3 डी-प्रिंट करने योग्य स्याही में कार्बन नैनोट्यूब का फैलाव
3 डी-प्रिंट करने योग्य स्याही में सीएनटी का एक समान फैलाव स्याही के गुणों को बढ़ा सकता है और विभिन्न क्षेत्रों में नए अनुप्रयोगों को सक्षम कर सकता है। प्रोब-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन पॉलिमर में सीएनटी के स्थिर नैनोसस्पेंशन का उत्पादन करने के लिए एक अत्यधिक विश्वसनीय फैलाव तकनीक है।
सोनिकेशन के कारण पॉलिमर में कुशल और स्थिर सीएनटी फैलाव
कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) अक्सर अपने अद्वितीय गुणों के कारण विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सिलिकॉन तेलों में फैले हुए हैं। सिलिकॉन तेलों में सीएनटी का फैलाव परिणामी सामग्रियों के यांत्रिक, थर्मल और विद्युत गुणों में सुधार कर सकता है। ऐसा ही एक अनुप्रयोग प्रवाहकीय 3 डी-प्रिंट करने योग्य स्याही के लिए सीएनटी-डोप्ड पॉलिमर का निर्माण है, उदाहरण के लिए, पहनने योग्य स्पर्श सेंसर, रोगी-विशिष्ट ऊतक पुनर्जनन मचान, और लचीले ईसीजी और ईईजी इलेक्ट्रोड के जैव-आधारित योजक विनिर्माण के लिए।
इसके अलावा, सिलिकॉन तेलों में फैले सीएनटी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में प्रवाहकीय स्याही के रूप में किया जा सकता है, जैसे कि लचीले डिस्प्ले और सेंसर। सीएनटी प्रवाहकीय मार्ग के रूप में कार्य करते हैं, जिससे विद्युत प्रवाह के प्रवाह की अनुमति मिलती है।
औद्योगिक इनलाइन फैलाव के लिए औद्योगिक शक्ति अल्ट्रासाउंड प्रणाली: उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर पॉलिमर में सीएनटी जैसे नैनोडिस्पर्सन के उत्पादन के लिए विश्वसनीय और अत्यधिक कुशल इनलाइन मिक्सिंग सिस्टम हैं।
अल्ट्रासोनिक CNT/पॉलिमर फैलाव के लाभ
अल्ट्रासोनिकेशन एक बहुत ही कुशल फैलाने वाली तकनीक है, जो कई लाभों के साथ आती है। पॉलिमर में कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी) के अल्ट्रासोनिक फैलाव के फायदों में शामिल हैं:
इनलाइन भंग प्रक्रियाओं के लिए अल्ट्रासोनिक औद्योगिक प्रणाली, उदाहरण के लिए बहुलक योगों में कार्बन नैनोट्यूब का समान फैलाव।
PDMS कंपोजिट के अल्ट्रासोनिक उत्पादन के लिए सामान्य प्रोटोकॉल
अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग पॉलिमर में कई नैनो-आकार की सामग्रियों के फैलाव के लिए किया जाता है। एक विशिष्ट और आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला अनुप्रयोग जांच-प्रकार सोनिकेशन का उपयोग करके डाइमिथाइलपोलिसिलोक्सेन (पीडीएमएस) में कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी) का फैलाव है। पीडीएमएस मैट्रिक्स में सीएनटी को फैलाने के लिए, पावर अल्ट्रासाउंड और ध्वनिक गुहिकायन के परिणामी प्रभावों का उपयोग नैनोट्यूब को अलग करने और उन्हें समान रूप से नैनोसस्पेंशन में मिलाने के लिए किया जाता है। प्रोब-टाइप सोनिकेशन तीव्र गुहिकायन बलों को उत्पन्न करने की क्षमता के कारण सीएनटी को फैलाने के लिए एक शक्तिशाली तरीका है जो प्रभावी रूप से एग्लोमेरेटेड सीएनटी को तोड़ और तितर-बितर कर सकता है।
अल्ट्रासोनिक फैलाव एक सरल प्रसंस्करण कदम है जिसके लिए किसी विशिष्ट पूर्व या बाद के उपचार की आवश्यकता नहीं होती है। अल्ट्रासोनिक उपकरण ही सुरक्षित और संचालित करने में आसान है।
जांच-प्रकार के सोनीशन का उपयोग करके फैलाव की प्रक्रिया में आमतौर पर निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं:
- सीएनटी-पीडीएमएस मिश्रण की तैयारी: सीएनटी की एक पूर्व निर्धारित राशि पीडीएमएस मैट्रिक्स में जोड़ा जाता है और यांत्रिक उत्तेजक का उपयोग करके पूर्व-मिश्रित होता है। दिलचस्प बात यह है कि एक विलायक में सीएनटी को पूर्व-फैलाकर विद्युत चालकता को बढ़ाया जा सकता है। सर्वोत्तम परिणाम टेट्राहाइड्रोफुरन (टीएचएफ), एसीटोन या क्लोरोफॉर्म (सर्वोत्तम परिणामों द्वारा क्रमबद्ध) द्वारा प्राप्त किए जाते हैं।
- जांच-प्रकार sonication: मिश्रण को एक उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिक जांच का उपयोग करके जांच-प्रकार के सोनिकेशन के अधीन किया जाता है जो आमतौर पर लगभग 20 kHz की आवृत्ति के साथ अल्ट्रासाउंड तरंगें उत्पन्न करता है। मात्रा और सूत्रीकरण के आधार पर, सोनिकेशन आमतौर पर सीएनटी के पूर्ण फैलाव को सुनिश्चित करने के लिए कई मिनटों के लिए किया जाता है।
- फैलाव की निगरानी: सीएनटी के फैलाव की निगरानी स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम), ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम), या यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीकों का उपयोग करके की जाती है। इन तकनीकों का उपयोग पीडीएमएस मैट्रिक्स के भीतर सीएनटी के वितरण की कल्पना करने और यह सुनिश्चित करने के लिए किया जा सकता है कि सीएनटी समान रूप से फैले हुए हैं।
सारांश में, जांच-प्रकार sonication पीडीएमएस जैसे पॉलिमर में CNTs को फैलाने के लिए एक शक्तिशाली तरीका है क्योंकि इसकी तीव्र गुहिकायन बलों को उत्पन्न करने की क्षमता है जो प्रभावी रूप से एग्लोमेरेटेड CNTs को तोड़ और तितर-बितर कर सकती है।
पॉलिमर कंपोजिट के अल्ट्रासोनिक निर्माण के मामले का अध्ययन
जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके नैनोट्यूब और अन्य कार्बन-आधारित नैनोमैटेरियल्स के फैलाव पर बड़े पैमाने पर शोध किया गया है और बाद में इसे औद्योगिक उत्पादन में लागू किया गया है। नीचे, हम कुछ शोध अध्ययन प्रस्तुत करते हैं, जो अल्ट्रासोनिक नैनोट्यूब फैलाव की असाधारण दक्षता को प्रदर्शित करते हैं।
पहनने योग्य सेंसर के लिए पीडीएमएस में सीएनटी का अल्ट्रासोनिक फैलाव
डेल बॉस्क एट अल (2022) ने सीएनटी फैलाव की प्रभावशीलता के लिए तीन-रोल मिलिंग और सोनिकेशन की तुलना की। बहुलक मैट्रिक्स में नैनोकणों की फैलाव प्रक्रिया के विश्लेषण से पता चलता है कि अल्ट्रासोनिकेशन तकनीक गुहिकायन बलों द्वारा प्रेरित सीएनटी वितरण की उच्च समरूपता के कारण तीन-रोल मिलिंग की तुलना में उच्च विद्युत संवेदनशीलता प्रदान करती है। विभिन्न CNT लोडिंग का परीक्षण, CNT-PDMS प्रणाली की अंतःस्त्रवण सीमा, अर्थात, महत्वपूर्ण CNT सामग्री जिसमें यह विद्युत प्रवाहकीय हो जाती है, 0.4 wt% CNT पाई गई। मल्टी-वॉल कार्बन नैनोट्यूब (MWCNTs) को 0.5 पल्स चक्र और 2h के लिए 50% आयाम पर Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर UP400ST (चित्र बाईं ओर देखें) का उपयोग करके ultrasonication द्वारा फैलाया गया था। सोनीशन समय के दौरान अल्ट्रासोनिक फैलाव के प्रभाव नीचे दी गई तस्वीर में दिखाए गए हैं।
इस विश्लेषण के आधार पर, पहनने योग्य सेंसर के निर्माण के लिए इष्टतम स्थितियों को अल्ट्रासोनिकेशन प्रक्रिया के माध्यम से 0.4 wt.% CNT के रूप में चुना गया था। इस संबंध में, लगातार लोड चक्रों के तहत विद्युत प्रतिक्रिया के विश्लेषण ने 2%, 5% और 10% तनाव पर क्षति की किसी भी उपस्थिति के बिना, विकसित सेंसर की उच्च मजबूती दिखाई, जो इन सेंसर को मध्यम तनाव की निगरानी के लिए विश्वसनीय बनाते हैं।
विभिन्न sonication समय पर ultrasonicator UP400St का उपयोग PDMS में MWCNTs के अल्ट्रासोनिक फैलाव।
सीएनटी/पॉलिमर नैनोकंपोजिट के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक फैलाव उपकरण
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, बेंच-टॉप और उद्योग में फैलाने वाले अनुप्रयोगों की मांग के लिए उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड जांच का निर्माण करता है। Hielscher Ultrasonics फैलाने वाले सॉल्वैंट्स, पॉलिमर और कंपोजिट में नैनोमटेरियल्स के कुशल और सटीक समरूपता और फैलाव प्रदान करते हैं।
अपनी उन्नत अल्ट्रासोनिक तकनीक के साथ, ये फैलाने वाले समान कण आकार वितरण, स्थिर फैलाव और/या नैनोपार्टिकल फंक्शनलाइजेशन प्राप्त करने के लिए एक त्वरित और आसान समाधान प्रदान करते हैं।
प्रसंस्करण समय को कम करके और ऊर्जा की खपत को कम करके, अल्ट्रासोनिक जांच फैलाने वाले उत्पादकता में सुधार कर सकते हैं और विभिन्न उद्योगों में व्यवसायों के लिए परिचालन लागत को कम कर सकते हैं।
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर को विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप भी अनुकूलित किया जा सकता है, जांच आकार, बूस्टर सींग, बिजली के स्तर और प्रवाह कोशिकाओं की एक श्रृंखला के विकल्प के साथ, उन्हें बहुमुखी और विभिन्न नैनो-योगों और संस्करणों के अनुकूल बनाते हैं।
कुल मिलाकर, अल्ट्रासोनिक जांच फैलाने वाले प्रयोगशालाओं और उद्योगों के लिए एक उत्कृष्ट निवेश हैं जो अपने नैनोमटेरियल प्रसंस्करण वर्कफ़्लो को अनुकूलित करने और सुसंगत, विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने की तलाश में हैं।
डिजाइन, विनिर्माण और परामर्श – गुणवत्ता जर्मनी में निर्मित
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपने उच्चतम गुणवत्ता और डिजाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मजबूती और आसान संचालन औद्योगिक सुविधाओं में हमारे अल्ट्रासोनिकेटर के सुचारू एकीकरण की अनुमति देता है। किसी न किसी स्थिति और मांग वातावरण मज़बूती से Hielscher ultrasonicators द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं।
Hielscher Ultrasonics एक आईएसओ प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी और उपयोगकर्ता-मित्रता की विशेषता वाले उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर पर विशेष जोर देती है। बेशक, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर सीई के अनुरूप हैं और उल, सीएसए और RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 0.5 से 1.5mL | एन.ए. | वायलट्वीटर | 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| 15 से 150L | 3 से 15 लीटर/मिनट | यूआईपी6000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण के मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है।
औद्योगिक प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रासोनिक बैच रिएक्टर, उदाहरण के लिए एडिटिव मैन्युफैचरिंग के लिए 3 डी-प्रिंट करने योग्य स्याही के लिए पॉलिमर में सीएनटी और अन्य नैनोफिलर्स को शामिल करना।
साहित्य/सन्दर्भ
- 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 Ultrasonics से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।