3D-પ્રિન્ટેબલ શાહીઓમાં કાર્બન નેનોટ્યુબનું વિક્ષેપ
3D-પ્રિન્ટેબલ શાહીઓમાં CNT નું એકસરખું વિક્ષેપ શાહીના ગુણધર્મોને વધારી શકે છે અને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં નવા કાર્યક્રમોને સક્ષમ કરી શકે છે. પ્રોબ-ટાઇપ અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ પોલિમર્સમાં CNT ના સ્થિર નેનોસસ્પેન્શન્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે અત્યંત વિશ્વસનીય વિખેરવાની તકનીક છે.
સોનિકેશનને કારણે પોલિમર્સમાં કાર્યક્ષમ અને સ્થિર CNT વિક્ષેપ
કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNTs) તેમના અનન્ય ગુણધર્મોને કારણે ઘણી વખત સિલિકોન તેલમાં વિખેરાઈ જાય છે. સિલિકોન તેલમાં સીએનટીનું વિક્ષેપ પરિણામી સામગ્રીના યાંત્રિક, થર્મલ અને વિદ્યુત ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે. આવી જ એક એપ્લિકેશન વાહક 3D-પ્રિન્ટેબલ શાહી માટે CNT-ડોપ્ડ પોલિમરનું ફેબ્રિકેશન છે, દા.ત., પહેરવા યોગ્ય ટેક્ટાઈલ સેન્સર્સ, દર્દી-વિશિષ્ટ પેશીઓના પુનર્જીવન સ્કેફોલ્ડ્સ અને લવચીક ECG અને EEG ઇલેક્ટ્રોડ્સના બાયો-આધારિત ઉમેરણ ઉત્પાદન માટે.
વધુમાં, સિલિકોન તેલમાં વિખરાયેલા CNT નો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં વાહક શાહી તરીકે થઈ શકે છે, જેમ કે લવચીક ડિસ્પ્લે અને સેન્સર. સીએનટી વાહક માર્ગો તરીકે કાર્ય કરે છે, જે વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહને મંજૂરી આપે છે.
ઔદ્યોગિક ઇનલાઇન વિક્ષેપ માટે ઔદ્યોગિક પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સિસ્ટમ: ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પોલિમર્સમાં CNT જેવા નેનોડિસ્પર્ઝનના ઉત્પાદન માટે વિશ્વસનીય અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમ ઇનલાઇન મિક્સિંગ સિસ્ટમ્સ છે.
અલ્ટ્રાસોનિક CNT/પોલિમર વિક્ષેપના ફાયદા
અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ ખૂબ જ કાર્યક્ષમ વિખેરવાની તકનીક છે, જે ઘણા ફાયદાઓ સાથે આવે છે. પોલિમર્સમાં કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNTs) ના અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરવાના ફાયદાઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
ઇનલાઇન ઓગળવાની પ્રક્રિયાઓ માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઔદ્યોગિક સિસ્ટમ, દા.ત. પોલિમર ફોર્મ્યુલેશનમાં કાર્બન નેનોટ્યુબનું એકસમાન વિક્ષેપ.
CNT/PDMS સંયોજનોના અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદન માટે સામાન્ય પ્રોટોકોલ
અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ પોલિમરમાં અસંખ્ય નેનો-કદની સામગ્રીના વિક્ષેપ માટે થાય છે. વિશિષ્ટ અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી એપ્લિકેશન એ પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને ડાયમેથાઈલપોલીસિલોક્સેન (PDMS) માં કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNTs) નું વિક્ષેપ છે. PDMS મેટ્રિક્સમાં CNT ને વિખેરવા માટે, પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને એકોસ્ટિક પોલાણની પરિણામી અસરોનો ઉપયોગ નેનોટ્યુબને ડિટેન્ગલ કરવા અને નેનોસસ્પેન્શનમાં એકસરખી રીતે મિશ્રણ કરવા માટે થાય છે. પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેશન એ તીવ્ર પોલાણ દળો પેદા કરવાની ક્ષમતાને કારણે CNT ને વિખેરવા માટે એક શક્તિશાળી પદ્ધતિ છે જે અસરકારક રીતે એકીકૃત CNT ને તોડી શકે છે અને વિખેરી શકે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરવું એ એક સરળ પ્રક્રિયા પગલું છે જેને કોઈ ચોક્કસ પૂર્વ- અથવા પોસ્ટ-ટ્રીટમેન્ટની જરૂર નથી. અલ્ટ્રાસોનિક સાધનો પોતે સલામત અને ચલાવવા માટે સરળ છે.
પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને વિખેરવાની પ્રક્રિયામાં સામાન્ય રીતે નીચેના પગલાં શામેલ હોય છે:
- CNT-PDMS મિશ્રણની તૈયારી: PDMS મેટ્રિક્સમાં CNT ની પૂર્વનિર્ધારિત રકમ ઉમેરવામાં આવે છે અને મિકેનિકલ સ્ટિરરનો ઉપયોગ કરીને પૂર્વ-મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. રસપ્રદ રીતે, દ્રાવકમાં સીએનટીને પૂર્વ-વિખેરવાથી વિદ્યુત વાહકતા વધારી શકાય છે. શ્રેષ્ઠ પરિણામો tetrahydrofuran (THF), એસેટોન અથવા ક્લોરોફોર્મ (શ્રેષ્ઠ પરિણામો દ્વારા વર્ગીકૃત) દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.
- પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેશન: મિશ્રણને ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબનો ઉપયોગ કરીને પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેશનને આધિન કરવામાં આવે છે જે સામાન્ય રીતે આશરે આવર્તન સાથે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પેદા કરે છે. 20 kHz. વોલ્યુમ અને ફોર્મ્યુલેશનના આધારે, સીએનટીના સંપૂર્ણ વિખેરીને સુનિશ્ચિત કરવા માટે સોનિકેશન સામાન્ય રીતે કેટલીક મિનિટો માટે હાથ ધરવામાં આવે છે.
- વિક્ષેપનું નિરીક્ષણ: સ્કેનિંગ ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપી (SEM), ટ્રાન્સમિશન ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપી (TEM), અથવા UV-Vis સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી જેવી તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને CNTsના વિખેરનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. આ તકનીકોનો ઉપયોગ PDMS મેટ્રિક્સમાં CNT ના વિતરણની કલ્પના કરવા અને CNTs એકસરખી રીતે વિખરાયેલા છે તેની ખાતરી કરવા માટે કરી શકાય છે.
સારાંશમાં, પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેશન એ PDMS જેવા પોલિમરમાં CNT ને વિખેરવા માટે એક શક્તિશાળી પદ્ધતિ છે કારણ કે તેની તીવ્ર પોલાણ દળો ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા છે જે અસરકારક રીતે એકીકૃત CNT ને તોડી શકે છે અને વિખેરી શકે છે.
CNT/પોલિમર કમ્પોઝીટના અલ્ટ્રાસોનિક ફેબ્રિકેશનના કેસ સ્ટડીઝ
પ્રોબ-ટાઇપ અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને નેનોટ્યુબ્સ અને અન્ય કાર્બન-આધારિત નેનોમટેરિયલ્સનું વિક્ષેપ વ્યાપકપણે સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે અને ત્યારબાદ તેને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં લાગુ કરવામાં આવ્યું છે. નીચે, અમે થોડા સંશોધન અભ્યાસો રજૂ કરીએ છીએ, જે અલ્ટ્રાસોનિક નેનોટ્યુબ વિખેરવાની અસાધારણ કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે.
પહેરવા યોગ્ય સેન્સર માટે PDMS માં CNTs નું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ
ડેલ બોસ્ક એટ અલ. (2022) CNT વિખેરવાની તેમની અસરકારકતા માટે થ્રી-રોલ મિલિંગ અને સોનિકેશનની સરખામણી કરી. પોલિમર મેટ્રિક્સમાં નેનોપાર્ટિકલ્સના વિખેરવાની પ્રક્રિયાનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન ટેકનિક પોલાણ દળો દ્વારા પ્રેરિત CNT વિતરણની ઉચ્ચ એકરૂપતાને કારણે થ્રી-રોલ મિલિંગની તુલનામાં ઉચ્ચ વિદ્યુત સંવેદનશીલતા પ્રદાન કરે છે. વિવિધ CNT લોડિંગનું પરીક્ષણ કરતા, CNT-PDMS સિસ્ટમના પરકોલેશન થ્રેશોલ્ડ, એટલે કે, CNTનું મહત્ત્વપૂર્ણ કન્ટેન્ટ જેમાં તે ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક બને છે, તે 0.4 wt% CNT હોવાનું જણાયું હતું. મલ્ટી-વોલ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (MWCNTs) ને Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400ST (ડાબે ચિત્ર જુઓ) નો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા 0.5 પલ્સ સાયકલ અને 2h માટે 50% કંપનવિસ્તાર પર વિખેરવામાં આવ્યા હતા. સોનિકેશન સમય દરમિયાન અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરવાની અસરો નીચે ચિત્રમાં બતાવવામાં આવી છે.
આ વિશ્લેષણના આધારે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રક્રિયા દ્વારા 0.4 wt.% CNT તરીકે પહેરી શકાય તેવા સેન્સરના ઉત્પાદન માટે શ્રેષ્ઠ શરતો પસંદ કરવામાં આવી હતી. આ સંદર્ભમાં, સળંગ લોડ ચક્ર હેઠળના વિદ્યુત પ્રતિભાવના વિશ્લેષણમાં 2%, 5% અને 10% તાણમાં કોઈપણ નુકસાનની હાજરી વિના વિકસિત સેન્સરની ઊંચી મજબૂતતા દર્શાવવામાં આવી હતી, જે આ સેન્સરને મધ્યમ તાણનું નિરીક્ષણ કરવા માટે વિશ્વસનીય બનાવે છે.
વિવિધ sonication સમયે ultrasonicator UP400St નો ઉપયોગ કરીને PDMS માં MWCNTs ના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ.
(અભ્યાસ અને છબી: ©ડેલ બોસ્ક એટ અલ., 2022)
CNT/પોલિમર નેનોકોમ્પોઝીટ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સિંગ ઇક્વિપમેન્ટ
Hielscher Ultrasonics ઉત્પાદકો લેબ, બેન્ચ-ટોપ અને ઉદ્યોગમાં ડિસ્પર્સિંગ એપ્લીકેશનની માંગણી માટે ઉચ્ચ-શક્તિ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રોબ્સ કરે છે. Hielscher Ultrasonics dispersers કાર્યક્ષમ અને ચોક્કસ એકરૂપીકરણ અને દ્રાવક, પોલિમર અને કમ્પોઝિટમાં નેનોમેટરીયલનું વિખેરણ પૂરું પાડે છે.
તેમની અદ્યતન અલ્ટ્રાસોનિક ટેક્નોલોજી સાથે, આ વિખેરનારાઓ એકસમાન કણોના કદના વિતરણ, સ્થિર વિક્ષેપ અને/અથવા નેનોપાર્ટિકલ ફંક્શનલાઇઝેશન હાંસલ કરવા માટે ઝડપી અને સરળ ઉકેલ પ્રદાન કરે છે.
પ્રક્રિયાના સમયને ઘટાડીને અને ઉર્જાનો વપરાશ ઘટાડીને, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ડિસ્પર્સર્સ ઉત્પાદકતામાં સુધારો કરી શકે છે અને વિવિધ ઉદ્યોગોમાં વ્યવસાયો માટે ઓપરેશનલ ખર્ચ ઘટાડી શકે છે.
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સને ચોક્કસ જરૂરિયાતોને અનુરૂપ બનાવવા માટે પણ કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય છે, જેમાં ચકાસણીના કદ, બૂસ્ટર હોર્ન, પાવર લેવલ અને ફ્લો કોષોની શ્રેણી માટે વિકલ્પો છે, જે તેમને બહુમુખી બનાવે છે અને વિવિધ નેનો-ફોર્મ્યુલેશન અને વોલ્યુમો માટે સ્વીકાર્ય બનાવે છે.
એકંદરે, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ડિસ્પર્સર્સ એ પ્રયોગશાળાઓ અને ઉદ્યોગો માટે એક ઉત્તમ રોકાણ છે જે તેમના નેનોમેટરિયલ પ્રોસેસિંગ વર્કફ્લોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા અને સતત, વિશ્વસનીય પરિણામો પ્રાપ્ત કરવા માગે છે.
ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને કન્સલ્ટિંગ – જર્મનીમાં બનાવેલ ગુણવત્તા
Hielscher ultrasonicators તેમના ઉચ્ચતમ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇન ધોરણો માટે જાણીતા છે. મજબૂતાઈ અને સરળ કામગીરી ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સના સરળ એકીકરણને મંજૂરી આપે છે. ખરબચડી પરિસ્થિતિઓ અને માંગવાળા વાતાવરણને Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ દ્વારા વિશ્વસનીય રીતે નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.
Hielscher Ultrasonics એ ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે જેમાં અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી અને વપરાશકર્તા-મિત્રતા દર્શાવવામાં આવે છે. અલબત્ત, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA અને RoHs ની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનાનેટર્સની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતા વિશે સંકેત આપે છે:
| બેચ વોલ્યુમ | પ્રવાહ દર | ભલામણ ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 0.5 થી 1.5 એમએલ | ના | વીયલટેવેટર | 1 થી 500 એમએલ | 10 થી 200 એમએલ / મિનિટ | UP100H |
| 10 થી 2000 એમએલ | 20 થી 400 એમએલ / મિનિટ | Uf200 ः ટી, UP400St |
| 0.1 થી 20 એલ | 0.2 થી 4 એલ / મીન | UIP2000hdT |
| 10 થી 100 એલ | 2 થી 10 એલ / મિ | યુઆઇપી 4000 એચડીટી |
| 15 થી 150 લિ | 3 થી 15L/મિનિટ | UIP6000hdT |
| ના | 10 થી 100 લિ / મિનિટ | યુઆઇપી 16000 |
| ના | મોટા | ના ક્લસ્ટર યુઆઇપી 16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમારો કહો!
હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિક્સ, લ applicationsબ, પાઇલટ અને industrialદ્યોગિક ધોરણે એપ્લિકેશન, વિખેરી નાખવું, પ્રવાહી મિશ્રણ અને નિષ્કર્ષણના મિશ્રણ માટે ઉચ્ચ-પ્રભાવવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે.
ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા માટે અલ્ટ્રાસોનિક બેચ રિએક્ટર, દા.ત. એડિટિવ મેન્યુફેચરિંગ માટે 3D-પ્રિન્ટેબલ શાહી માટે પોલિમરમાં CNT અને અન્ય નેનોફિલરનો સમાવેશ.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- 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.
હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિક્સ ઉચ્ચ-પ્રભાવવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે લેબ માટે industrialદ્યોગિક કદ.