Tasaisesti Dispered CNTs Ultrasonication avulla
Hiilinanoputkien (CNTs) poikkeuksellisten toimintojen hyödyntämiseksi niiden on oltava homogeenisesti hajut.
Ultra ääni dispergoit ovat yleisin työkalu jakaa CNTs vesipitoiset ja Liuotinpohjaiset suspensiot.
Ultraäänidispergointi tekniikka luo riittävän korkean leikkaus energian saavuttaakseen täydellisen erottelun CNTs vahingoittamatta niitä.
Hiilinanoputkien ultraääninen hajottaminen
Hiilinanoputkien (CNT) kuvasuhde on erittäin korkea ja niillä on alhainen tiheys sekä valtava pinta-ala (useita satoja m2/g), joka antaa heille ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten erittäin korkean vetolujuuden, jäykkyyden ja sitkeyden sekä erittäin korkean sähkön- ja lämmönjohtavuuden. Van der Waalsin voimien vuoksi, jotka houkuttelevat yksittäisiä hiilinanoputkia (CNT) toisiinsa, cnts järjestää yleensä nippuina tai vinoineina. Nämä molekyylien väliset vetovoimat perustuvat π-bond pinoaminen ilmiö välillä vierekkäisten nanoputket tunnetaan π-pinoaminen. Jotta hiilinanoputket saataisiin täysimääräisesti hyötynsä, nämä agglomeraatiot on eriytettävä ja cnt-arvot on jaettava tasaisesti homogeeniseen dispersioon. Voimakas ultrasonication luo akustisen kavitaation nesteisiin. Näin syntyvä paikallinen leikkausstressi rikkoo CNT-aggregaatteja ja hajottaa ne tasaisesti homogeeniseen suspensioon. Ultraäänidispersointitekniikka luo riittävän korkean leikkausenergian, jotta cnt-laitteet voidaan erottaa kokonaan vahingoittamatta niitä. Jopa herkkä SWNTs sonikaatio on onnistuneesti sovellettu eristää ne erikseen. Ultrasonication vain antaa riittävän stressitason erottaa SWNT aggregaatit aiheuttamatta paljon murtuma yksittäisten nanoputket (Huang, Terentjev 2012).
- Single-dispered CNTs
- Homogeeninen jakautuminen
- Korkea dispersio hyöty suhde
- Korkeat CNT-kuormitukset
- Ei CNT-hajoamista
- Nopea käsittely
- tarkka prosessinohjaus
UIP2000hdT – 2kW tehokas Ultra ääni laitteen CNT-dispersioihin
Korkean suoritus kyvyn Ultra ääni järjestelmät CNT-Dispersioihin
Hielscher Ultrasonics toimittaa tehokkaat ja luotettavat Ultra ääni laitteet CNTs: in tehokkaaseen dispersiota varten. Onko sinun valmisteltava pieniä CNT näytteitä analysointia ja R&D tai sinun täytyy valmistaa suuria teollisia eriä irtotavarana dispersiot, Hielscher tuote valikoima tarjoaa ihanteellisen Ultra ääni järjestelmä tarpeesi. Kohteesta 50W ultrasonicators laboratorioon jopa 16kW teolliset Ultra ääni yksiköt kaupalliseen valmistukseen Hielscher Ultrasonics on sinulle katettu.
Korkealaatuisten hiilinanoputkidispersion tuottamiseksi prosessiparametreja on hallittava hyvin. Amplitudi, lämpötila, paine ja retentioaika ovat kriittisimmät parametrit tasaiseen CNT-jakaumaan. Hielscherin ultraäänilaitteet eivät ainoastaan mahdollista kunkin parametrin tarkkaa hallintaa, ja kaikki prosessiparametrit kirjataan automaattisesti Hielscherin digitaalisten ultraäänijärjestelmien integroituun SD-korttiin. Protokolla kunkin sonikointi prosessi auttaa varmistamaan toistettavissa tuloksia ja johdonmukainen laatu. Etäselaimen ohjauksen kautta käyttäjä voi käyttää ja valvoa ultraäänilaitetta olematta ultraäänijärjestelmän sijainnissa.
Koska yhden seinän Hiilinanoputket (SWNTs) ja multi-walled Carbon Nanoputket (MWNTs) sekä valittu vesipitoinen tai liuotin väli aine vaativat erityisiä käsittely-intensiteettejä, Ultra ääni amplitudi on keskeinen tekijä, kun se tulee lopulliseen tuotteeseen. Hielscher Ultrasonics’ teolliset Ultra ääni prosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita sekä hyvin lieviä amplitudeja. Luo ihanteellinen amplitudi prosessi vaatimuksissa. Jopa 200 μm: n amplitudeja voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7-toiminnassa. Jopa suurempia amplitudeja varten on saatavilla räätälöityjä Ultra ääni-sonotrodeja. Hielscherin Ultra ääni laitteiden kestävyys sallii 24/7-käytön raskaassa ja vaativissa ympäristöissä.
Asiakkaamme ovat tyytyväisiä Hielscherin Ultra ääni järjestelmien erinomaisen kestävyyden ja luotettavuuden. Raskaiden käyttö sovellusten, vaativien ympäristöjen ja 24/7-käytön asennus on tehokas ja taloudellinen käsittely. Ultra ääni prosessin tehostaminen lyhentää käsittely aikaa ja saavuttaa parempia tuloksia, eli korkeamman laadun, korkeamman tuoton, innovatiiviset tuotteet.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 0.5 - 1,5 ml | n.a | VialTweeter |
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Suuritehoiset Ultra ääni prosessorit laboratoriosta ohja ajan ja teollisuuden mitta kaavassa.
Kirjallisuus / Referenssit
- 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.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
hiilinanoputket
Hiilinanoputket (CNTs) ovat osa erityisluokkaa yksiulotteisia hiili materiaaleja, joissa on poikkeuksellisen mekaaniset, sähköiset, lämpö-ja optinen ominaisuudet. Ne ovat merkittävä osatekijä, jota käytetään kehittyneiden nanomateriaalien, kuten Nano-komposiittien, vahvistetusta polymeereista jne., kehittämisessä ja tuotannossa, ja niitä käytetään siksi State-of-the-Art-tekniikoissa. CNTs altistaa erittäin korkea veto lujuus, erinomainen lämmön siirto ominaisuudet, matala-kaistan aukkoja ja optimaalinen Kemiallinen ja fyysinen vakaus, joka tekee nanoputkia lupaava lisä aine moninaiselle materiaalille.
Niiden rakenteesta riippuen CNTS erotetaan Yksiväriset Hiilinanoputket (SWNTs), kaksinkertaiset aidot Hiilinanoputket (DWCNTs) ja multi-walled Carbon Nanoputket (MWNTs).
SWNTs ovat ontot, pitkät Sylinterimäiset putket, jotka on valmistettu yhdestä atomin paksusta hiili seinästä. Atomi arkki hiili vetyjä on järjestetty hunaja kenno ristikko. Usein ne ovat käsitteellisesti verrattuna koottuja arkkia yksikerroksinen grafiitti tai Grafeeni.
DWCNTs koostuu kahdesta yksivoiduista nanoputkista, joissa toinen on sisäkkäinen.
MWNTs ovat CNT-lomake, jossa useat yksikuituiset Hiilinanoputket ovat sisäkkäin toistensa sisällä. Koska niiden halkaisija vaihtelee välillä 3 – 30 Nm ja koska ne voivat kasvaa useita cm pitkä, niiden kuva suhde voi vaihdella 10 ja 10 000 000. Verrattuna hiilen nanokuituihin, MWNTs on erilainen seinä rakenne, pienempi ulkohalkaisija ja ontto sisustus. Yleisesti käytetty teollisesti saatavilla kirjoitettu MWNTs ovat esimerkiksi Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100, ja FutureCarbon CNT-MW.
CNTs synteesi: CNTs voidaan tuottaa plasman perustuva synteesi menetelmä tai kaari purkaus menetelmä, laser ablaatio menetelmä, lämpö synteesi prosessi, Kemiallinen höyry laskeumat (CVD) tai plasma-parannettu Kemiallinen höyry laskemaa.
CNTs: in funkalisointi: Jotta voidaan parantaa hiilinanoputkien ominaisuuksia ja tehdä niistä siten sopivampi tiettyyn käyttö tarkoitukseen, CNTs on usein toiminnoitu esimerkiksi lisäämällä karboksyylihappoa (-COOH) tai hydroksyyli-(-OH)-ryhmää.
CNT dispergointi lisä aineet
Muutamaliuottimet, kuten superhapot, ioninesteet ja N-syklohexyl-2-pyrrolidoni, pystyvät valmistamaan suhteellisen suuria cnt-pitoisuuksia, kun taas nanoputkien yleisimmät liuottimet, kuten N-metyyli-2-pyrrolidoni (NMP), dimetyyliformamidi (DMF) ja 1,2-dikrolobentseeni, voivat hajottaa nanoputkia vain hyvin pieninä pitoisuuksina (esim. tyypillisesti <0.02 wt% yksiseinäisistä cnt-levyistä). Yleisimmät dispersioaineet ovat polyvinyylipyrrolidoni (PVP), natriumdodekyylibentseenisulfonaatti (SDBS), Triton 100 tai natriumdodekyylisulfonaatti (SDS).
Kresols ovat ryhmä teollisuuskemikaaleja, jotka voivat käsitellä CNTs pitoisuuksina jopa kymmeniä painoprosentti, jolloin jatkuva siirtyminen laimentaa dispersioja, paksuja tahnoja, ja vapaasti seisovat geelit ennennäkemättömän playdough kaltainen tila, koska CNT lastaus kasvaa. Näillä valtioilla on polymeerin kaltaisia reologisia ja viskoelastisia ominaisuuksia, joita ei saavuteta muiden yhteisten liuottimien kanssa, mikä viittaa siihen, että nanoputket todellakin eritellään ja hajallaan kresoliin. Kresolit voidaan poistaa käsittelyn jälkeen kuumentamalla tai pesemällä muuttamatta cnt-tuotteiden pintaa. [Chiou et al. 2018]
CNT-Dispersioiden sovellukset
Jotta voidaan käyttää CNTs, ne on levitettävä nestettä, kuten polymeerit, tasaisesti disperdetut CNTs käytetään valmistuksessa johtava muovi, neste kide näytöt, orgaaninen valoa Emitting diodeja, kosketus näytöt, joustavat näytöt, aurinko kennot , johtavat musteet, staattiset kontrolli materiaalit, mukaan lukien kalvot, vaahdot, kuidut ja kankaat, polymeeri pinnoitteet ja liimat, korkean suoritus kyvyn polymeeri komposiitit poikkeuksellisella mekaanisella lujuudella ja sitkeys, polymeeri/CNT komposiitti kuidut, sekä Kevyet ja antistaattiset materiaalit.