Disperzija ugljikovih nanocjevčica u 3D ispisivim tintama
Ujednačena disperzija CNT-ova u 3D ispisivim tintama može poboljšati svojstva tinte i omogućiti nove primjene u različitim područjima. Sonda tipa ultrazvuka je vrlo pouzdana tehnika raspršivanja za proizvodnju stabilnih nanosuspenzija CNT-a u polimerima.
Učinkovita i stabilna disperzija HNK u polimerima zbog ultrazvuka
Ugljikove nanocjevčice (CNT) često se raspršuju u silikonskim uljima za različite primjene zbog svojih jedinstvenih svojstava. Disperzija CNT-ova u silicijevim uljima može poboljšati mehanička, toplinska i električna svojstva dobivenih materijala. Jedna od takvih primjena je izrada polimera dopiranih CNT-om za vodljive 3D tinte za ispis, npr. za proizvodnju aditiva na biološkoj osnovi nosivih taktilnih senzora, skela za regeneraciju tkiva specifičnih za pacijenta te fleksibilnih EKG i EEG elektroda.
Osim toga, CNT-ovi raspršeni u silicijevim uljima mogu se koristiti kao vodljive tinte u elektroničkim uređajima, kao što su savitljivi zasloni i senzori. CNT-ovi djeluju kao vodljivi putovi, omogućujući protok električne struje.
Prednosti ultrazvučne CNT / polimerne disperzije
Ultrasonication je vrlo učinkovita tehnika raspršivanja, koja dolazi s nekoliko prednosti. Prednosti ultrazvučnog raspršivanja ugljikovih nanocjevčica (CNT) u polimerima uključuju:

Ultrazvučni industrijski sustav za linijske procese otapanja, npr ravnomjerna disperzija ugljikovih nanocjevčica u polimerne formulacije.
Opći protokol za ultrazvučnu proizvodnju CNT / PDMS kompozita
Ultrasonication se koristi za disperziju brojnih materijala nano veličine u polimerima. Specifična i često korištena primjena je disperzija ugljikovih nanocjevčica (CNT) u dimetilpolisiloksanu (PDMS) pomoću sonde tipa ultrazvukom. Kako bi se CNT-ovi raspršili u PDMS matricu, ultrazvuk snage i rezultirajući učinci akustične kavitacije koriste se za detangle nanocjevčica i ravnomjerno miješanje u nanosuspension. Sonda tipa ultrazvukom je moćna metoda za raspršivanje CNT-a zbog svoje sposobnosti stvaranja intenzivnih kavitacijskih sila koje mogu učinkovito razbiti i raspršiti aglomerirane CNT-ove.
Ultrazvučno raspršivanje je jednostavan korak obrade koji ne zahtijeva specifičnu pre- ili naknadnu obradu. Sama ultrazvučna oprema je sigurna i jednostavna za rukovanje.
Proces disperzije pomoću sonde tipa ultrazvukom obično uključuje sljedeće korake:
- Priprema smjese CNT-PDMS: Unaprijed određena količina CNT-a dodaje se u PDMS matricu i prethodno se miješa pomoću mehaničke miješalice. Zanimljivo je da bi se predraspršivanjem CNT-a u otapalu električna vodljivost mogla povećati. Najbolje rezultate postižu tetrahidrofuran (THF), aceton ili kloroform (sortirani prema najboljim rezultatima).
- Sonda tipa ultrazvukom: Smjesa je podvrgnuta sondi tipa ultrazvukom pomoću ultrazvučne sonde visokog intenziteta koja generira ultrazvučne valove s učestalošću od obično oko 20 kHz. Ovisno o volumenu i formulaciji, ultrazvukom se obično provodi nekoliko minuta kako bi se osigurala potpuna disperzija CNT-a.
- Praćenje disperzije: Disperzija CNT-a prati se tehnikama kao što su skeniranje elektronske mikroskopije (SEM), transmisijska elektronska mikroskopija (TEM) ili UV-Vis spektroskopija. Te se tehnike mogu koristiti za vizualizaciju raspodjele CNT-ova unutar PDMS matrice i za osiguravanje ravnomjernog raspršivanja CNT-ova.
Ukratko, sonda tipa ultrazvukom je moćna metoda za raspršivanje CNT u polimerima kao što je PDMS zbog svoje sposobnosti generiranja intenzivnih kavitacijskih sila koje mogu učinkovito razbiti i raspršiti aglomerirane CNT.
Studije slučaja ultrazvučne izrade CNT / polimernih kompozita
Disperzija nanocjevčica i drugih nanomaterijala na bazi ugljika pomoću ultrazvuka tipa sonde opsežno je istražena i naknadno je implementirana u industrijsku proizvodnju. U nastavku predstavljamo nekoliko istraživačkih studija koje pokazuju iznimnu učinkovitost ultrazvučne disperzije nanocijevi.
Ultrazvučna disperzija CNT-a u PDMS-u za nosive senzore
(2022) usporedio je glodanje s tri valjka i ultrazvukom zbog njihove učinkovitosti disperzije CNT-a. Analiza disperzijskog postupka nanočestica u polimernu matricu pokazuje da tehnika ultrazvuka pruža veću električnu osjetljivost u usporedbi s glodanjem s tri valjka zbog veće homogenosti raspodjele CNT-a izazvane kavitacijskim silama. Ispitivanjem različitih opterećenja HNK, praga perkolacije CNT-PDMS sustava, odnosno kritičnog sadržaja HNK u kojem postaje električno vodljiv, utvrđeno je da je 0,4 wt% HNK. Multi-Wall Carbon Nanocjevčice (MWCNTs) su raspršene ultrazvukom pomoću Hielscher ultrasonicator UP400ST (vidi sliku lijevo) na 0,5 impulsnih ciklusa i 50 % amplituda za 2h. Učinci ultrazvučnog raspršivanja tijekom vremena ultrazvukom prikazani su na slici ispod.
Na temelju ove analize, optimalni uvjeti za proizvodnju nosivih senzora odabrani su kao 0,4 wt.% CNT pomoću ultrazvučnog procesa. S tim u vezi, analiza električnog odziva u uzastopnim ciklusima opterećenja pokazala je visoku robusnost razvijenih senzora, bez prisutnosti oštećenja od 2%, 5% i 10% naprezanja, što te senzore čini pouzdanima za praćenje srednjeg naprezanja.

Ultrazvučna disperzija MWCNT-a u PDMS-u pomoću ultrasonicator UP400St u različitim vremenima ultrazvukom.
(Studija i slika: ©del Bosque i sur., 2022)
Visokoučinkovita ultrazvučna oprema za raspršivanje za CNT / polimerne nanokompozite
Hielscher Ultrasonics proizvođači ultrazvučne sonde velike snage za zahtjevne disperzijske primjene u laboratoriju, klupi i industriji. Hielscher Ultrasonics raspršivači pružaju učinkovitu i preciznu homogenizaciju i disperziju nanomaterijala u otapalima, polimerima i kompozitima.
Sa svojom naprednom ultrazvučnom tehnologijom, ovi raspršivači nude brzo i jednostavno rješenje za postizanje ujednačene raspodjele veličine čestica, stabilnih disperzija i / ili funkcionalizacije nanočestica.
Smanjenjem vremena obrade i minimiziranjem potrošnje energije, ultrazvučni raspršivači sondi mogu poboljšati produktivnost i smanjiti operativne troškove za tvrtke u različitim industrijama.
Hielscher ultrasonicators također se može prilagoditi da odgovaraju specifičnim zahtjevima, s opcijama za niz veličina sondi, booster rogova, razine snage, i stanice protoka, čineći ih svestranim i prilagodljivim različitim nano-formulacijama i volumenima.
Sve u svemu, ultrazvučni raspršivači sondi izvrsna su investicija za laboratorije i industrije koji žele optimizirati svoje tijekove rada za obradu nanomaterijala i postići dosljedne, pouzdane rezultate.
Dizajn, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta proizvedena u Njemačkoj
Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrasonicators u industrijskim objektima. Grubi uvjeti i zahtjevna okruženja pouzdano se bave Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics je tvrtka s ISO certifikatom i poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i prilagođenošću korisnicima. Naravno, Hielscher ultrasonicators su CE sukladni i zadovoljavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:
Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
00,5 do 1,5 ml | N.a. | VialTweeter | 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Ultrazvučni šaržni reaktor za industrijsku obradu, npr ugradnja CNT i drugih nanofillers u polimere za 3D-ispis tinte za aditivnu manufaturing.
Književnost / Reference
- 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 proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.