Dispersi CNT yang seragam dalam tinta cetak 3D dapat meningkatkan sifat tinta dan memungkinkan aplikasi baru di berbagai bidang. Ultrasonication tipe probe adalah teknik pendispersi yang sangat andal untuk menghasilkan nanosuspensi CNT yang stabil dalam polimer.

Dispersi CNT yang Efisien dan Stabil dalam Polimer karena Sonikasi

Karbon nanotube (CNT) sering tersebar dalam minyak silikon untuk berbagai aplikasi karena sifat unik mereka. Dispersi CNT dalam minyak silikon dapat meningkatkan sifat mekanik, termal, dan listrik dari bahan yang dihasilkan. Salah satu aplikasi tersebut adalah pembuatan polimer CNT-doped untuk tinta konduktif-cetak 3D, misalnya, untuk pembuatan aditif berbasis bio dari sensor taktil yang dapat dikenakan, perancah regenerasi jaringan spesifik pasien, dan elektroda EKG dan EEG yang fleksibel.
Selain itu, CNT yang tersebar dalam minyak silikon dapat digunakan sebagai tinta konduktif pada perangkat elektronik, seperti layar fleksibel dan sensor. CNT bertindak sebagai jalur konduktif, memungkinkan aliran arus listrik.

Keuntungan dari Ultrasonic CNT / Dispersi Polimer

Ultrasonication adalah teknik dispersing yang sangat efisien, yang hadir dengan beberapa manfaat. Keuntungan dari dispersing ultrasonik nanotube karbon (CNT) dalam polimer meliputi:

Protokol Umum untuk Produksi Ultrasonik Komposit CNT / PDMS

Ultrasonication digunakan untuk dispersi berbagai bahan berukuran nano dalam polimer. Aplikasi spesifik dan umum digunakan adalah dispersi nanotube karbon (CNT) dalam dimethylpolysiloxane (PDMS) menggunakan sonikasi tipe probe. Untuk membubarkan CNT ke dalam matriks PDMS, ultrasound daya dan efek yang dihasilkan dari kavitasi akustik digunakan untuk menguraikan nanotube dan mencampurnya secara seragam ke dalam nanosuspensi. Probe-type sonication adalah metode yang ampuh untuk menyebarkan CNT karena kemampuannya untuk menghasilkan kekuatan kavitasi intens yang secara efektif dapat memecah dan membubarkan CNT yang diaglomerasi.
Dispersing ultrasonik adalah langkah pemrosesan sederhana yang tidak memerlukan pra atau pasca perawatan khusus. Peralatan ultrasonik itu sendiri aman dan mudah dioperasikan.
Proses dispersi menggunakan sonikasi tipe probe biasanya melibatkan langkah-langkah berikut:

1. Persiapan campuran CNT-PDMS: Sejumlah CNT yang telah ditentukan ditambahkan ke matriks PDMS dan dicampur sebelumnya menggunakan pengaduk mekanis. Menariknya, dengan pra-dispersing CNT dalam pelarut, konduktivitas listrik dapat ditingkatkan. Hasil terbaik dicapai dengan tetrahydrofuran (THF), aseton atau kloroform (diurutkan berdasarkan hasil terbaik).
2. Sonikasi tipe probe: Campuran ini dikenakan sonikasi tipe probe menggunakan probe ultrasonik intensitas tinggi yang menghasilkan gelombang ultrasound dengan frekuensi biasanya sekitar 20 kHz. Tergantung pada volume dan formulasi, sonikasi biasanya dilakukan selama beberapa menit untuk memastikan dispersi lengkap CNT.
3. Memantau dispersi: Dispersi CNT dipantau menggunakan teknik seperti scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), atau UV-Vis spectroscopy. Teknik-teknik ini dapat digunakan untuk memvisualisasikan distribusi CNT dalam matriks PDMS dan untuk memastikan bahwa CNT tersebar secara seragam.

Singkatnya, sonikasi tipe probe adalah metode yang ampuh untuk menyebarkan CNT dalam polimer seperti PDMS karena kemampuannya untuk menghasilkan kekuatan kavitasi intens yang dapat secara efektif memecah dan membubarkan CNT yang diaglomerasi.

Studi Kasus Fabrikasi Ultrasonik Komposit CNT / Polimer

Dispersi nanotube dan nanomaterial berbasis karbon lainnya menggunakan ultrasonikasi tipe probe telah diteliti secara ekstensif dan kemudian diimplementasikan ke dalam produksi industri. Di bawah ini, kami menyajikan beberapa studi penelitian, yang menunjukkan efisiensi luar biasa dari dispersi nanotube ultrasonik.

Dispersi ultrasonik CNT di PDMS untuk sensor yang dapat dikenakan

Del Bosque et al. (2022) membandingkan penggilingan tiga gulungan dan sonikasi untuk efektivitas dispersi CNT. Analisis prosedur dispersi nanopartikel ke dalam matriks polimer menunjukkan bahwa teknik ultrasonikasi memberikan sensitivitas listrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggilingan tiga gulungan karena homogenitas distribusi CNT yang lebih tinggi yang disebabkan oleh gaya kavitasi. Pengujian berbagai pemuatan CNT, ambang perkolasi sistem CNT-PDMS, yaitu, konten CNT kritis di mana ia menjadi konduktif secara elektrik, ditemukan 0,4% berat CNT. Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNTs) dibubarkan oleh ultrasonikasi menggunakan ultrasonikator Hielscher UP400ST (lihat gambar kiri) pada siklus pulsa 0,5 dan amplitudo 50% selama 2 jam. Efek dari dispersing ultrasonik selama waktu sonikasi ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Berdasarkan analisis ini, kondisi optimal untuk pembuatan sensor yang dapat dikenakan dipilih sebagai CNT 0,4 wt.% melalui proses ultrasonikasi. Dalam hal ini, analisis respons listrik di bawah siklus beban berturut-turut menunjukkan ketahanan tinggi dari sensor yang dikembangkan, tanpa adanya kerusakan pada regangan 2%, 5%, dan 10%, yang membuat sensor ini dapat diandalkan untuk memantau regangan sedang.

Dispersi ultrasonik MWCNTs di PDMS menggunakan ultrasonicator UP400St pada berbagai waktu sonikasi.
(Studi dan gambar: ©del Bosque et al., 2022)

Peralatan Dispersing Ultrasonik Kinerja Tinggi untuk Nanokomposit CNT / Polimer

Hielscher Ultrasonics produsen probe ultrasound daya tinggi untuk menuntut aplikasi penyebaran di laboratorium, bench-top dan industri. Hielscher Ultrasonics disperser memberikan homogenisasi yang efisien dan tepat dan dispersi nanomaterials dalam pelarut, polimer dan komposit.
Dengan teknologi ultrasonik canggih mereka, disperser ini menawarkan solusi cepat dan mudah untuk mencapai distribusi ukuran partikel yang seragam, dispersi stabil, dan / atau fungsionalisasi nanopartikel.
Dengan mengurangi waktu pemrosesan dan meminimalkan konsumsi energi, disperser probe ultrasonik dapat meningkatkan produktivitas dan mengurangi biaya operasional untuk bisnis di berbagai industri.
Ultrasonikator Hielscher juga dapat disesuaikan agar sesuai dengan persyaratan spesifik, dengan opsi untuk berbagai ukuran probe, tanduk booster, tingkat daya, dan sel aliran, membuatnya serbaguna dan mudah beradaptasi dengan berbagai formulasi dan volume nano.
Secara keseluruhan, disperser probe ultrasonik adalah investasi yang sangat baik untuk laboratorium dan industri yang ingin mengoptimalkan alur kerja pemrosesan nanomaterial mereka dan mencapai hasil yang konsisten dan andal.

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Ultrasonikator Hielscher terkenal dengan standar kualitas dan desain tertinggi. Kekokohan dan pengoperasian yang mudah memungkinkan kelancaran integrasi ultrasonikator kami ke fasilitas industri. Kondisi kasar dan lingkungan yang menuntut andal ditangani oleh ultrasonikator Hielscher.

Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan menempatkan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: