અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ સાથે નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ મોર્ટાર

અલ્ટ્રાસોનિક સોનિકેશન સિમેન્ટ પેસ્ટ અને મોર્ટારમાં ગ્રાફીન, CNTs અને નેનોસામગ્રીનું વિક્ષેપણ, સ્તરવિચ્છેદન અને કણસમૂહ વિઘટન સુધારે છે. Hielscher સોનિકેટરો સંશોધન અને વિકાસથી લઈને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સુધી ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા સિમેન્ટનાં ફોર્મ્યુલેશન તૈયાર કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ મોર્ટાર – સોનિકેશનથી વધુ સારું વિક્ષેપણ અને કણસમૂહ વિઘટન

નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ મોર્ટાર અને સિમેન્ટ પેસ્ટ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી બાંધકામ સામગ્રી બનાવવા માટે એક શક્તિશાળી માર્ગ પૂરો પાડે છે. ગ્રાફીન, ગ્રાફીન ઑક્સાઇડ, કાર્બન નેનો ટ્યુબ્સ (CNTs), નેનો-સિલિકા, નેનો-માટી અથવા અન્ય કાર્યાત્મક પૂરકો જેવી નેનોસામગ્રીનો સમાવેશ કરીને સિમેન્ટ આધારિત સામગ્રીને વધુ સારી યાંત્રિક મજબૂતી, તિરાડ પ્રતિકાર, ટકાઉપણું, વિદ્યુત વાહકતા, ઓછી પારગમ્યતા અને વધુ સારી લાંબા ગાળાની કાર્યક્ષમતા માટે વિકસાવી શકાય છે.
સમસ્યા: સિમેન્ટ પ્રણાલીઓમાં નેનોસામગ્રીની સંપૂર્ણ સંભાવનાનો લાભ ત્યારે જ મળે છે જ્યારે કણો એકસરખી રીતે વિક્ષેપિત હોય. પ્રબળ વાન ડેર વાલ્સ બળો, ઊંચી સપાટી ઊર્જા અને પરસ્પર ગૂંચવાવાને કારણે ગ્રાફીનની ચાદરો, CNTsનાં બંડલો અને અન્ય નેનો-ઉમેરકો કણસમૂહો બનાવવાનું વલણ ધરાવે છે. પરંપરાગત હલાવવાની પ્રક્રિયા, રોટર-સ્ટેટર મિશ્રણ અથવા સાદું પાઉડર મિશ્રણ ઘણીવાર આ કણસમૂહોને પૂરતા પ્રમાણમાં તોડી શકતું નથી. પરિણામે નબળું વિતરણ, મોર્ટાર મેટ્રિક્સમાં નબળાં સ્થાનો, મોંઘી નેનોસામગ્રીનો બિનકાર્યક્ષમ ઉપયોગ અને સામગ્રીના ગુણધર્મોમાં અસંગતતા જોવા મળે છે.
ઉકેલ: Hielscher પ્રોબ-પ્રકારનાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો સિમેન્ટ પેસ્ટ, મોર્ટાર ફોર્મ્યુલેશન અને પૂર્વવર્તી નિલંબનોમાં નેનોસામગ્રીના વિક્ષેપણ, સ્તરવિચ્છેદન, કણસમૂહ વિઘટન અને કાર્યાત્મક પરસ્પર ગૂંથણી માટે કાર્યક્ષમ, ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારી શકાય એવો અને ઔદ્યોગિક રીતે પુરવાર થયેલો ઉકેલ પૂરો પાડે છે. Hielscher પ્રયોગશાળામાં વ્યવહાર્યતાના અભ્યાસથી લઈને ઔદ્યોગિક સતત ઉત્પાદન સુધી પ્રવાહી પ્રક્રિયાકરણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો વિકસાવે છે અને બનાવે છે. તેની ઉત્પાદન શ્રેણી નાની પ્રયોગશાળા પ્રણાલીઓથી લઈને ઊંચી શક્તિવાળાં ઔદ્યોગિક ઉપકરણો સુધી પ્રક્રિયાનું પ્રમાણ વધારવા માટે રચવામાં આવી છે.

સિમેન્ટ મોર્ટારમાં નેનોસામગ્રીનું વિક્ષેપણ શા માટે મહત્ત્વનું છે

નેનોસામગ્રી સિમેન્ટ આધારિત સંયુક્ત સામગ્રીમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે, કારણ કે તે અતિસૂક્ષ્મ લંબાઈના માપક્રમ પર સિમેન્ટ મેટ્રિક્સ સાથે આંતરક્રિયા કરે છે. યોગ્ય રીતે વિક્ષેપિત ગ્રાફીન, CNTs અને અન્ય નેનોપૂરકો નાભિકરણનાં સ્થાનો તરીકે કાર્ય કરી શકે છે, સૂક્ષ્મ તિરાડોની બંને બાજુને જોડી શકે છે, રંધ્રોની રચનાને વધુ સૂક્ષ્મ બનાવી શકે છે અને કઠણ બનેલા મેટ્રિક્સની અંદર ભારનું હસ્તાંતરણ સુધારી શકે છે.
વ્યવહારમાં, કાર્યક્ષમતા ઉમેરેલી નેનોસામગ્રીની નામમાત્ર માત્રા પર ઓછી અને વિક્ષેપણની ગુણવત્તા પર વધુ આધાર રાખે છે. સારી રીતે વિક્ષેપિત ગ્રાફીન અથવા CNTsની ઓછી માત્રા નબળી રીતે વિક્ષેપિત સામગ્રીની વધુ માત્રા કરતાં વધુ સારી કાર્યક્ષમતા આપી શકે છે. કણસમૂહો પ્રબલનને બદલે ખામીઓની જેમ વર્તે છે. તે કાર્યસુગમતા ઘટાડે છે, પ્રતિબળનું કેન્દ્રીકરણ સર્જે છે અને ઉમેરકનો અસરકારક સપાટી વિસ્તાર મર્યાદિત કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ ફોર્મ્યુલેશનની આ મુખ્ય સમસ્યાનો ઉકેલ આપે છે. ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ધ્વનિક કેવિટેશન દ્વારા પ્રબળ સ્થાનિક કર્તન બળો, સૂક્ષ્મ મિશ્રણ, આઘાત તરંગો અને પ્રવાહીના સૂક્ષ્મ જેટ પેદા કરે છે. આ અસરો બંડલરૂપ નેનોસામગ્રીને અલગ કરે છે, કણોની સપાટીઓને ભીની કરે છે અને તેને સિમેન્ટ પાઉડર, પેસ્ટ અથવા મોર્ટારમાં સામેલ કરતાં પહેલાં સમગ્ર પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં સમાન રીતે વિતરિત કરે છે.

ગ્રાફીન, CNTs અને નેનો-ઉમેરકોનું અલ્ટ્રાસોનિક કણસમૂહ વિઘટન

ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ્સ, ગ્રાફીન ઑક્સાઇડ, અપચયિત ગ્રાફીન ઑક્સાઇડ અને કાર્બન નેનો ટ્યુબ્સ અદ્યતન સિમેન્ટ આધારિત સામગ્રી માટે ખાસ આકર્ષક છે. તે તાણ મજબૂતી, વંકન મજબૂતી, ભંગ ચુસ્તતા, વિદ્યુત વાહકતા, ઉષ્મીય વર્તન અને ટકાઉપણામાં યોગદાન આપી શકે છે. તે જ સમયે, તેમનો સમાવેશ વિક્ષેપિત કરવા માટેના સૌથી મુશ્કેલ ઉમેરકોમાં થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન નેનોસ્તરની રચનાઓ વચ્ચેના આકર્ષણ બળો પર કાબૂ મેળવવામાં મદદ કરે છે. સોનિકેશન કરેલા પ્રવાહીમાં તૂટી પડતા કેવિટેશન પરપોટા સ્થાનિક સ્તરે તીવ્ર ઊર્જા પ્રદાન કરે છે. તે કણસમૂહોને તોડી શકે છે, CNTsનાં બંડલોને અલગ કરી શકે છે, સ્તરીય સામગ્રીનું સ્તરવિચ્છેદન કરી શકે છે અને નેનોપૂરકોનું વિતરણ સુધારી શકે છે.

નેનો-પ્રબલિત મોર્ટારના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય અલ્ટ્રાસોનિક અસરોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• કણગુચ્છોનું વિઘટન: ગ્રાફીન, CNTs, નેનો-સિલિકા અથવા સંકર ઉમેરકોના ગુચ્છોને તોડીને વધુ નાના અને વધુ સમાન કણ-વિતરણમાં ફેરવવા.
• વિખેરણ: પાણી, પ્લાસ્ટિસાઇઝરના દ્રાવણો, મિશ્રણસહાયકોના મિશ્રણો અથવા સિમેન્ટયુક્ત સ્લરીઓમાં નેનોસામગ્રીઓને સમાનરૂપે વિતરિત કરવી.
• સ્તરવિચ્છેદન: ગ્રેફાઇટ, ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ્સ અથવા માટી જેવી સ્તરિત સામગ્રીઓને વધુ સક્રિય સપાટી ક્ષેત્રફળ ધરાવતા વધુ પાતળા પડોમાં અલગ કરવી.
• ભીંજવણ અને સક્રિયકરણ: સિમેન્ટ હાઇડ્રેટ્સ અને મિશ્રણસહાયકો સાથે વધુ સારી આંતરક્રિયા માટે નેનોસામગ્રીઓની સપાટીઓ સાથે પ્રવાહીનો સંપર્ક સુધારવો.
• પરસ્પર ગૂંથણ અને જાળનું નિર્માણ: તિરાડોના કિનારાઓને જોડવાની ક્ષમતા, વાહકતા અને માળખાકીય કાર્યક્ષમતા વધારી શકે તેવી વિતરિત CNT અથવા ગ્રાફીન જાળોના નિર્માણને ટેકો આપવો.
• પુનરુત્પાદકતા: પ્રયોગશાળાના પરીક્ષણોથી ઉત્પાદન સ્તર સુધી સુસંગત ફોર્મ્યુલેશનો માટે નિયંત્રિત પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ ઊભી કરવી.

સિમેન્ટ પેસ્ટ અને મોર્ટારમાં અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણના ફાયદા

ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા સિમેન્ટના ઉત્પાદનમાં સોનિકેશનનું આર્થિક અને તકનીકી મૂલ્ય ખાસ કરીને ઊંચું છે. નેનોસામગ્રીઓ ઘણીવાર મોંઘી હોય છે, અને તેમનો લાભ તેમના કાર્યક્ષમ ઉપયોગ પર આધાર રાખે છે. જ્યારે સોનિકેશન વિખેરણની ગુણવત્તા સુધારે છે, ત્યારે ફોર્મ્યુલેશન તૈયાર કરનારાઓ ઘણીવાર જરૂર કરતાં વધુ ઉમેરાતી માત્રા ઘટાડી શકે છે, પુનરુત્પાદકતા વધારી શકે છે અને ઉમેરકના પ્રતિ કિલોગ્રામ દીઠ વધુ સારી કામગીરી મેળવી શકે છે.

અદ્યતન મોર્ટાર, સમારકામની સામગ્રી, પ્રીકાસ્ટ ઘટકો, 3D-પ્રિન્ટ કરી શકાય તેવી સિમેન્ટયુક્ત સામગ્રી અથવા વિશિષ્ટ બાંધકામ રસાયણોના ઉત્પાદકો માટે, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા નીચેની બાબતોમાં મદદરૂપ થઈ શકે છે:

• નેનોફિલરના સુધારેલા વિતરણ દ્વારા દબાણ, વળાંક અને તાણ હેઠળ વધુ સારી કામગીરી.
• વધુ અસરકારક સૂક્ષ્મ પ્રબલનને કારણે તિરાડો સામે વધુ સારો પ્રતિકાર અને વધુ સારી દૃઢતા.
• છિદ્રોની રચનાને વધુ સૂક્ષ્મ બનાવીને ઓછી પારગમ્યતા અને વધુ સારું ટકાઉપણું.
• એક બેચથી બીજા બેચ સુધી સામગ્રીની વધુ સુસંગત ગુણવત્તા.
• મોંઘા ગ્રાફીન, CNTs અને અન્ય નેનો-ઉમેરકોનો સુધારેલો ઉપયોગ.
• ફોર્મ્યુલેશનોની વધુ ઝડપી પ્રાથમિક ચકાસણી અને પ્રક્રિયાનું ઇષ્ટતમીકરણ.
• પ્રયોગશાળાના વિકાસથી સતત ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા સુધી વિસ્તારી શકાય તેવું ઉત્પાદન.
• કંપવિસ્તાર, ઊર્જા નિવેશ, પ્રવાહ દર, તાપમાન અને નિવાસ સમય જેવા પ્રક્રિયા પરિમાણોનું વધુ સારું નિયંત્રણ.

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટરો પ્રવાહી, નિલંબનો અને સ્લરીઓમાં માપી શકાય તેવા અને પુનરુત્પાદિત કરી શકાય તેવા ઊર્જા સ્થાનાંતરણ માટે રચાયેલા છે. વિવિધ શક્તિ વર્ગોમાં સોનિકેશનની એક જ મૂળભૂત કાર્યપદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેથી ગ્રાહકો નાના પાયે પ્રક્રિયા પરિમાણો વિકસાવી શકે અને પછી તેમને વધુ મોટી બેન્ચ-ટોપ, પાઇલટ અથવા ઔદ્યોગિક પ્રણાલીઓમાં લાગુ કરી શકે.

(a) CNTs અને (b) GNPs વડે પ્રબલિત નેનો-સંશોધિત સિમેન્ટ પેસ્ટના ઇન્ફ્રારેડ થર્મોગ્રાફ્સ. CNT અને ગ્રાફીનને સોનિકેટર UP400S વડે વિખેરવામાં આવ્યા હતા.
અભ્યાસ અને આલેખો: ©Farmaki et al., 2025

સિમેન્ટ ઉમેરતાં પહેલાં સોનિકેશન: પસંદગીનો પ્રક્રિયા માર્ગ

ઘણાં નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ ફોર્મ્યુલેશનો માટે સૌથી અસરકારક અભિગમ એ છે કે પહેલાં નેનોસામગ્રીને પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં વિખેરવામાં આવે. આ પાણી, સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝરનું દ્રાવણ, સપાટી સક્રિય પદાર્થ ધરાવતું વિખેરક, પોલિમર મિશ્રણસહાયક, સિલિકા સોલ અથવા મોર્ટાર ફોર્મ્યુલેશનનો અન્ય કોઈ પ્રવાહી ઘટક હોઈ શકે છે.
એક સામાન્ય અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા માર્ગ આ મુજબ છે:

1. પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં ગ્રાફીન, CNTs અથવા અન્ય નેનોસામગ્રીઓ ઉમેરો.
2. મધ્યમ મિશ્રણ કરતાં પાઉડર અથવા નેનોફિલરને અગાઉથી ભીંજવો.
3. સામગ્રીના કણગુચ્છોનું વિઘટન કરવા અને તેને વિખેરવા માટે ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળું અલ્ટ્રાસોનિકેશન લાગુ કરો.
4. જરૂર હોય તો તાપમાનનું નિયંત્રણ કરો.
5. સોનિકેશન કરેલા નેનોવિખેરણને સિમેન્ટ, રેતી અને મોર્ટારના અન્ય ઘટકોમાં ઉમેરો.
6. પેસ્ટ અથવા મોર્ટારની અંતિમ ઘટ્ટતા પ્રાપ્ત થાય ત્યાં સુધી મિશ્રણ કરો.

આ માર્ગ સિમેન્ટ પાઉડરમાં નેનોકણોનું શુષ્ક મિશ્રણ કરવા કરતાં વધુ સારું નિયંત્રણ આપે છે. તે હાઇડ્રેશન અને જામવાની પ્રક્રિયા શરૂ થાય તે પહેલાં નેનોસામગ્રીઓ પહેલેથી જ અલગ થયેલી, ભીંજાયેલી અને સમાનરૂપે વિતરિત થયેલી હોય તેની સંભાવના પણ વધારે છે.

ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા સિમેન્ટના ઉત્પાદન માટે આર્થિક લાભો

નેનો-ઉમેરકો મોંઘા હોઈ શકે છે, અને તેમનો ઉપયોગ માપી શકાય તેવા કાર્યક્ષમતા સુધારાના આધારે યોગ્ય ઠરાવવો જરૂરી છે. નબળા વિક્ષેપનથી સામગ્રીનો બગાડ થાય છે. સમુચ્ચયિત ગ્રાફીન અથવા CNTs અપેક્ષિત પ્રબલન પૂરું પાડ્યા વિના સંયોજનનો ખર્ચ વધારે છે. તેનાથી વિપરીત, અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપન નેનોસામગ્રીનો અસરકારક ઉપયોગ સુધારે છે.
આર્થિક લાભોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ઉમેરકોનો ઓછો બગાડ: સમુચ્ચયોમાં બંધાયેલો રહેવાને બદલે નેનોસામગ્રીનો વધુ હિસ્સો કાર્યક્ષમતામાં ફાળો આપે છે.
• સંયોજનનું ઓછું જોખમ: સુસંગત વિક્ષેપન નિષ્ફળ બેચ અને અસ્થિર પરીક્ષણ પરિણામો ઘટાડે છે.
• સંશોધન અને વિકાસનાં વધુ ઝડપી ચક્રો: નિયંત્રિત સોનિકેશન પરિમાણો સાથે સંયોજનોનું પ્રાથમિક મૂલ્યાંકન કરી શકાય છે.
• ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવામાં સુધારો: પ્રક્રિયા પરિમાણોને વ્યવહાર્યતા પરીક્ષણમાંથી ઔદ્યોગિક ઉપકરણોમાં સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે.
• વધુ મૂલ્યવાન ઉત્પાદનો: વધુ મજબૂત, વધુ ટકાઉ અને કાર્યાત્મક મોર્ટાર ઉચ્ચ શ્રેણીના ઉપયોગોને સમર્થન આપે છે.
• સતત ઉત્પાદનની સંભાવના: ઇનલાઇન સોનિકેશન વ્યાપારી ઉત્પાદન માટે ઊંચી સામગ્રી પ્રક્રિયા ક્ષમતા સાથે પ્રક્રિયા કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

ઉત્પાદકો માટે મુખ્ય મૂલ્ય માત્ર વિક્ષેપનની વધુ સારી ગુણવત્તા જ નથી. તે નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટને પ્રયોગશાળાના ખ્યાલમાંથી નિયંત્રિત અને જેનું પ્રમાણ વધારી શકાય તેવી ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં રૂપાંતરિત કરવાની ક્ષમતા છે.

પ્રયોગશાળામાં સંયોજનના વિકાસથી ઔદ્યોગિક સિમેન્ટ ઉત્પાદન સુધી

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ટેકનોલોજીનો એક મુખ્ય લાભ ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવા માટેનો વ્યવહારુ માર્ગ છે. નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ સંયોજનો બેન્ચ-ટોપ સ્તરે વિકસાવી શકાય છે અને ત્યારબાદ પ્રક્રિયાના મૂળભૂત સિદ્ધાંતને બદલ્યા વિના મોટી સિસ્ટમોમાં સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે. ઉત્પાદન માટે વિક્ષેપન પ્રક્રિયાને નવેસરથી વિકસાવવાને બદલે ઉત્પાદકો અલ્ટ્રાસોનિક શક્તિ, ફ્લો-સેલની ભૂમિતિ, નિવાસ સમય અને રિએક્ટરની ગોઠવણીને મોટા પાયાને અનુરૂપ કરી શકે છે.
આ તકનીકી જોખમ ઘટાડે છે. તે સફળ મોર્ટાર નમૂનાઓથી વ્યાપારી ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ધરાવતા સિમેન્ટ ઉત્પાદનો સુધી પહોંચવાનો માર્ગ પણ ટૂંકો કરે છે.

ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવાના સામાન્ય કાર્યપ્રવાહમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

1. મોર્ટારની લક્ષિત કાર્યક્ષમતા અને નેનોસામગ્રીની પ્રણાલી નક્કી કરો.
2. ગ્રાફીન, CNT, નેનો-સિલિકા અથવા સંકર ઉમેરકોનું પ્રાથમિક મૂલ્યાંકન કરો.
3. જરૂરી સોનિકેશન તીવ્રતા અને ઊર્જા નિવેશ નક્કી કરો.
4. વિક્ષેપન માધ્યમો, મિશ્રણ ઉમેરકો અને તાપમાન નિયંત્રણનું શ્રેષ્ઠીકરણ કરો.
5. UIP1000hdT અથવા UIP2000hdT સિસ્ટમો વડે પરીક્ષણ બેચ તૈયાર કરો.
6. મજબૂતાઈ, કાર્યસુગમતા અને ટકાઉપણું જેવા મોર્ટારના ગુણધર્મોની માન્યતા ચકાસો.
7. ઉત્પાદન માટે પ્રક્રિયાને UIP6000hdT અથવા UIP16000hdT ક્લસ્ટરોમાં સ્થાનાંતરિત કરો.
8. સતત ઉત્પાદનમાં ઇનલાઇન સોનિકેશનને સંકલિત કરો.

ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ધરાવતા સિમેન્ટ માટે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળું વિક્ષેપન જરૂરી છે

સિમેન્ટ ટેકનોલોજીનું ભવિષ્ય માત્ર નવા બંધક પદાર્થના રસાયણશાસ્ત્ર પર આધારિત નથી. તે સૂક્ષ્મસંરચના, કાર્યાત્મક ઉમેરકો અને પ્રક્રિયાના વધુ સારા નિયંત્રણ પર પણ આધાર રાખે છે. ગ્રાફીન અને CNTs જેવી નેનોસામગ્રી વધુ મજબૂત, વધુ દૃઢ, વધુ સ્માર્ટ અને વધુ ટકાઉ સિમેન્ટીય સામગ્રી બનાવવામાં મદદ કરી શકે છે. પરંતુ આ માટે વિશ્વસનીય વિક્ષેપન જરૂરી છે.
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટરો સિમેન્ટ ઉત્પાદકો, બાંધકામ માટેના રસાયણોના ઉત્પાદકો અને સંશોધન સંસ્થાઓને નેનો-ઉમેરકોની પ્રક્રિયા માટે એવું સાધન પૂરું પાડે છે જેની પ્રક્રિયા ક્ષમતા વધારી શકાય છે. પ્રારંભિક તબક્કાના સંયોજન વિકાસથી ઊંચી સામગ્રી પ્રક્રિયા ક્ષમતાવાળા ઇનલાઇન ઉત્પાદન સુધી, સોનિકેશન સિમેન્ટ પેસ્ટ અને મોર્ટારમાં નેનોસામગ્રીનું વિક્ષેપન, સ્તરવિચ્છેદન, સમુચ્ચય વિઘટન અને કાર્યાત્મક સંરચના નિર્માણ સુધારે છે.
ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ધરાવતા સિમેન્ટના ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા સ્પષ્ટ લાભ આપે છે: સામગ્રીની વધુ સારી કાર્યક્ષમતા, મોંઘા નેનો-ઉમેરકોનો વધુ કાર્યક્ષમ ઉપયોગ અને પ્રયોગશાળાની સફળતાથી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સુધીનો સીધો માર્ગ.

નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે:

સંશોધન, વ્યવહાર્યતા પરીક્ષણ અને ઉત્પાદન માટે Hielscher સોનિકેટરો

Hielscher પ્રયોગશાળા, બેન્ચ-ટોપ, પાયલોટ અને ઔદ્યોગિક શક્તિ વર્ગોમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો પ્રદાન કરે છે. સિમેન્ટ અને મોર્ટાર વિકસાવનારાઓ માટે આ આવશ્યક છે, કારણ કે નેનો-પ્રબલિત ફોર્મ્યુલેશનોને ઘણી વાર અનેક તબક્કાઓમાંથી પસાર થવું પડે છે: સામગ્રીની પ્રારંભિક ચકાસણી, વિખેરણના પરિમાણોનો વિકાસ, મોર્ટારનું પરીક્ષણ, પાયલોટ બેચ અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન.
Hielscher ની ઉત્પાદન શ્રેણી એવી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પર આધારિત છે જેનું પ્રમાણ વધારી શકાય છે; તેમાં પ્રયોગશાળામાં વિકાસ, પાયલોટ અને બેન્ચ-ટોપ પરીક્ષણ, ભારે કાર્યભારવાળું ઔદ્યોગિક સંચાલન તથા ફ્લો સેલ અને રિએક્ટરોનો ઉપયોગ કરીને સતત ઇનલાઇન ઉત્પાદન માટેની સિસ્ટમોનો સમાવેશ થાય છે.

બેન્ચ-ટોપ સંશોધન અને વ્યવહાર્યતા પરીક્ષણ માટે UIP1000hdT અને UIP2000hdT

UIP1000hdT અને UIP2000hdT ફોર્મ્યુલેશન વિકાસ, વ્યવહાર્યતા અભ્યાસ અને મધ્યમ પ્રમાણમાં પ્રક્રિયા માટે શક્તિશાળી બેન્ચ-ટોપ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો છે. નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ ફોર્મ્યુલેશનોના વિકાસ માટે તે ખૂબ યોગ્ય છે, જ્યાં સંશોધકોએ નેનોસામગ્રીનો પ્રકાર, સાંદ્રતા, વિખેરકનું રસાયણશાસ્ત્ર, સોનિકેશનની તીવ્રતા, પ્રક્રિયાનો સમય અને તાપમાન નિયંત્રણનું પરીક્ષણ કરવું જરૂરી હોય છે.

આ સિસ્ટમો નીચેના કાર્યો માટે આદર્શ છે:

• પાણી અથવા ઉમેરક દ્રાવણોમાં ગ્રાફીન અને CNTનું વિખેરણ.
• નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ પેસ્ટની વ્યવહાર્યતાનું પરીક્ષણ.
• સોનિકેશનમાં અપાતી ઊર્જાનું શ્રેષ્ઠીકરણ.
• પુનરુત્પાદનીય પરીક્ષણ બેચની તૈયારી.
• ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા મોર્ટાર ફોર્મ્યુલેશનોનો વિકાસ.
• ફ્લો-સેલ સેટઅપ સાથે નાના પ્રમાણમાં સતત પ્રક્રિયા.
• ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન પહેલાં પ્રક્રિયાનું પ્રમાણ વધારવાની માન્યતા ચકાસણી.

સંશોધન અને વિકાસ ટીમો માટે, UIP1000hdT અને UIP2000hdT એવી નેનોસામગ્રીઓ માટે જરૂરી પ્રક્રિયા તીવ્રતા પૂરી પાડે છે જેને પ્રક્રિયા કરવી પડકારજનક હોય છે, અને સાથે જ પ્રયોગશાળા, તકનીકી કેન્દ્ર અને પાયલોટ પરિસ્થિતિઓ માટે સેટઅપને વ્યવહારુ રાખે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન સ્તરવિચ્છેદન

ઊંચા પ્રક્રિયાકરણ દરે ઉત્પાદન માટે UIP6000hdT અને UIP16000hdT ક્લસ્ટરો

નેનો-પ્રબલિત સિમેન્ટ ઉમેરકો, નેનોવિખેરણો અથવા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા મોર્ટાર ઘટકોના વ્યાપારી પ્રમાણમાં ઉત્પાદન માટે, UIP6000hdT અને UIP16000hdT જેવા Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટરોને ઉચ્ચ પ્રક્રિયા ક્ષમતા સાથે સતત પ્રક્રિયા કરવા માટે ક્લસ્ટરમાં ગોઠવી શકાય છે.
UIP6000hdT અથવા UIP16000hdT એકમોનાં ક્લસ્ટર ઉત્પાદકોને નિયંત્રિત અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા આપવાનું જાળવી રાખીને પ્રક્રિયા ક્ષમતા વધારવા સક્ષમ બનાવે છે. જ્યારે ઉત્પાદનનું પ્રમાણ પાયલોટ સ્તરથી પૂર્ણ પાયાના ઉત્પાદન સુધી વધે છે ત્યારે આ મોડ્યુલર અભિગમ ખાસ ઉપયોગી થાય છે.

ઔદ્યોગિક ગોઠવણો નીચેના કાર્યોને સમર્થન આપે છે:

• ગ્રાફીન, CNT અને નેનો-ઉમેરકોનું સતત ઇનલાઇન વિખેરણ.
• નેનોસામગ્રીનાં માસ્ટર વિખેરણોની ઉચ્ચ ક્ષમતાવાળી પ્રક્રિયા.
• સિમેન્ટ ઉમેરક અથવા ડ્રાય-મિક્સ મોર્ટાર ઉત્પાદન લાઇનોમાં એકીકરણ.
• ક્ષમતા વધારવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરોનું સમાંતર સંચાલન.
• મજબૂત અને વિશ્વસનીય 24/7 ઉત્પાદન પરિસ્થિતિઓ.
• સુસંગત ઉત્પાદન ગુણવત્તા માટે પ્રક્રિયાનું નિયંત્રણ અને નિરીક્ષણ.

Hielscher ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો કઠિન જરૂરિયાતોવાળા સતત સંચાલન માટે નિર્ધારિત છે, અને ઉપકરણ દીઠ 16 kW સુધીની ઊંચી શક્તિવાળા એકમો ઉપલબ્ધ છે.

સાહિત્ય / સંદર્ભો

• Dalla, Panagiota T., Ilias K. Tragazikis, George Trakakis, Costas Galiotis, Konstantinos G. Dassios, Theodore E. Matikas (2021): Multifunctional Cement Mortars Enhanced with Graphene Nanoplatelets and Carbon Nanotubes. Sensors 21, no. 3: 933.
• Ilias Κ. Tragazikis, Konstantinos G. Dassios, Panagiota T. Dalla, Dimitrios A. Exarchos, Theodore E. Matikas (2019): Acoustic emission investigation of the effect of graphene on the fracture behavior of cement mortars. Engineering Fracture Mechanics, Volume 210, 2019. 444-451.
• Bibi, U., Bahrami, A., Shabbir, F., Imran, M., Nasir, M. A., Ahmad, A. (2023): Graphene-Based Strain Sensing of Cementitious Composites with Natural and Recycled Sands. Sensors, 23(16), 2023. 7175.
• Farmaki, S. G., Dalla, P. T., Exarchos, D. A., Dassios, K. G., & Matikas, T. E. (2025): Thermal and Electrical Properties of Cement-Based Materials Reinforced with Nano-Inclusions. Nanomanufacturing, 5(3), 13; 2025.