanohiukkaset, kuten CNT: t tai grafeenit, sisällytetään nanokomposiitteiksi. Tieteellisellä tasolla pitkään tutkittu ja monissa teollisissa tuotantolaitoksissa toteutettu nanokomposiittien ultraäänidispersio ja formulaatio on vakiintunut menetelmä. Hielscherin pitkä kokemus nano-materiaalien ultraääniteknisestä käsittelystä takaa syvällisen konsultoinnin, suosituksen sopivasta ultraäänimittauksesta ja apua prosessien kehittämisen ja optimoinnin aikana.
Enimmäkseen lujittavat nanopartikkelit dispergoidaan matriisiin käsittelyn aikana. Lisätyn nanosuojamateriaalin painoprosentti (massajake) alemmassa asteikossa, esim. 0,5 - 5%, koska sonikaatiolla saavutettu tasainen dispersio mahdollistaa lujittavien täyteaineiden säästämisen ja suuremman lujuuden suorituskyvyn.
Tyypillinen ultraäänitekniikan soveltaminen valmistuksessa on nanopartikkelihartsiyhdistelmän koostumus. CNT-vahvistetun vinyyliesterin tuottamiseksi käytetään sonikointia CNT: ien hajottamiseksi ja funktionalisoimiseksi. Näille CNT-vinyyliestereille on ominaista parannetut sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja CNT: n hajoamisesta!
grafeeni
Grafeenin tarjoaa poikkeuksellisen fysikaaliset ominaisuudet, korkea sivusuhde ja alhainen tiheys. Grafeenin ja grafeenin oksidi on integroitu komposiittimatriisin saamiseksi kevyt, korkea lujuus polymeerejä. Saavuttaa mekaaninen vahvistaminen, grafeenikerroksen levyt / verihiutaleita on erittäin hieno hajallaan, Puristekivien grafeenitasojen rajoittaa vahvistava vaikutus huomattavasti.
Tieteellinen tutkimus on osoittanut, että suuruus parannus on enimmäkseen riippuvainen dispersion arvosana grafeenitasojen matriisissa. Vain jakaantuneet tasaisesti grafeeni saadaan haluttu vaikutus. Vahvan hydrofobisuuden ja van der Waalsin, grafeeni on altis aggregoitua ja agglomeroitua hiutaleet heikosti vuorovaikutuksessa yksikerroksisesta arkkia.
Vaikka tavalliset dispergointitekniikat eivät useinkaan kykene tuottamaan homogeenisia, ehjiä grafeenidispersioita, suuritehoiset ultrashoottorit tuottavat korkealaatuisia grafeenidispersioita. Hielscherin ultrasonicators käsittelevät turmeltumatonta grafenaa, grafeenin oksidia ja pelkistettyä grafeenin oksidia alhaisesta korkeaan konsentraatioon ja pienistä suurempaan suureen määrään ei ole lainkaan. Yleinen käytetty liuotin on N-metyyli-2-pyrrolidoni (NMP), mutta suuritehoisella ultrasonikalla grafienia voidaan jopa dispergoida köyhissä, matalassa kiehuvaan liuottimeen kuten asetoniin, kloroformiin, IPA: han ja sykloheksanoniin.
Klikkaa tästä lukea lisää grafiitin raskaasta kuorinnasta!
Hiilinanoputket ja muut nanomateriaalit
Power ultrasonics on todettu johtavan erilaisten nano-materiaalien, kuten hiilinanoputkien (CNT), SWNT: ien, MWNT: iden, fullereenien, piidioksidin (SiO: n2), titaanidioksidia (TiO2), hopea (Ag), sinkkioksidi (ZnO), nanofibriloitu selluloosa ja monet muut. Yleensä sonikaatio ylittää perinteiset dispergoijat ja voi saavuttaa ainutlaatuisia tuloksia.
Nanohiukkasten jyrsinnässä ja dispergoimisessa saavutetaan erinomaisia tuloksia syntetisoimalla nanopartikkeleita ultraääni-saostamalla (alhaalta ylöspäin tapahtuva synteesi). On havaittu, että hiukkaskoko, esimerkiksi ultrasonisesti syntetisoitu magnetitti, natriumsinkki- molybdaatti ja muut, on pienempi verrattuna tavanomaisen menetelmän avulla saatuun hiukkaskokoon. Pienempi koko johtuu lisääntyneestä ydintymisnopeudesta ja paremmista sekoituskuvioista johtuen leikkauksesta ja turbulenssista, jonka ultraäänikavitaatio on aiheuttanut.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraääni-alhaalta ylös saostuksesta!
Ultraäänipartikkelin toiminnallistaminen
Hiukkasen ominaispinta-ala kasvaa koko pienentämällä. Erityisesti nanoteknologiassa materiaalisten ominaisuuksien ilmentyminen kasvaa merkittävästi hiukkasen laajennetulla pinta-alalla. Pinta-alaa voidaan nostaa ja muokata ultrasonisesti kiinnittämällä sopivia funktionaalisia molekyylejä hiukkasen pinnalle. Nano-materiaalien levittämisen ja käytön osalta pintaominaisuudet ovat yhtä tärkeitä kuin hiukkasten ominaisuudet.
Ultrasonisesti funktionalisoituja hiukkasia käytetään laajasti polymeereissä, komposiiteissa & biomposiitteja, nanofluideja, koottuja laitteita, nanomedikinejä jne. Hiukkasten funktionalisoinnilla ominaisuuksia, kuten stabiilisuus, voima & jäykkyys, liukoisuus, polydispersiteetti, fluoresenssi, magnetismi, superparamagnetismi, optinen absorptio, korkea elektronitiheys, fotoluminesenssi jne., paranee huomattavasti.
Yhteiset hiukkaset, jotka ovat kaupallisesti funktionalisoidut Hielscherin kanssa’ ultraäänijärjestelmät sisältävät CNT: t, SWNT: t, MWNT: t, grafeenin, grafiitin, piidioksidin (SiO2), nanodynamiikka, magnetite (rautaoksidi, Fe3O4), hopea-nanopartikkelit, kulta-nanopartikkelit, huokoiset & mesohuokoiset nanopartikkelit jne.
Napsauta tätä nähdäksesi valitut sovellusohjeet ultraäänihiukkasten käsittelyyn!
ultraäänidispersorit
Hielscherin ultraäänisignaalilaitteet ovat käytettävissä laboratorio-, penkki- ja teollisuustuotantoon. Hielscherin ultraäänilaitteet ovat luotettavia, kestäviä, helppokäyttöisiä ja puhtaita. Laite on suunniteltu ympärivuorokautiseen toimintaan raskaissa olosuhteissa. Ultraäänijärjestelmiä voidaan käyttää erän ja inline-käsittelyyn – joustava ja helppo mukautua prosessiin ja vaatimuksiin.
Ultronaarinen erä- ja sisäinen kapasiteetti
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 5 200 ml: n | 50 500 ml / min | Uf200 ः t, Up400s |
| 00,1 2L | 00,25 2m3/ h | Uip1000hd, UIP2000hd |
| 00,4 10L | 1 8m3/ h | UIP4000 |
| n.a | 4 30m3/ h | UIP16000 |
| n.a | edellä 30m3/ h | klusterin UIP10000 tai UIP16000 |
Ultraäänilaboratoriolaite hiukkasten funktionalisoinnille
Kirjallisuus / Viitteet
- Kapole, SA :; Bhanvase, BA; Pinjari, DV; Gogate, PR; Kulkami, RD; Sonawane, SH; Pandit, AB (2014): “Yhtenäisen valmistetun natriumsinkkolybdate nanopigmentin korroosionesto-ominaisuuden tutkiminen kahden pakkauksen epoksipolyamidipinnoitteessa. Komposiittiliitännät 21/9, 2015. 833-852.
- Nikje, MMA; Moghaddam, ST; Noruzian, M. (2016): Uusien magneettisten polyuretaanivaahto-nanokomposiittien valmistus käyttäen ydinkuori nanopartikkeleita. Polímeros vol.26 no.4, 2016.
- Tolasz, J .; Stengl, V .; Ecorchard, P. (2014): Graphene Oxide-polystyreenin komposiittimateriaalin valmistus. 3. kansainvälinen ympäristö-, kemia- ja biologia-konferenssi. IPCBEE vol.78, 2014.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Tietoja komposiittimateriaaleista
Komposiittimateriaaleja (kutsutaan myös koostumusmateriaaliksi) kuvataan materiaaliksi, joka on valmistettu kahdesta tai useammasta aineosasta, joille on ominaista huomattavasti erilaiset fysikaaliset tai kemialliset ominaisuudet. Kun nämä aineosat yhdistetään, uusi materiaali – ns. komposiitti – , joka esittää erilaisia ominaisuuksia yksittäisistä komponenteista. Yksittäiset komponentit pysyvät erillisinä ja erillään valmiissa rakenteessa.
Uudella materiaalilla on paremmat ominaisuudet, esim. Se on vahvempi, kevyempi, kestävämpi tai edullisempi verrattuna perinteisiin materiaaleihin. Nanokomposiittien parannukset vaihtelevat mekaanisista, sähköisistä / johtavista, lämpö-, optisista, sähkökemiallisista ja katalyyttisistä ominaisuuksista.
Tyypillisiä muokattuja komposiittimateriaaleja ovat:
- bio-Composites
- vahvistuvat muovit, kuten kuituvahvisteiset polymeerit
- metallikomposiitit
- keraamiset komposiitit (keraamimatriisi ja metallimatriisikomposiitti)
Komposiittimateriaaleja käytetään yleensä rakennusmateriaaleihin ja rakenteisiin kuten veneiden rungot, työtasot, autokorit, kylpyammeet, varastosäiliöt, jäljitelmä graniitit ja viljellyt marmoriset altaat sekä avaruusalukset ja ilma-alukset.
Komposiitit voivat myös käyttää metalli-kuituja, jotka vahvistavat muita metalleja, kuten metallimatriisikomposiiteista (MMC) tai keraamisista matriisikomposiiteista (CMC), mukaan luettuna luu (kollageenikuitujen kanssa vahvistettu hydroksiapatiitti), kermetti (keraaminen ja metalli) ja betoni.
Orgaaniset matriisi / keraamiset komposiittimateriaalit sisältävät asfalttibetonin, polymeeripäällysteen, mastitasfaltin, mastikerroksen hybridin, hammaskomposiitin, syntaktisen vaahdon ja helmiäisen.
Tietoja ultraäänitöistä hiukkasilla
Hiukkasten ominaisuuksia voidaan havaita, kun hiukkaskoko vähennetään tiettyyn tasoon (tunnettu kriittinen koko). Kun hiukkasmittaukset saavuttavat nanometritason, vaihe-rajapintojen vuorovaikutukset suurenevat huomattavasti, mikä on olennaisen tärkeää materiaalien ominaisuuksien parantamiseksi. Näin ollen materiaalien tilavuusosuus, jota käytetään vahvistamiseen nanokomposiiteissa, on merkittävin. Nanokomposiiteilla on teknisiä ja taloudellisia etuja lähes kaikilla teollisuudenaloilla, kuten ilmailu-, auto-, elektroniikka-, biotekniikka-, lääke- ja lääketieteellisellä sektorilla. Edelleen suuri etu on niiden ympäristöystävällisyys.
Teho-ultraääni parantaa matriisin ja hiukkasten välistä kostuvuutta ja homogenointia voimakkaasti sekoittamalla ja dispergoimalla – tuottama Ultraääni kavitaatio. Koska sonikaatio on eniten käytetty ja menestynein dispersio menetelmä nano-materiaalien osalta, Hielscherin ultraäänijärjestelmät asennetaan laboratoriossa, pilottilaitoksessa ja tuotannossa maailmanlaajuisesti.