Jednoliko raspršeni CNTs ultrazvukom
Za iskorištavanje iznimnih funkcionalnosti ugljika nanocjevčice (cnts), oni moraju biti homogeno raspršeni.
Ultrazvučni raspršivači su najčešći alat za distribuciju CNTs u vodene i otapalo-based suspenzije.
Ultrazvučna tehnologija za dispergiranje stvara dovoljno visoku energiju smicanja kako bi se postigla potpuna podjela CNTs bez oštećenja.
Ultrazvučno disperzija ugljikove nanocjevčice
Ugljikove nanocjevnice (CNTs) imaju vrlo visok omjer proporcija i pokazuju nisku gustoću, kao i ogromnu površinu (nekoliko stotina m2/g), što im daje jedinstvena svojstva kao što su vrlo visoka vlačna čvrstoća, krutost i žilavost te vrlo visoka električna i toplinska vodljivost. Zbog Van der Waals snaga, koje privlače pojedinačne ugljikove nanocjevnice (CNTs) jedni drugima, CNTs organizirati normalno u snopove ili skeins. Ove intermolekularne sile privlačnosti temelje se na fenomenu slaganja π-obveznica između susjednih nanocjevca poznatih kao π-slaganje. Kako bi se ostvarila potpuna korist od ugljikovih nanocjevda, ti aglomerati moraju biti disentangled i CNTs moraju biti ravnomjerno raspoređeni u homogenoj disperziji. Intenzivna ultrazvuka stvara akustičnu kavitaciju u tekućinama. Time generirani lokalni smicanje stres razbija CNT agregate i raspise ih ravnomjerno u homogenoj suspenziji. Ultrazvučna tehnologija rasplinjavanja stvara dovoljno visoku energiju smicanja kako bi se postigla potpuno odvajanje CNTs bez oštećenja. Čak i za osjetljive SWNTs sonication uspješno se primjenjuje kako bi ih razmrsiti pojedinačno. Ultrasonication samo donosi dovoljnu razinu stresa za odvajanje SWNT agregata bez izazivanja mnogo prijeloma pojedinih nanocjev (Huang, Terentjev 2012).
- Jednostruko raspršeni CNTs
- Homogena distribucija
- Visoka učinkovitost disperzije
- Visoke CNT opterećenja
- Nema CNT degradacije
- brza obrada
- Točna kontrola procesa
UIP2000hdT – 2kW moćan ultrasonicator za CNT disperzije
High-Performance ultrazvučni sustavi za CNT disperzije
Hielscher Ultrasonics opskrbljuje snažne i pouzdane ultrazvučne opreme za učinkovitu disperziju CNTs. Trebate li pripremiti male CNT uzorke za analizu i R&D ili morate proizvoditi velike industrijske puno bulk disperzije, Hielscher je raspon proizvoda nudi idealan ultrazvučni sustav za svoje zahtjeve. Od 50W ultrasonicators za laboratorij do 16kW industrijski ultrazvučni jedinice za komercijalne proizvodnje, Hielscher Ultrasonics je pokriven.
Za proizvodnju visokokvalitetnih disperzija ugljika nanocjevice, parametri procesa moraju biti dobro kontrolirani. Amplituda, temperatura, tlak i vrijeme zadržavanja su najkritičniji parametri za ravnomjernu CNT distribuciju. Hielscher je ultrasonicators ne samo da omogućuju preciznu kontrolu svakog parametra, svi procesni parametri automatski se bilježe na integriranoj SD kartici Hielscher digitalnih ultrazvučnih sustava. Protokol svakog procesa ultrazvukom pomaže osigurati ponovljive rezultate i dosljednu kvalitetu. Putem daljinskog upravljanja preglednikom korisnik može upravljati i pratiti ultrazvučni uređaj bez da se na mjestu ultrazvučnog sustava.
Budući da su jednozidani ugljični nanociti (SWNTs) i multi-zidani ugljični nanociti (MWNTs), kao i odabrani vodeni ili otapalo medij zahtijevaju specifične intenziteti obrade, ultrazvučna amplituda je ključni faktor kada je u pitanju konačni proizvod. Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke, kao i vrlo blage amplitude. Uspostavite idealnu amplitudu za vaše zahtjeve procesa. Čak i amplitude do 200 μm može se lako kontinuirano pokretati u 24/7 operaciji. Za još više amplitude, prilagođene ultrazvučnih sonotrode su dostupni. Robusnost Hielscher je ultrazvučna oprema omogućuje za 24/7 rad u teškoj dužnosti i u zahtjevnim okruženjima.
Naši kupci su zadovoljni izvanrednu robusnost i pouzdanost Hielscher ultrazvučnih sustava. Ugradnja u području teških aplikacija, zahtjevnih okruženja i 24/7 rada osigurava učinkovitu i ekonomičnu obradu. Ultrazvučni proces intenziviranje smanjuje vrijeme obrade i postiže bolje rezultate, tj viša kvaliteta, veći prinosa, inovativne proizvode.
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 |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
High-Power ultrazvučni procesori od laboratorija do pilota i industrijske ljestvice.
Književnost / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
ugljikove nanocjevčice
Ugljični nanociti (CNTs) su dio posebne klase jednodimenzionalnih ugljikovih materijala, koji pokazuju izvanredne mehaničke, električne, toplinske i optičke osobine. Oni su glavna komponenta koja se koristi u razvoju i proizvodnji naprednih nanomaterijala kao što su nano-kompoziti, ojačani polimeri itd., te se stoga koriste u suvremenim tehnologijama. CNTs izlagati vrlo visoku vlačnu čvrstoću, vrhunska toplinska prijenos svojstva, niskog pojasa praznine i optimalnu kemijsku i fizičku stabilnost, što čini nanoces obećavajuće aditiv za mnogomaterijala.
Ovisno o njihovoj strukturi, CNTS se razlikuju u jednozidan ugljikovih nanocana (SWNTs), dvostruko stijenke ugljikovih nanoces (DWCNTs), i multi-zidana ugljikovih nanoces (MWNTs).
SWNTs su šuplje, duge cilindrične cijevi izrađene od jednog atoma debelog ugljičnog zida. Atomski list karbona je uređen u saću rešetke. Često su konceptualno u odnosu na kumulativne listove jednosloga grafita ili grafena.
DWCNTs se sastoji od dva jednozidana nanoces, s jednim ugniježd u drugoj.
MWNTs su CNT oblik, gdje više jednozidnih ugljikovih nanoces su ugniježdi unutar jedne druge. Budući da je njihov promjer varira između 3 – 30 nm i kako mogu rasti nekoliko cm dugo, njihov omjer može varirati između 10 i 10.000.000. U odnosu na ugljikovih nano-vlakana, MWNTs imaju drugačiju strukturu zidova, manji vanjski promjer, i šuplji interijer. Najčešće korišteni industrijski raspoloživi utipkani MWNTs su npr Baytube® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistr, dužina® C100 i FutureCarbon CNT-MW.
Sinteza CNTs: CNTs može biti proizveden metodom sinteze na temelju plazme ili načina isparavanja armatiranja, laserske ablacije metodu, postupak toplinske sinteze, kemijska para taloženja (CVD) ili plazma-poboljšana kemijska parna taloženja.
Funkcionalizacija CNTs-a: Kako bi se poboljšala obilježja ugljikovih nanoces i učiniti ih tako prikladniji za određenu primjenu, CNTs su često funkcionalno, npr dodavanjem karboksilne kiseline (-COOH) ili hidroksilne (-OH) grupe.
CNT dodaci za Disperziranja
Nekoliko otapala kao što su super kiseline, ionske tekućine i N-cikloheksil-2-pirolidnone mogu pripremiti relativno visoke koncentracije disperzija CNTs, dok su najčešća otapala za nanocjevce, kao što su N-metil-2-pirolidon (NMP), dok su najčešća otapala za nanocjevne, kao što su N-metil-2-pirolidon (NMP), dimetilformamida (DMF) i 1,2-dikarolobenzen, mogu raspazati nanocjevne samo pri vrlo niskim koncentracijama (npr. obično <0.02 wt% jednoslojnih CNT-ova). Najčešći disperzijski lijekovi su polivinilpirolidon (PVP), natrijev dodecil benzenil sulfonat (SDBS), Triton 100 ili Natrijev dodecil Sulfonat (SDS).
Krezoli su skupina industrijskih kemikalija koje mogu obraditi CNTs u koncentracijama do desetine težine posto, što rezultira kontinuiranim prijelazom iz dirazute disperzija, debelih paste, i samostojećih gelova u stanje nalik neviđenom playdoughu, kao CNT učitavanje povećava. Te države pokazuju reološka i viskoelastična svojstva nalik polimeru, koja nisu dostižna s drugim zajedničkim otapalima, što upućuje na to da su nanocjevne nanoce doista raščlanjene i fino raspršene u krezolima. Krezoli se mogu ukloniti nakon obrade zagrijavanjem ili pranjem, bez mijenjanja površine CNTs. [Chiou et al. 2018]
Primjene CNT disperzije
Za korištenje prednosti CNTs, oni moraju biti raspršeni u tekućinu kao što su polimeri, ravnomjerno raspršeni CNTs se koriste za proizvodnju vodljive plastike, tekući kristal prikazuje, organske svjetla-emitiraju diode, Dodirni zasloni, fleksibilni zasloni, solarne stanice , vodljive tinte, statičke kontrolne materijale, uključujući filmove, pjene, vlakna, i tkanine, polimerne premaza i ljepila, velike performanse polimerne kompozite s izuzetnom mehaničkom snagom i žilama, kompozitnih vlakana polimera/CNT, kao i lagani i antistatički materijali.