Ամրապնդված կոմպոզիտների ուլտրաձայնային ձևակերպում
- Կոմպոզիտները ցույց են տալիս եզակի նյութական հատկություններ, ինչպիսիք են զգալիորեն ուժեղացված ջերմակայունությունը, առաձգական մոդուլը, առաձգական ուժը, ճեղքվածքի ուժը և, հետևաբար, լայնորեն օգտագործվում են բազմազան արտադրանքների արտադրության մեջ:
- Ապացուցված է, որ Sonication-ը արտադրում է բարձրորակ նանոկոմպոզիտներ բարձր ցրված CNT-ներով, գրաֆենով և այլն:
- Ուլտրաձայնային սարքավորումը ամրացված կոմպոզիտների ձևավորման համար հասանելի է արդյունաբերական մասշտաբով:
նանոկոմպոզիտներ
Նանոկոմպոզիտները գերազանցում են իրենց մեխանիկական, էլեկտրական, ջերմային, օպտիկական, էլեկտրաքիմիական և/կամ կատալիտիկ հատկություններով:
Ամրապնդող փուլի մակերևույթի և ծավալի իրենց բացառիկ բարձր հարաբերակցության և/կամ դրանց չափազանց բարձր հարաբերակցության շնորհիվ նանոկոմպոզիտները զգալիորեն ավելի արդյունավետ են, քան սովորական կոմպոզիտները: Ամրապնդման համար հաճախ օգտագործվում են նանո մասնիկներ, ինչպիսիք են գնդաձև սիլիցիումը, հանքային թիթեղները, ինչպիսիք են շերտազատված գրաֆենը կամ կավը, կամ նանո մանրաթելերը, ինչպիսիք են ածխածնային նանոխողովակները կամ էլեկտրամանած մանրաթելերը:
Օրինակ, ածխածնային նանոխողովակները ավելացվում են էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությունը բարելավելու համար, նանոսիլիկն օգտագործվում է մեխանիկական, ջերմային և ջրակայուն հատկությունները բարելավելու համար: Նանոմասնիկների այլ տեսակներ տալիս են ուժեղացված օպտիկական հատկություններ, դիէլեկտրական հատկություններ, ջերմակայունություն կամ մեխանիկական հատկություններ, ինչպիսիք են կոշտությունը, ամրությունը և դիմադրությունը կոռոզիայից և վնասներին:
Ուլտրաձայնային ձևավորված նանոկոմպոզիտների օրինակներ.
- ածխածնային նանոխողովակներ (CNT) վինիլային էսթերի մատրիցով
- CNTs / ածխածնային սոխ / նանո ադամանդներ նիկել մետաղական մատրիցով
- CNTs մագնեզիումի խառնուրդի մատրիցում
- CNT-ներ պոլիվինիլային ալկոհոլի (PVA) մատրիցում
- բազմապատ ածխածնային նանոխողովակ (MWCNT) էպոքսիդային խեժի մատրիցով (օգտագործելով մեթիլ տետրահիդրոֆտալային անհիդրիդ (MTHPA) որպես բուժիչ նյութ)
- գրաֆենի օքսիդը պոլի(վինիլային սպիրտ) (PVA) մատրիցում
- SiC նանոմասնիկներ մագնեզիումի մատրիցում
- նանո սիլիցիում (Աերոզիլ) պոլիստիրոլի մատրիցով
- մագնիսական երկաթի օքսիդ ճկուն պոլիուրեթանային (PU) մատրիցայում
- նիկելի օքսիդ գրաֆիտի/պոլիսում (վինիլքլորիդ)
- տիտանիայի նանոմասնիկներ պոլիկաթնաթթվային կոգլիկոլաթթվի (PLGA) մատրիցում
- նանո հիդրօքսիապատիտ պոլի-կաթնաթթվային-կո-գլիկոլաթթու (PLGA) մատրիցով
Ուլտրաձայնային դիսպերսիա
Ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերը կարող են ճշգրիտ վերահսկվել և օպտիմալ կերպով հարմարեցվել նյութի կազմին և ցանկալի արդյունքի որակին: Ուլտրաձայնային ցրումը նանոկոմպոզիտների մեջ նանո մասնիկներ, ինչպիսիք են CNT-ները կամ գրաֆենը ներառելու համար առաջարկվող տեխնիկան է: Նանոկոմպոզիտների ուլտրաձայնային ցրումը և ձևակերպումը, որը երկար ժամանակ փորձարկվել է գիտական մակարդակով և իրականացվել է բազմաթիվ արդյունաբերական արտադրամասերում, լավ կայացած մեթոդ է: Նանո նյութերի ուլտրաձայնային մշակման ոլորտում Hielscher-ի երկար փորձը ապահովում է խորը խորհրդատվություն, համապատասխան ուլտրաձայնային տեղադրման առաջարկություն և աջակցություն գործընթացի մշակման և օպտիմալացման ընթացքում:
Հիմնականում ամրապնդող նանո մասնիկները մշակման ընթացքում ցրվում են մատրիցայի մեջ: Ավելացված նանո նյութի քաշի տոկոսը (զանգվածային բաժինը) տատանվում է ստորին մասշտաբով, օրինակ՝ 0,5% -ից 5%, քանի որ ձայնային լուծույթով ձեռք բերված միատեսակ ցրվածությունը թույլ է տալիս խնայել ամրապնդող լցոնիչները և ամրացման ավելի բարձր արդյունավետությունը:
Արտադրության մեջ ուլտրաձայնային տեխնիկայի տիպիկ կիրառումը նանոմասնիկներ-խեժ կոմպոզիտի ձևավորումն է: CNT-ով ամրացված վինիլային էսթեր արտադրելու համար օգտագործվում է ձայնային ախտահանում CNT-ները ցրելու և ֆունկցիոնալացնելու համար: Այս CNT-vinyl ester-ները բնութագրվում են ուժեղացված էլեկտրական և մեխանիկական հատկություններով:
Կտտացրեք այստեղ՝ CNT-ների ցրվածության մասին ավելին կարդալու համար:
գրաֆեն
Գրաֆենն առաջարկում է բացառիկ ֆիզիկական հատկություններ, բարձր հարաբերակցություն և ցածր խտություն: Գրաֆենը և գրաֆենի օքսիդը ինտեգրվում են կոմպոզիտային մատրիցի մեջ՝ թեթև, բարձր ամրության պոլիմերներ ստանալու համար։ Մեխանիկական ամրապնդմանը հասնելու համար գրաֆենի թիթեղները / թրոմբոցիտները պետք է շատ նուրբ ցրված լինեն, քանի որ ագլոմերացված գրաֆենի թիթեղները կտրուկ սահմանափակում են ամրապնդող ազդեցությունը:
Գիտական հետազոտությունները ցույց են տվել, որ բարելավման մեծությունը հիմնականում կախված է մատրիցում գրաֆենի թերթերի ցրման աստիճանից: Միայն համասեռ ցրված գրաֆենը տալիս է ցանկալի ազդեցությունը: Իր ուժեղ հիդրոֆոբության և վան դեր Վալսյան գրավչության շնորհիվ գրաֆենը հակված է ագրեգացման և ագլոմերացման՝ թույլ փոխազդեցությամբ միաշերտ թիթեղների փաթիլների:
Մինչ տարածված ցրման տեխնիկան հաճախ չի կարող արտադրել միատարր, չվնասված գրաֆենի դիսպերսիաներ, բարձր հզորության ուլտրաձայնային սարքերը արտադրում են բարձրորակ գրաֆենի դիսպերսիաներ: Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքերը մշակում են մաքուր գրաֆեն, գրաֆենի օքսիդ և նվազեցված գրաֆենի օքսիդ՝ ցածրից մինչև բարձր կոնցենտրացիայից և փոքրից մինչև մեծ ծավալների առանց դժվարության: Ընդհանուր օգտագործվող լուծիչը N-մեթիլ-2-պիրոլիդոնն է (NMP), բայց բարձր հզորության ուլտրաձայնային օգնությամբ գրաֆենը կարող է նույնիսկ ցրվել աղքատ, ցածր եռման կետով լուծիչներում, ինչպիսիք են ացետոնը, քլորոֆորմը, IPA-ն և ցիկլոհեքսանոնը:
Սեղմեք այստեղ՝ գրաֆենի զանգվածային շերտազատման մասին ավելին կարդալու համար:
Ածխածնային նանոխողովակներ և այլ նանո նյութեր
Ապացուցված է, որ ուժային ուլտրաձայները հանգեցնում են տարբեր նանո նյութերի նուրբ չափերի ցրման, ներառյալ ածխածնային նանոխողովակները (CNTs), SWNTs, MWNTs, fullerenes, silica (SiO):2), տիտանի երկօքսիդ (TiO2), արծաթ (Ag), ցինկի օքսիդ (ZnO), նանոֆիբրիլացված ցելյուլոզ և շատ ուրիշներ։ Ընդհանուր առմամբ, sonication-ը գերազանցում է սովորական դիսպերսատորներին և կարող է հասնել եզակի արդյունքների:
Բացի նանո մասնիկները մանրացնելուց և ցրելուց, գերազանց արդյունքներ են ձեռք բերվում նանո մասնիկների սինթեզմամբ ուլտրաձայնային տեղումների միջոցով (ներքևից վեր սինթեզ): Նկատվել է, որ մասնիկների չափը, օրինակ՝ ուլտրաձայնային եղանակով սինթեզված մագնիտիտը, նատրիումի ցինկի մոլիբդատը և այլն, ավելի ցածր են սովորական մեթոդով ստացվածի համեմատ: Ավելի ցածր չափը վերագրվում է միջուկավորման ուժեղացված արագությանը և ավելի լավ խառնման ձևերին՝ ուլտրաձայնային կավիտացիայի արդյունքում առաջացած կտրվածքի և տուրբուլենտության պատճառով:
Կտտացրեք այստեղ՝ ուլտրաձայնային ներքևից վերև տեղումների մասին ավելին իմանալու համար:
Ուլտրաձայնային մասնիկների ֆունկցիոնալացում
Մասնիկի հատուկ մակերեսը մեծանում է չափի փոքրացման հետ: Հատկապես նանոտեխնոլոգիայում նյութի բնութագրերի արտահայտումը զգալիորեն մեծանում է մասնիկի ընդլայնված մակերեսի պատճառով: Մակերեւույթի մակերեսը կարելի է ուլտրաձայնային եղանակով մեծացնել և փոփոխել՝ մասնիկների մակերեսին համապատասխան ֆունկցիոնալ մոլեկուլներ կցելով: Ինչ վերաբերում է նանո նյութերի կիրառմանը և օգտագործմանը, ապա մակերեսային հատկությունները նույնքան կարևոր են, որքան մասնիկների միջուկի հատկությունները:
Ուլտրաձայնային ֆունկցիոնալացված մասնիկները լայնորեն կիրառվում են պոլիմերներում, կոմպոզիտներում & կենսակոմպոզիտներ, նանոհեղուկներ, հավաքված սարքեր, նանոբժշկական միջոցներ և այլն: Ըստ մասնիկների ֆունկցիոնալացման՝ բնութագրերը, ինչպիսիք են կայունությունը, ամրությունը & կտրուկ բարելավվել է կոշտությունը, լուծելիությունը, բազմատարածությունը, ֆլուորեսցենտությունը, մագնիսականությունը, սուպերպարամագնիսականությունը, օպտիկական կլանումը, էլեկտրոնների բարձր խտությունը, ֆոտոլյումինիսցենտությունը և այլն:
Ընդհանուր մասնիկներ, որոնք առևտրային կերպով ֆունկցիոնալացված են Hielscher-ի հետ’ Ուլտրաձայնային համակարգերը ներառում են CNTs, SWNTs, MWNTs, գրաֆեն, գրաֆիտ, սիլիցիում (SiO)2), նանոադամանդներ, մագնետիտ (երկաթի օքսիդ, Fe3Օ4), արծաթի նանո մասնիկներ, ոսկու նանո մասնիկներ, ծակոտկեն & միջանցքային նանոմասնիկներ և այլն:
Կտտացրեք այստեղ՝ ուլտրաձայնային մասնիկների բուժման համար ընտրված հավելվածների նշումները տեսնելու համար:
ուլտրաձայնային ցրիչներ
Hielscher-ի ուլտրաձայնային ցրման սարքավորումները հասանելի են լաբորատոր, նստարանային և արդյունաբերական արտադրության համար: Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքերը հուսալի են, ամուր, հեշտ գործելու և մաքրելու համար: Սարքավորումը նախատեսված է ծանր աշխատանքային պայմաններում 24/7 աշխատանքի համար: Ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են օգտագործվել խմբաքանակային և ներկառուցված մշակման համար – ճկուն և հեշտությամբ հարմարվող ձեր գործընթացին և պահանջներին:
Ուլտրաձայնային խմբաքանակի և ներդիրային հզորություններ
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 5-ից 200 մլ | 50-ից 500 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400S |
| 0.1-ից 2լ | 0.25-ից 2մ3/ժ | UIP1000hd, UIP2000hd |
| 0.4-ից 10լ | 1-ից 8 մ3/ժ | UIP4000 |
| ԱԺ | 4-ից 30 մ3/ժ | UIP16000 |
| ԱԺ | 30 մ-ից բարձր3/ժ | կլաստերի UIP10000 կամ UIP16000 |
Ուլտրաձայնային լաբորատոր սարք մասնիկների ֆունկցիոնալացման համար
Գրականություն/Հղումներ
- Kapole, SA :; Բհանվասե, Բ.Ա. Պինջարի, Դ.Վ. Gogate, PR; Կուլկամի, RD; Sonawane, SH; Pandit, AB (2014): “Ուլտրաձայնային եղանակով պատրաստված նատրիումի ցինկի մոլիբդատի նանոպիգմենտի կոռոզիոն արգելակման արդյունավետության ուսումնասիրություն երկփաթեթ էպոքսի-պոլիամիդային ծածկույթում: Composite Interfaces 21/9, 2015. 833-852.
- Նիկջե, MMA; Մոգադամ, Ս.Թ. Նորուզյան, Մ. (2016). Նոր մագնիսական պոլիուրեթանային փրփուրի նանոկոմպոզիտների պատրաստում միջուկի կեղևի նանոմասնիկների միջոցով: Polímeros vol.26 no.4, 2016 թ.
- Տոլասը, Ջ. Ստենգլ, Վ. Ecorchard, P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. Շրջակա միջավայրի, քիմիայի և կենսաբանության 3-րդ միջազգային գիտաժողով. IPCBEE vol.78, 2014 թ.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Կոմպոզիտային նյութերի մասին
Կոմպոզիտային նյութերը (նաև հայտնի է որպես բաղադրության նյութ) նկարագրվում են որպես նյութ, որը պատրաստված է երկու կամ ավելի բաղադրիչներից, որոնք բնութագրվում են զգալիորեն տարբեր ֆիզիկական կամ քիմիական հատկություններով: Երբ այդ բաղկացուցիչ նյութերը համակցված են, նոր նյութ – այսպես կոչված կոմպոզիտային – արտադրվում է, որը տարբեր բնութագրեր է ցույց տալիս առանձին բաղադրիչներից։ Առանձին բաղադրիչները մնում են առանձին և հստակ ավարտված կառուցվածքում:
Նոր նյութը ավելի լավ հատկություններ ունի, օրինակ՝ այն ավելի ամուր է, թեթև, ավելի դիմացկուն կամ ավելի քիչ թանկ՝ համեմատած սովորական նյութերի հետ: Նանոկոմպոզիտների բարելավումները տատանվում են մեխանիկական, էլեկտրական/հաղորդիչ, ջերմային, օպտիկական, էլեկտրաքիմիականից մինչև կատալիտիկ հատկություններ:
Տիպիկ ինժեներական կոմպոզիտային նյութերը ներառում են.
- կենսակոմպոզիտներ
- ամրացված պլաստմասսա, օրինակ՝ մանրաթելերով ամրացված պոլիմեր
- մետաղական կոմպոզիտներ
- կերամիկական կոմպոզիտներ (կերամիկական մատրիցա և մետաղական մատրիցային կոմպոզիտ)
Կոմպոզիտային նյութերը սովորաբար օգտագործվում են շինարարական և կառուցվածքային նյութերի համար, ինչպիսիք են նավակները, սալաքարերը, մեքենաների թափքերը, լոգարանները, պահեստավորման տանկերը, իմիտացիոն գրանիտը և մշակված մարմար լվացարանները, ինչպես նաև տիեզերանավերում և ինքնաթիռներում:
Կոմպոզիտները կարող են նաև օգտագործել մետաղական մանրաթելեր, որոնք ամրապնդում են այլ մետաղներ, ինչպես մետաղական մատրիցային կոմպոզիտներում (MMC) կամ կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտներում (CMC), որը ներառում է ոսկոր (հիդրօքսիապատիտ՝ ամրացված կոլագենային մանրաթելերով), կերամետ (կերամիկա և մետաղ) և բետոն:
Օրգանական մատրիցային/կերամիկական ագրեգատի կոմպոզիտները ներառում են ասֆալտբետոն, պոլիմերային բետոն, մաստիկ ասֆալտ, մաստիկ գլանային հիբրիդ, ատամնաբուժական կոմպոզիտ, շարահյուսական փրփուր և մարգարիտի մայր:
Մասնիկների վրա ուլտրաձայնային ազդեցության մասին
Մասնիկների հատկությունները կարող են դիտվել, երբ մասնիկների չափը կրճատվում է որոշակի մակարդակի (հայտնի է որպես կրիտիկական չափ): Երբ մասնիկների չափերը հասնում են նանոմետրի մակարդակին, փոխազդեցությունները փուլային միջերեսներում մեծապես բարելավվում են, ինչը շատ կարևոր է նյութերի բնութագրերը բարելավելու համար: Այսպիսով, նանոկոմպոզիտներում ամրացման համար օգտագործվող նյութերի մակերեսի մակերեսը. ծավալային հարաբերակցությունը առավել նշանակալից է: Նանոկոմպոզիտներն առաջարկում են տեխնոլոգիական և տնտեսական առավելություններ արդյունաբերության գրեթե բոլոր ոլորտների համար, ներառյալ օդատիեզերական, ավտոմոբիլային, էլեկտրոնային, կենսատեխնոլոգիական, դեղագործական և բժշկական ոլորտները: Եվս մեկ մեծ առավելություն նրանց շրջակա միջավայրի համար բարեկամականությունն է:
Ուժային ուլտրաձայնը բարելավում է թրջելիությունը և համասեռացումը մատրիցայի և մասնիկների միջև՝ իր ինտենսիվ խառնման և ցրման միջոցով – կողմից առաջացած ուլտրաձայնային կավիտացիա. Քանի որ sonication-ը նանո նյութերի հետ կապված ամենաշատ օգտագործվող և ամենահաջող ցրման մեթոդն է, Hielscher-ի ուլտրաձայնային համակարգերը տեղադրվում են լաբորատորիայում, փորձնական գործարանում և արտադրությունում ամբողջ աշխարհում: