ნახშირბადის ნანომილაკების დისპერსია 3D ბეჭდვით მელნებში
CNT-ების ერთგვაროვან დისპერსიამ 3D ბეჭდვით მელნებში შეიძლება გააძლიეროს მელნის თვისებები და გაააქტიუროს ახალი აპლიკაციები სხვადასხვა სფეროში. ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი დაშლა არის უაღრესად საიმედო დისპერსიული ტექნიკა პოლიმერებში CNT-ების სტაბილური ნანოსსპენსიების წარმოებისთვის.
ეფექტური და სტაბილური CNT დისპერსია პოლიმერებში გახმოვანების გამო
ნახშირბადის ნანომილები (CNT) ხშირად იშლება სილიკონის ზეთებში სხვადასხვა გამოყენებისთვის მათი უნიკალური თვისებების გამო. CNT-ების დისპერსიამ სილიკონის ზეთებში შეიძლება გააუმჯობესოს მიღებული მასალების მექანიკური, თერმული და ელექტრული თვისებები. ერთ-ერთი ასეთი პროგრამაა CNT-დოპირებული პოლიმერების დამზადება გამტარ 3D-დაბეჭდვადი მელნებისთვის, მაგ., ტარებადი ტაქტილური სენსორების, პაციენტისთვის სპეციფიკური ქსოვილის რეგენერაციის ხარაჩოების და მოქნილი ეკგ და ეეგ ელექტროდების ბიო დანამატების წარმოებისთვის.
გარდა ამისა, სილიკონის ზეთებში დაშლილი CNT შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გამტარ მელანი ელექტრონულ მოწყობილობებში, როგორიცაა მოქნილი დისპლეები და სენსორები. CNT მოქმედებენ როგორც გამტარ ბილიკები, რაც ელექტრული დენის გადინების საშუალებას იძლევა.
სამრეწველო სიმძლავრის ულტრაბგერითი სისტემა სამრეწველო შიდა დისპერსიისთვის: მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი არის საიმედო და მაღალეფექტური შერევის სისტემა ნანოდისპერსიების წარმოებისთვის, როგორიცაა CNT-ები პოლიმერებში.
ულტრაბგერითი CNT/პოლიმერული დისპერსიის უპირატესობები
ულტრაბგერითი დისპერსიის ძალიან ეფექტური ტექნიკაა, რომელსაც გააჩნია რამდენიმე სარგებელი. პოლიმერებში ნახშირბადის ნანომილების (CNTs) ულტრაბგერითი დისპერსიის უპირატესობები მოიცავს:
ულტრაბგერითი სამრეწველო სისტემა შიდა დაშლის პროცესებისთვის, მაგ. ნახშირბადის ნანომილების ერთგვაროვანი დისპერსია პოლიმერულ ფორმულირებებში.
ზოგადი პროტოკოლი CNT/PDMS კომპოზიტების ულტრაბგერითი წარმოებისთვის
ულტრაბგერითი დამუშავება გამოიყენება პოლიმერებში მრავალი ნანო ზომის მასალის დასაშლელად. სპეციფიკური და ხშირად გამოყენებული აპლიკაციაა ნახშირბადის ნანომილების (CNTs) დისპერსია დიმეთილპოლისილოქსანში (PDMS) ზონდის ტიპის სონიკაციის გამოყენებით. CNT-ების PDMS მატრიცაში დასაშლელად, დენის ულტრაბგერითი და აკუსტიკური კავიტაციის შედეგად მიღებული ეფექტები გამოიყენება ნანომილაკების გასაშლელად და ერთგვაროვნად შერევით ნანოსუსპენზიაში. ზონდის ტიპის sonication არის ძლიერი მეთოდი CNT-ების დასაშლელად, მისი უნარის გამო წარმოქმნას ინტენსიური კავიტაციის ძალები, რომლებსაც შეუძლიათ ეფექტურად დაშალონ და დაარღვიონ აგლომერირებული CNT-ები.
ულტრაბგერითი დისპერსირება არის დამუშავების მარტივი ნაბიჯი, რომელიც არ საჭიროებს კონკრეტულ წინასწარ ან შემდგომ მკურნალობას. ულტრაბგერითი მოწყობილობა თავისთავად უსაფრთხო და მარტივია.
დისპერსიის პროცესი ზონდის ტიპის სონიკაციის გამოყენებით ჩვეულებრივ მოიცავს შემდეგ ნაბიჯებს:
- CNT-PDMS ნარევის მომზადება: CNT-ების წინასწარ განსაზღვრული რაოდენობა ემატება PDMS მატრიცას და წინასწარ შერეულია მექანიკური ამრევის გამოყენებით. საინტერესოა, რომ გამხსნელებში CNT-ების წინასწარ დისპერსიით შეიძლება გაიზარდოს ელექტრული გამტარობა. საუკეთესო შედეგებს მიიღწევა ტეტრაჰიდროფურანი (THF), აცეტონი ან ქლოროფორმი (დახარისხებული საუკეთესო შედეგების მიხედვით).
- ზონდის ტიპის სონიკა: ნარევი ექვემდებარება ზონდის ტიპის სონიკას მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ზონდის გამოყენებით, რომელიც წარმოქმნის ულტრაბგერით ტალღებს, ჩვეულებრივ, დაახლოებით. 20 kHz. მოცულობისა და ფორმულირებიდან გამომდინარე, ბგერითი დამუშავება ჩვეულებრივ ტარდება რამდენიმე წუთის განმავლობაში CNT-ების სრული დისპერსიის უზრუნველსაყოფად.
- დისპერსიის მონიტორინგი: CNT-ების დისპერსიის მონიტორინგი ხდება ისეთი ტექნიკის გამოყენებით, როგორიცაა სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია (SEM), გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპია (TEM) ან UV-Vis სპექტროსკოპია. ეს ტექნიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას CNT-ების განაწილების ვიზუალიზაციისთვის PDMS მატრიცაში და უზრუნველვყოთ CNT-ების თანაბრად დაშლა.
შეჯამებით, ზონდის ტიპის სონიკა არის ძლიერი მეთოდი CNT-ების დასაშლელად პოლიმერებში, როგორიცაა PDMS, მისი უნარის გამო წარმოქმნას ინტენსიური კავიტაციის ძალები, რომლებსაც შეუძლიათ ეფექტურად დაარღვიონ და დაარღვიონ აგლომერირებული CNT-ები.
CNT/პოლიმერული კომპოზიტების ულტრაბგერითი დამზადების შემთხვევის შესწავლა
ნანომილების და სხვა ნახშირბადზე დაფუძნებული ნანომასალების დისპერსია ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი გამოკვლევის გამოყენებით ფართოდ იქნა გამოკვლეული და შემდგომში დანერგილი იქნა სამრეწველო წარმოებაში. ქვემოთ წარმოგიდგენთ რამდენიმე კვლევას, რომლებიც აჩვენებენ ულტრაბგერითი ნანომილების დისპერსიის განსაკუთრებულ ეფექტურობას.
CNT-ების ულტრაბგერითი დისპერსია PDMS-ში ტარებადი სენსორებისთვის
დელ ბოსკე და სხვ. (2022) შეადარეს სამგორიანი დაფქვა და სონიკა CNT დისპერსიის ეფექტურობისთვის. ნანონაწილაკების დისპერსიის პროცედურის ანალიზი პოლიმერულ მატრიცაში გვიჩვენებს, რომ ულტრაბგერითი დამუშავების ტექნიკა უზრუნველყოფს უფრო მაღალ ელექტრულ მგრძნობელობას სამგორლიანი დაფქვასთან შედარებით, CNT განაწილების უფრო მაღალი ჰომოგენურობის გამო, რომელიც გამოწვეულია კავიტაციის ძალებით. სხვადასხვა CNT დატვირთვების ტესტირებისას, CNT-PDMS სისტემის პერკოლაციის ბარიერი, ანუ CNT კრიტიკული შემცველობა, რომელშიც ის ხდება ელექტროგამტარი, აღმოჩნდა 0,4 wt% CNT. მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები (MWCNTs) დაიშალა ულტრაბგერითი გამოყენებით Hielscher ულტრაბგერითი UP400ST (იხილეთ სურათი მარცხნივ) 0.5 პულსის ციკლით და 50% ამპლიტუდით 2 საათის განმავლობაში. ულტრაბგერითი დისპერსიის ეფექტები გაჟღერების დროის განმავლობაში ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე.
ამ ანალიზის საფუძველზე, ტარებადი სენსორების წარმოებისთვის ოპტიმალური პირობები შეირჩა, როგორც 0.4 wt.% CNT ულტრაბგერითი პროცესის საშუალებით. ამასთან დაკავშირებით, ელექტრული პასუხის ანალიზმა ზედიზედ დატვირთვის ციკლებზე აჩვენა განვითარებული სენსორების მაღალი გამძლეობა, ყოველგვარი დაზიანების გარეშე 2%, 5% და 10% დაძაბულობით, რაც ამ სენსორებს საიმედოს ხდის საშუალო დაძაბვის მონიტორინგისთვის.
MWCNT-ების ულტრაბგერითი დისპერსია PDMS-ში ულტრაბგერითი UP400St-ის გამოყენებით სხვადასხვა გაჟღერების დროს.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი დისპერსიული მოწყობილობა CNT/პოლიმერული ნანოკომპოზიტებისთვის
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ზონდებს, რომლებიც მოითხოვს დისპერსიულ აპლიკაციებს ლაბორატორიაში, სკამზე და ინდუსტრიაში. Hielscher Ultrasonics დისპერსერები უზრუნველყოფს ნანომასალების ეფექტურ და ზუსტ ჰომოგენიზაციას და დისპერსიას გამხსნელებში, პოლიმერებსა და კომპოზიტებში.
მათი მოწინავე ულტრაბგერითი ტექნოლოგიით, ეს დისპერსერები გვთავაზობენ სწრაფ და მარტივ გადაწყვეტას ნაწილაკების ზომის ერთგვაროვანი განაწილების, სტაბილური დისპერსიების და/ან ნანონაწილაკების ფუნქციონალიზაციის მისაღწევად.
დამუშავების დროის შემცირებით და ენერგიის მოხმარების მინიმუმამდე შემცირებით, ულტრაბგერითი ზონდების დისპერსერებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ პროდუქტიულობა და შეამცირონ საოპერაციო ხარჯები ბიზნესისთვის სხვადასხვა ინდუსტრიაში.
Hielscher ულტრაბგერითები ასევე შეიძლება მორგებული იყოს სპეციფიკურ მოთხოვნილებებზე, ზონდის სხვადასხვა ზომის, გამაძლიერებელი რქების, სიმძლავრის დონისა და ნაკადის უჯრედების ვარიანტებით, რაც მათ მრავალმხრივ და ადაპტირებულს ხდის სხვადასხვა ნანოფორმულაციასა და მოცულობას.
მთლიანობაში, ულტრაბგერითი ზონდების დისპერსერები შესანიშნავი ინვესტიციაა ლაბორატორიებისა და ინდუსტრიებისთვის, რომლებიც ცდილობენ ნანომასალების დამუშავების სამუშაოების ოპტიმიზაციას და თანმიმდევრულ, საიმედო შედეგებს.
დიზაინი, წარმოება და კონსულტაცია – ხარისხი დამზადებულია გერმანიაში
Hielscher ულტრაბგერითები ცნობილია მათი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი ოპერაცია საშუალებას იძლევა ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების გლუვი ინტეგრაცია სამრეწველო ობიექტებში. უხეში პირობები და მომთხოვნი გარემო საიმედოდ მუშავდება Hielscher ულტრაბგერითი აპარატების მიერ.
Hielscher Ultrasonics არის ISO სერთიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებული აქცენტი კეთდება მაღალი ხარისხის ულტრაბგერაზე, რომელიც აღჭურვილია უახლესი ტექნოლოგიით და მომხმარებლის კეთილგანწყობით. რა თქმა უნდა, Hielscher ულტრაბგერითები შეესაბამება CE და აკმაყოფილებს UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 0.5-დან 1.5მლ-მდე | na | VialTweeter | 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| 15-დან 150 ლ-მდე | 3-დან 15 ლ/წთ-მდე | UIP6000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით!? Გვკითხე ჩვენ!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების შერევას აპლიკაციების, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ულტრაბგერითი სერიული რეაქტორი სამრეწველო დამუშავებისთვის, მაგ. CNT-ების და სხვა ნანოშემავსებლების ჩართვა პოლიმერებში 3D ბეჭდვადი მელანებისთვის დანამატების წარმოებისთვის.
ლიტერატურა? ლიტერატურა
- 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 აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.