ერთნაირად დისპერსიული CNT-ები ულტრაბგერითი გამოკვლევით
ნახშირბადის ნანომილების (CNT-ების) განსაკუთრებული ფუნქციების გამოსაყენებლად, ისინი უნდა იყოს ერთგვაროვნად გაფანტული.
ულტრაბგერითი დისპერსერები არის ყველაზე გავრცელებული ინსტრუმენტი CNT-ების წყლიან და გამხსნელებზე დაფუძნებულ სუსპენზიებში გასანაწილებლად.
ულტრაბგერითი დაშლის ტექნოლოგია ქმნის საკმარისად მაღალ ათვლის ენერგიას CNT-ების სრული განცალკევების მისაღწევად მათი დაზიანების გარეშე.
ნახშირბადის ნანომილების ულტრაბგერითი დისპერსირება
ნახშირბადის ნანომილებს (CNT) აქვთ ძალიან მაღალი ასპექტის თანაფარდობა და ავლენენ დაბალ სიმკვრივეს, ისევე როგორც უზარმაზარ ზედაპირს (რამდენიმე ასეული მ2/გ), რაც მათ აძლევს უნიკალურ თვისებებს, როგორიცაა ძალიან მაღალი დაჭიმვის ძალა, სიმტკიცე და სიმტკიცე და ძალიან მაღალი ელექტრო და თბოგამტარობა. ვან დერ ვაალსის ძალების გამო, რომლებიც ერთმანეთში იზიდავს ნახშირბადის ნანომილებს (CNT), CNT-ები ნორმალურად აწყობენ ჩალიჩებად ან სკამებად. მიზიდულობის ეს ინტერმოლეკულური ძალები ემყარება π-ბმათა დაწყობის ფენომენს მეზობელ ნანომილებს შორის, რომელიც ცნობილია როგორც π-დაწყობა. ნახშირბადის ნანომილაკებისგან სრული სარგებლის მისაღებად, ეს აგლომერატები უნდა დაიშალოს და CNT-ები თანაბრად გადანაწილდეს ერთგვაროვან დისპერსიაში. ინტენსიური ულტრაბგერითი ქმნის აკუსტიკური კავიტაციას სითხეებში. ამგვარად წარმოქმნილი ადგილობრივი ათვლის ძაბვა არღვევს CNT აგრეგატებს და ერთგვაროვნად ანაწილებს მათ ერთგვაროვან სუსპენზიაში. ულტრაბგერითი დაშლის ტექნოლოგია ქმნის საკმარისად მაღალ ათვლის ენერგიას CNT-ების სრული განცალკევების მისაღწევად მათი დაზიანების გარეშე. სენსიტიური SWNT-ებისთვისაც კი წარმატებით გამოიყენება sonication მათი ინდივიდუალურად განლაგების მიზნით. ულტრაბგერითი უბრალოდ იძლევა საკმარის სტრესის დონეს SWNT აგრეგატების გამოსაყოფად ცალკეული ნანომილების დიდი მოტეხილობის გარეშე (Huang, Terentjev 2012).
- ერთჯერადი დისპერსიული CNT-ები
- ერთგვაროვანი განაწილება
- დისპერსიის მაღალი ეფექტურობა
- მაღალი CNT დატვირთვები
- არ არის CNT დეგრადაცია
- სწრაფი დამუშავება
- პროცესის ზუსტი კონტროლი
UIP2000hdT – 2 კვტ ძლიერი ულტრაბგერითი CNT დისპერსიებისთვის
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი სისტემები CNT დისპერსიებისთვის
Hielscher Ultrasonics აწვდის ძლიერ და საიმედო ულტრაბგერით აღჭურვილობას CNT-ების ეფექტური დისპერსიისთვის. გჭირდებათ თუ არა მცირე CNT ნიმუშების მომზადება ანალიზისთვის და რ&თუ თქვენ უნდა აწარმოოთ დიდი სამრეწველო უამრავი ნაყარი დისპერსიები, Hielscher-ის პროდუქციის ასორტიმენტი გთავაზობთ იდეალურ ულტრაბგერით სისტემას თქვენი მოთხოვნებისთვის. დან 50 W ულტრაბგერითი ლაბორატორიისთვის მდე 16 კვტ სამრეწველო ულტრაბგერითი დანადგარები კომერციული წარმოებისთვის, Hielscher Ultrasonics გაქვთ დაფარული.
მაღალი ხარისხის ნახშირბადის ნანომილის დისპერსიების წარმოებისთვის, პროცესის პარამეტრები კარგად უნდა იყოს კონტროლირებადი. ამპლიტუდა, ტემპერატურა, წნევა და შეკავების დრო ყველაზე კრიტიკული პარამეტრებია CNT თანაბარი განაწილებისთვის. Hielscher-ის ულტრაბგერითი მოწყობილობები არა მხოლოდ იძლევა თითოეული პარამეტრის ზუსტი კონტროლის საშუალებას, პროცესის ყველა პარამეტრი ავტომატურად ჩაიწერება Hielscher-ის ციფრული ულტრაბგერითი სისტემების ინტეგრირებულ SD ბარათზე. თითოეული სონიკაციის პროცესის პროტოკოლი ხელს უწყობს გამეორებადი შედეგების და თანმიმდევრული ხარისხის უზრუნველყოფას. ბრაუზერის დისტანციური მართვის საშუალებით მომხმარებელს შეუძლია ულტრაბგერითი მოწყობილობის მუშაობა და მონიტორინგი ულტრაბგერითი სისტემის მდებარეობის გარეშე.
ვინაიდან ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები (SWNTs) და მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები (MWNTs), ისევე როგორც შერჩეული წყლის ან გამხსნელი გარემო საჭიროებს დამუშავების სპეციფიკურ ინტენსივობას, ულტრაბგერითი ამპლიტუდა არის მთავარი ფაქტორი, როდესაც საქმე ეხება საბოლოო პროდუქტს. Hielscher ულტრაბგერითი’ სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორებს შეუძლიათ გამოიტანონ ძალიან მაღალი და ძალიან რბილი ამპლიტუდები. ჩამოაყალიბეთ იდეალური ამპლიტუდა თქვენი პროცესის მოთხოვნებისთვის. 200µm-მდე ამპლიტუდაც კი შეიძლება ადვილად გაუშვათ მუდმივად 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე სამუშაოზე და მომთხოვნ გარემოში.
ჩვენი მომხმარებლები კმაყოფილნი არიან Hielscher Ultrasonic-ის სისტემების გამორჩეული გამძლეობითა და საიმედოობით. ინსტალაცია მძიმე სამუშაო აპლიკაციების სფეროებში, მომთხოვნი გარემოში და 24/7 მუშაობა უზრუნველყოფს ეფექტურ და ეკონომიურ დამუშავებას. ულტრაბგერითი პროცესის ინტენსიფიკაცია ამცირებს დამუშავების დროს და აღწევს უკეთეს შედეგებს, ანუ მაღალ ხარისხს, მაღალ მოსავლიანობას, ინოვაციურ პროდუქტებს.
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 |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი პროცესორები ლაბორატორიიდან პილოტამდე და სამრეწველო მასშტაბით.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
ნახშირბადის ნანომილები
ნახშირბადის ნანომილები (CNTs) არის ერთგანზომილებიანი ნახშირბადის მასალების სპეციალური კლასის ნაწილი, რომელიც ავლენს განსაკუთრებულ მექანიკურ, ელექტრულ, თერმულ და ოპტიკურ თვისებებს. ისინი წარმოადგენენ ძირითად კომპონენტს, რომელიც გამოიყენება მოწინავე ნანომასალების შემუშავებასა და წარმოებაში, როგორიცაა ნანოკომპოზიტები, გამაგრებული პოლიმერები და ა.შ. და ამიტომ გამოიყენება თანამედროვე ტექნოლოგიებში. CNT-ები ავლენენ ძალიან მაღალ დაჭიმულ სიმტკიცეს, თერმული გადაცემის მაღალ თვისებებს, დაბალ ზოლიან ხარვეზებს და ოპტიმალურ ქიმიურ და ფიზიკურ სტაბილურობას, რაც ნანომილებს პერსპექტიულ დანამატად აქცევს მრავალმხრივი მასალებისთვის.
მათი სტრუქტურიდან გამომდინარე, CNTS იყოფა ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილებით (SWNT), ორკედლიანი ნახშირბადის ნანომილებით (DWCNT) და მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილებით (MWNTs).
SWNT არის ღრუ, გრძელი ცილინდრული მილები, რომლებიც დამზადებულია ერთი ატომის სისქის ნახშირბადის კედლისგან. ნახშირბადის ატომური ფურცელი განლაგებულია თაფლისებრ ბადეში. ხშირად, მათ კონცეპტუალურად ადარებენ ერთშრიანი გრაფიტის ან გრაფენის დახვეულ ფურცლებს.
DWCNT შედგება ორი ერთკედლიანი ნანომილისგან, რომელთაგან ერთი მეორეშია ჩასმული.
MWNT არის CNT ფორმა, სადაც რამდენიმე ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილაკები ერთმანეთშია მოთავსებული. ვინაიდან მათი დიამეტრი მერყეობს 3-30 ნმ-ს შორის და რადგან მათ შეუძლიათ გაიზარდონ რამდენიმე სმ სიგრძის, მათი ასპექტის თანაფარდობა შეიძლება განსხვავდებოდეს 10-დან ათ მილიონამდე. ნახშირბადის ნანობოჭკოებთან შედარებით, MWNT-ებს აქვთ კედლის განსხვავებული სტრუქტურა, უფრო მცირე გარე დიამეტრი და ღრუ ინტერიერი. ხშირად გამოყენებული ინდუსტრიულად ხელმისაწვდომი ტიპის MWNT არის მაგ.: Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100 და FutureCarbon CNT-MW.
CNT-ების სინთეზიCNT-ების წარმოება შესაძლებელია პლაზმაზე დაფუძნებული სინთეზის მეთოდით ან რკალის გამონადენის აორთქლების მეთოდით, ლაზერული აბლაციის მეთოდით, თერმული სინთეზის პროცესით, ქიმიური ორთქლის დეპონირებით (CVD) ან პლაზმური გაძლიერებული ქიმიური ორთქლის დეპონირებით.
CNT-ების ფუნქციონალიზაცია: ნახშირბადის ნანომილების მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად და ამით მათი უფრო შესაფერისი კონკრეტული გამოყენებისთვის, CNT-ები ხშირად ფუნქციონირდებიან, მაგ. კარბოქსილის მჟავას (-COOH) ან ჰიდროქსილის (-OH) ჯგუფების დამატებით.
CNT დისპერსიული დანამატები
რამდენიმე გამხსნელს, როგორიცაა სუპერ მჟავები, იონური სითხეები და N-ციკლოჰექსილ-2-პიროლიდნონი, შეუძლია მოამზადოს CNT-ების შედარებით მაღალი კონცენტრაციის დისპერსიები, ხოლო ნანომილების ყველაზე გავრცელებული გამხსნელები, როგორიცაა N-მეთილ-2-პიროლიდონი (NMP). ), დიმეთილფორმამიდს (DMF) და 1,2-დიქროლობენზოლს, შეუძლიათ ნანომილების დაშლა მხოლოდ ძალიან დაბალ კონცენტრაციებში (მაგ., როგორც წესი, <0ერთკედლიანი CNT-ების .02 wt%). ყველაზე გავრცელებული დისპერსიული აგენტებია პოლივინილპიროლიდონი (PVP), ნატრიუმის დოდეცილ ბენზოლის სულფონატი (SDBS), ტრიტონ 100 ან ნატრიუმის დოდეცილ სულფონატი (SDS).
კრეზოლები არის სამრეწველო ქიმიკატების ჯგუფი, რომელსაც შეუძლია CNT-ების დამუშავება ათეულობით წონის პროცენტამდე კონცენტრაციით, რაც იწვევს განზავებული დისპერსიებიდან, სქელი პასტებიდან და თავისუფლად დამდგარი გელებიდან მუდმივ გადასვლას სათამაშო ცომის მსგავს უპრეცედენტო მდგომარეობაში, რადგან CNT დატვირთვა იზრდება. . ეს მდგომარეობები ავლენენ პოლიმერის მსგავს რეოლოგიურ და ვისკოელასტიურ თვისებებს, რომლებიც არ არის მიღწეული სხვა ჩვეულებრივი გამხსნელებით, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ ნანომილები მართლაც დაშლილი და წვრილად გაფანტულია კრეზოლებში. კრეზოლები შეიძლება მოიხსნას დამუშავების შემდეგ გაცხელებით ან გარეცხვით, CNT-ების ზედაპირის შეცვლის გარეშე. [ჩიოუ და სხვ. 2018]
CNT დისპერსიების გამოყენება
CNT-ების უპირატესობების გამოსაყენებლად, ისინი უნდა დაიშალოს სითხეში, როგორიცაა პოლიმერები, თანაბრად დისპერსიული CNT გამოიყენება გამტარი პლასტმასის, თხევადი კრისტალური დისპლეების, ორგანული სინათლის დიოდების, სენსორული ეკრანების, მოქნილი დისპლეების, მზის უჯრედების დასამზადებლად. გამტარ მელანები, სტატიკური კონტროლის მასალები, მათ შორის ფილმები, ქაფი, ბოჭკოები და ქსოვილები, პოლიმერული საფარები და წებოები, მაღალი ხარისხის პოლიმერული კომპოზიტები განსაკუთრებული მექანიკური სიმტკიცით და გამძლეობით, პოლიმერული/CNT კომპოზიტური ბოჭკოები, ასევე მსუბუქი და ანტისტატიკური მასალები.