გაძლიერებული კომპოზიტების ულტრაბგერითი ფორმულირება
- კომპოზიტები აჩვენებენ უნიკალურ მატერიალურ თვისებებს, როგორიცაა მნიშვნელოვნად გაძლიერებული თერმოსტაბილურობა, დრეკადობის მოდული, დაჭიმვის სიმტკიცე, მოტეხილობის სიძლიერე და ამიტომ ფართოდ გამოიყენება მრავალფუნქციური პროდუქტების წარმოებაში.
- Sonication დადასტურებულია, რომ აწარმოებს მაღალი ხარისხის ნანოკომპოზიტებს მაღალ დისპერსიული CNT-ებით, გრაფენით და ა.შ.
- ულტრაბგერითი მოწყობილობა გამაგრებული კომპოზიტების ფორმულირებისთვის ხელმისაწვდომია სამრეწველო მასშტაბით.
ნანოკომპოზიტები
ნანოკომპოზიტები გამოირჩევა მექანიკური, ელექტრული, თერმული, ოპტიკური, ელექტროქიმიური და/ან კატალიზური თვისებებით.
გამაგრებითი ფაზის ზედაპირისა და მოცულობის უკიდურესად მაღალი თანაფარდობის ან/და განსაკუთრებით მაღალი ასპექტის თანაფარდობის გამო, ნანოკომპოზიტები ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ჩვეულებრივი კომპოზიტები. გამაგრებისთვის ხშირად გამოიყენება ნანო ნაწილაკები, როგორიცაა სფერული სილიციუმი, მინერალური ფურცლები, როგორიცაა აქერცლილი გრაფენი ან თიხა, ან ნანო ბოჭკოები, როგორიცაა ნახშირბადის ნანომილები ან ელექტროდაწნული ბოჭკოები.
მაგალითად, ნახშირბადის ნანომილები ემატება ელექტრული და თბოგამტარობის გასაუმჯობესებლად, ნანო სილიციუმი გამოიყენება მექანიკური, თერმული და წყალგამძლეობის თვისებების გასაუმჯობესებლად. სხვა სახის ნანონაწილაკები იძლევა გაძლიერებულ ოპტიკურ თვისებებს, დიელექტრიკულ თვისებებს, სითბოს წინააღმდეგობას ან მექანიკურ თვისებებს, როგორიცაა სიმტკიცე, სიმტკიცე და წინააღმდეგობა კოროზიისა და დაზიანების მიმართ.
ულტრაბგერითი ფორმულირებული ნანოკომპოზიტების მაგალითები:
- ნახშირბადის ნანომილები (CNT) ვინილის ესტერის მატრიცაში
- CNTs / ნახშირბადის ხახვი / ნანო ბრილიანტი ნიკელის ლითონის მატრიცაში
- CNT-ები მაგნიუმის შენადნობის მატრიცაში
- CNT-ები პოლივინილის სპირტის (PVA) მატრიცაში
- მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილაკი (MWCNT) ეპოქსიდური ფისოვანი მატრიცაში (მეთილის ტეტრაჰიდროფთალიური ანჰიდრიდის (MTHPA) გამწმენდი აგენტის გამოყენებით)
- გრაფენის ოქსიდი პოლი(ვინილის სპირტი) (PVA) მატრიცაში
- SiC ნანონაწილაკები მაგნიუმის მატრიცაში
- ნანო სილიციუმი (აეროსილი) პოლისტიროლის მატრიცაში
- მაგნიტური რკინის ოქსიდი მოქნილი პოლიურეთანის (PU) მატრიცაში
- ნიკელის ოქსიდი გრაფიტში/პოლი(ვინილის ქლორიდი)
- ტიტანიის ნანონაწილაკები პოლი-ლაქტო-კო-გლიკოლის მჟავას (PLGA) მატრიცაში
- ნანო ჰიდროქსიაპატიტი პოლი-ლაქტურ-კო-გლიკოლის მჟავას (PLGA) მატრიცაში
ულტრაბგერითი დისპერსია
ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრები შეიძლება ზუსტად კონტროლდებოდეს და ოპტიმალურად მოერგოს მასალის შემადგენლობას და სასურველ გამომავალი ხარისხს. ულტრაბგერითი დისპერსია არის რეკომენდირებული ტექნიკა ნანო ნაწილაკების, როგორიცაა CNT-ები ან გრაფენი ნანოკომპოზიტებში ჩართვისთვის. დიდი ხნის განმავლობაში გამოცდილი სამეცნიერო დონეზე და დანერგილი მრავალ სამრეწველო წარმოების ქარხანაში, ნანოკომპოზიტების ულტრაბგერითი დისპერსია და ფორმულირება არის კარგად დამკვიდრებული მეთოდი. Hielscher-ის ხანგრძლივი გამოცდილება ნანო მასალების ულტრაბგერითი დამუშავების საქმეში უზრუნველყოფს ღრმა კონსულტაციას, შესაბამისი ულტრაბგერითი დაყენების რეკომენდაციას და დახმარებას პროცესის განვითარებისა და ოპტიმიზაციის დროს.
ძირითადად, გამაძლიერებელი ნანო ნაწილაკები მატრიცაში იშლება დამუშავების დროს. დამატებული ნანო მასალის წონის პროცენტი (მასობრივი ფრაქცია) დაბალ სკალაშია, მაგ. 0.5%-დან 5%-მდე, ვინაიდან სონიკით მიღწეული ერთგვაროვანი დისპერსია იძლევა გამაძლიერებელი შემავსებლების დაზოგვისა და გამაგრების უფრო მაღალი ეფექტურობის საშუალებას.
ულტრაბგერითის ტიპიური გამოყენება წარმოებაში არის ნანონაწილაკ-ფისოვანი კომპოზიტის ფორმულირება. CNT-ით გამაგრებული ვინილის ეთერის წარმოებისთვის, სონიკა გამოიყენება CNT-ების დასაშლელად და ფუნქციონირებისთვის. ეს CNT-ვინილის ესტერი ხასიათდება გაძლიერებული ელექტრული და მექანიკური თვისებებით.
დააწკაპუნეთ აქ, რომ წაიკითხოთ მეტი CNT-ების დისპერსიის შესახებ!
გრაფენი
გრაფენი გთავაზობთ განსაკუთრებულ ფიზიკურ თვისებებს, ასპექტის მაღალ თანაფარდობას და დაბალ სიმკვრივეს. გრაფენი და გრაფენის ოქსიდი ინტეგრირებულია კომპოზიციურ მატრიცაში, რათა მიიღოთ მსუბუქი, მაღალი სიმტკიცის პოლიმერები. მექანიკური გამაგრების მისაღწევად, გრაფენის ფურცლები/თრომბოციტები უნდა იყოს ძალიან კარგად გაფანტული, რადგან აგლომერირებული გრაფენის ფურცლები მკვეთრად ზღუდავს გამაგრების ეფექტს.
სამეცნიერო კვლევამ აჩვენა, რომ გაუმჯობესების სიდიდე ძირითადად დამოკიდებულია მატრიცაში გრაფენის ფურცლების დისპერსიულ ხარისხზე. მხოლოდ ჰომოგენურად გაფანტული გრაფენი იძლევა სასურველ ეფექტს. ძლიერი ჰიდროფობიურობისა და ვან დერ ვაალსის მიზიდულობის გამო, გრაფენი მიდრეკილია აგრეგაციისკენ და სუსტად ურთიერთქმედების ერთფენიანი ფურცლების ფანტელებად აგლომერაციისკენ.
მიუხედავად იმისა, რომ გავრცელებული დისპერსიის ტექნიკა ხშირად ვერ აწარმოებს ერთგვაროვან, დაუზიანებელ გრაფენის დისპერსიებს, მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი აპარატები აწარმოებენ მაღალი ხარისხის გრაფენის დისპერსიებს. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები უმკლავდება ხელუხლებელი გრაფენს, გრაფენის ოქსიდს და შემცირებულ გრაფენის ოქსიდს დაბალიდან მაღალ კონცენტრაციამდე და მცირედან დიდ მოცულობამდე უპრობლემოდ. ხშირად გამოყენებული გამხსნელი არის N-მეთილ-2-პიროლიდონი (NMP), მაგრამ მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი საშუალებით, გრაფენი შეიძლება გაიფანტოს ღარიბ, დაბალი დუღილის წერტილის გამხსნელებში, როგორიცაა აცეტონი, ქლოროფორმი, IPA და ციკლოჰექსანონი.
დააწკაპუნეთ აქ, რომ წაიკითხოთ მეტი გრაფენის ნაყარი აქერცვლის შესახებ!
ნახშირბადის ნანომილები და სხვა ნანო მასალები
დადასტურებულია, რომ ენერგეტიკული ულტრაბგერითი დისპერსიებს იწვევს სხვადასხვა ნანო მასალების, მათ შორის ნახშირბადის ნანომილაკების (CNTs), SWNTs, MWNTs, ფულერენების, სილიციუმის დიოქსიდის (SiO) მცირე ზომის დისპერსიებს.2ტიტანის დიოქსიდი (TiO2), ვერცხლი (Ag), თუთიის ოქსიდი (ZnO), ნანოფიბრილირებული ცელულოზა და მრავალი სხვა. ზოგადად, sonication აჭარბებს ჩვეულებრივ დისპერსერებს და შეუძლია მიაღწიოს უნიკალურ შედეგებს.
გარდა ნანო ნაწილაკების დაფქვისა და გაფანტვისა, შესანიშნავი შედეგები მიიღწევა ნანო ნაწილაკების სინთეზით ულტრაბგერითი ნალექების საშუალებით (ქვემოდან ზევით სინთეზი). დაფიქსირდა, რომ ნაწილაკების ზომა, მაგ., ულტრაბგერითი სინთეზირებული მაგნეტიტის, ნატრიუმის თუთიის მოლიბდატის და სხვა, უფრო დაბალია ჩვეულებრივი მეთოდით მიღებულთან შედარებით. უფრო დაბალი ზომა მიეკუთვნება ბირთვების გაძლიერებულ სიჩქარეს და უკეთეს შერევას ულტრაბგერითი კავიტაციის შედეგად წარმოქმნილი ათვლის და ტურბულენტობის გამო.
დააწკაპუნეთ აქ, რომ გაიგოთ მეტი ულტრაბგერითი ქვემოდან ზევით ნალექის შესახებ!
ულტრაბგერითი ნაწილაკების ფუნქციონალიზაცია
ნაწილაკების სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი იზრდება ზომის შემცირებით. განსაკუთრებით ნანოტექნოლოგიაში, მასალის მახასიათებლების გამოხატულება მნიშვნელოვნად იზრდება ნაწილაკების გაფართოებული ზედაპირის ფართობით. ზედაპირის ფართობი შეიძლება გაიზარდოს და შეცვალოს ულტრაბგერითი ნაწილაკების ზედაპირზე შესაბამისი ფუნქციური მოლეკულების მიმაგრებით. ნანო მასალების გამოყენებასა და გამოყენებასთან დაკავშირებით, ზედაპირის თვისებები ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც ნაწილაკების ბირთვის თვისებები.
ულტრაბგერითი ფუნქციონალიზებული ნაწილაკები ფართოდ გამოიყენება პოლიმერებში, კომპოზიტებში & ბიოკომპოზიტები, ნანოსითხეები, აწყობილი მოწყობილობები, ნანომედიკამენტები და ა.შ. ნაწილაკების ფუნქციონალიზებით, ისეთი მახასიათებლები, როგორიცაა სტაბილურობა, სიძლიერე & მკვეთრად გაუმჯობესებულია სიმტკიცე, ხსნადობა, პოლიდისპერსიულობა, ფლუორესცენცია, მაგნიტიზმი, სუპერპარამაგნეტიზმი, ოპტიკური შთანთქმა, მაღალი ელექტრონების სიმკვრივე, ფოტოლუმინისცენცია და ა.შ.
საერთო ნაწილაკები, რომლებიც კომერციულად ფუნქციონირებს Hielscher-ით’ ულტრაბგერითი სისტემები შეიცავს CNT-ებს, SWNT-ებს, MWNT-ებს, გრაფენს, გრაფიტს, სილიციუმს (SiO)2), ნანობრილიანტები, მაგნეტიტი (რკინის ოქსიდი, Fe3ო4), ვერცხლის ნანო ნაწილაკები, ოქროს ნანო ნაწილაკები, ფოროვანი & მეზოფორული ნანონაწილაკები და ა.შ.
დააწკაპუნეთ აქ, რომ ნახოთ შერჩეული აპლიკაციების შენიშვნები ულტრაბგერითი ნაწილაკების მკურნალობისთვის!
ულტრაბგერითი დისპერსერები
Hielscher-ის ულტრაბგერითი დისპერსიული მოწყობილობა ხელმისაწვდომია ლაბორატორიული, სკამების და სამრეწველო წარმოებისთვის. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები საიმედო, გამძლეა, ადვილად გამოსაყენებელი და გაწმენდილია. მოწყობილობა განკუთვნილია 24/7 მუშაობისთვის მძიმე სამუშაო პირობებში. ულტრაბგერითი სისტემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სერიული და შიდა დამუშავებისთვის – მოქნილი და ადვილად ადაპტირებადი თქვენს პროცესსა და მოთხოვნებთან.
ულტრაბგერითი Batch და Inline შესაძლებლობები
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 5-დან 200 მლ-მდე | 50-დან 500 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400S |
| 0.1-დან 2ლ | 0.25-დან 2მ-მდე3/სთ | UIP1000hd, UIP2000hd |
| 0.4-დან 10ლ-მდე | 1-დან 8 მ-მდე3/სთ | UIP4000 |
| na | 4-დან 30 მ-მდე3/სთ | UIP16000 |
| na | 30 მ-ზე ზემოთ3/სთ | კასეტური UIP10000 ან UIP16000 |
ულტრაბგერითი ლაბორატორიული მოწყობილობა ნაწილაკების ფუნქციონალიზაციისთვის
ლიტერატურა/ცნობარი
- კაპოლე, SA:; Bhanvase, BA; პინჯარი, DV; გოგატი, პიარი; კულკამი, RD; სონავანე, შ; Pandit, AB (2014): “ულტრაბგერითი მომზადებული ნატრიუმის თუთიის მოლიბდატის ნანოპიგმენტის კოროზიის დათრგუნვის ეფექტურობის გამოკვლევა ორ პაკეტში ეპოქსიდ-პოლიამიდის საფარში. კომპოზიტური ინტერფეისები 21/9, 2015. 833-852.
- ნიკი, MMA; მოგადამი, სტ; ნორუზიანი, მ.(2016): ახალი მაგნიტური პოლიურეთანის ქაფის ნანოკომპოზიტების მომზადება ბირთვის გარსის ნანონაწილაკების გამოყენებით. Polímeros ტ.26 No.4, 2016წ.
- ტოლასი, ჯ. სტენგლი, ვ. Ecorchard, P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. მე-3 საერთაშორისო კონფერენცია გარემოს, ქიმიისა და ბიოლოგიის შესახებ. IPCBEE ტ.78, 2014 წ.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
კომპოზიტური მასალების შესახებ
კომპოზიტური მასალები (ასევე ცნობილია როგორც შემადგენლობის მასალა) აღწერილია, როგორც მასალა, რომელიც დამზადებულია ორი ან მეტი შემადგენელისაგან, რომლებიც ხასიათდება მნიშვნელოვნად განსხვავებული ფიზიკური ან ქიმიური თვისებებით. როდესაც ეს შემადგენელი მასალები გაერთიანებულია, ახალი მასალა – კომპოზიტის ე.წ – იწარმოება, რომელიც აჩვენებს განსხვავებულ მახასიათებლებს ცალკეული კომპონენტებისგან. ცალკეული კომპონენტები რჩება ცალკე და განსხვავებული მზა სტრუქტურის ფარგლებში.
ახალ მასალას აქვს უკეთესი თვისებები, მაგ. უფრო მტკიცე, მსუბუქი, უფრო მდგრადი ან ნაკლებად ძვირი ჩვეულებრივი მასალებთან შედარებით. ნანოკომპოზიტების გაუმჯობესებები მერყეობს მექანიკური, ელექტრული/გამტარი, თერმული, ოპტიკური, ელექტროქიმიური თვისებებიდან კატალიზურამდე.
ტიპიური ინჟინერიული კომპოზიციური მასალები მოიცავს:
- ბიოკომპოზიტები
- გამაგრებული პლასტმასი, როგორიცაა ბოჭკოვანი გამაგრებული პოლიმერი
- ლითონის კომპოზიტები
- კერამიკული კომპოზიტები (კერამიკული მატრიცა და ლითონის მატრიცის კომპოზიტი)
კომპოზიციური მასალები ძირითადად გამოიყენება სამშენებლო და კონსტრუქციული მასალებისთვის, როგორიცაა ნავის კორპუსები, კონტრტოპები, მანქანის ძარა, აბანოები, შესანახი ავზები, გრანიტის იმიტაცია და კულტივირებული მარმარილოს ნიჟარები, ასევე კოსმოსურ ხომალდებში და თვითმფრინავებში.
კომპოზიტებს ასევე შეუძლიათ გამოიყენონ ლითონის ბოჭკოები, რომლებიც ამაგრებენ სხვა ლითონებს, მაგალითად, ლითონის მატრიცის კომპოზიტებში (MMC) ან კერამიკული მატრიცის კომპოზიტებში (CMC), რომელიც მოიცავს ძვალს (ჰიდროქსიაპატიტი გამაგრებული კოლაგენის ბოჭკოებით), კერმეტი (კერამიკა და ლითონი) და ბეტონი.
ორგანული მატრიცის/კერამიკული აგრეგატის კომპოზიტები მოიცავს ასფალტბეტონს, პოლიმერულ ბეტონს, მასტიკის ასფალტს, მასტიკის როლიკერის ჰიბრიდს, სტომატოლოგიურ კომპოზიტს, სინტაქსურ ქაფს და მარგალიტის დედას.
ნაწილაკებზე ულტრაბგერითი ეფექტების შესახებ
ნაწილაკების თვისებები შეიძლება შეინიშნოს, როდესაც ნაწილაკების ზომა მცირდება კონკრეტულ დონეზე (ცნობილია როგორც კრიტიკული ზომა). როდესაც ნაწილაკების ზომები მიაღწევს ნანომეტრულ დონეს, ფაზის ინტერფეისებზე ურთიერთქმედება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდება, რაც გადამწყვეტია მასალების მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად. ამრიგად, ნანოკომპოზიტებში გასამაგრებლად გამოყენებული მასალების ზედაპირის ფართობის: მოცულობის თანაფარდობა ყველაზე მნიშვნელოვანია. ნანოკომპოზიტები გვთავაზობენ ტექნოლოგიურ და ეკონომიკურ უპირატესობას მრეწველობის თითქმის ყველა სექტორისთვის, მათ შორის კოსმოსური, საავტომობილო, ელექტრონული, ბიოტექნოლოგიური, ფარმაცევტული და სამედიცინო სექტორებისთვის. კიდევ ერთი დიდი უპირატესობა მათი გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობაა.
დენის ულტრაბგერა აუმჯობესებს ტენიანობას და ჰომოგენიზაციას მატრიცასა და ნაწილაკებს შორის მისი ინტენსიური შერევითა და დაშლით. – მიერ გენერირებული ულტრაბგერითი კავიტაცია. მას შემდეგ, რაც sonication არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და ყველაზე წარმატებული დისპერსიული მეთოდი, როდესაც საქმე ეხება ნანო მასალებს, Hielscher-ის ულტრაბგერითი სისტემები დამონტაჟებულია ლაბორატორიაში, საპილოტე ქარხანაში და წარმოებაში მთელ მსოფლიოში.