Dispersioun vu Kuelestoffnanoréier an Tënten, déi sech fir den 3D-Drock eegnen

Eng gläichméisseg Dispersioun vu CNTen an Tënten, déi sech fir den 3D-Drock eegnen, kann d’Eegenschafte vun der Tënt verbesseren an nei Uwendungen a verschiddene Beräicher erméiglechen. D’Ultraschallbehandlung mat Sonde ass eng héich zouverlässeg Dispergéierungstechnik fir stabil Nanosuspensioune vu CNTen a Polymeren hierzestellen.

Effizient a stabil CNT-Dispersioun a Polymeren duerch Ultraschallbehandlung

Kuelestoffnanoréier (CNTen) ginn opgrond vun hiren eenzegaartegen Eegenschaften dacks fir verschidden Uwendungen a Siliziumuele dispergéiert. D’Dispersioun vu CNTen a Siliziumuele kann d’mechanesch, thermesch an elektresch Eegenschafte vun de resultéierende Materialie verbesseren. Eng esou Uwendung ass d’Hierstellung vu mat CNTen dotéierte Polymere fir elektresch leedend Tënten, déi sech fir den 3D-Drock eegnen, z. B. fir déi biobaséiert additiv Fabrikatioun vu kierpergedroenen taktille Sensoren, patientspezifesche Stëtzstrukture fir d’Geweeberegeneratioun a flexibelen ECG- an EEG-Elektroden.
Zousätzlech kënne CNTen, déi a Siliziumuele dispergéiert sinn, als elektresch leedend Tënten an elektroneschen Apparater, wéi flexibelen Affichage a Sensoren, agesat ginn. D’CNTe wierken als elektresch Leedungsweeër an erméiglechen esou de Stroumfloss.

D'Dispergéierung vu Kuelestoffnanoréier (CNTs) a Polymere ass eng typesch Uwendung fir Ultraschallsonde wéi den UIP1000hdT. Ultraschalldispergéierer suerge fir eng gläichméisseg Verdeelung vun CNTs a Léisungsmëttelen a Polymeren, zum Beispill fir d'Hierstellung vun Tënte fir den 3D-Drock.

Héichleeschtungs-Ultraschallapparater sinn zouverlässeg an héicheffizient Inline-Mëschsystemer fir d'Produktioun vun Nanodispersiounen, z. B. leetfäegen Nanotënten, déi am 3D-Drock fir d'additiv Fabrikatioun benotzt kënne ginn.

Industriellt Leeschtungsultraschallsystem fir industriell Inline-Dispersioun: Héichleeschtungsultraschallapparater sinn zouverlässeg an héich effizient Inline-Mëschsystemer fir d’Hierstellung vun Nanodispersioune wéi CNTen a Polymeren.

Virdeeler vun der Ultraschalldispersioun vu CNTen a Polymeren

D’Ultraschallbehandlung ass eng ganz effizient Dispergéierungstechnik, déi verschidde Virdeeler bitt. Zu de Virdeeler vun der Ultraschalldispergéierung vu Kuelestoffnanoréier (CNTen) a Polymere gehéieren:

Verbessert Dispersioun: Ultraschallenergie kann d’Agglomerater vu CNTen effektiv opbriechen an hir gläichméisseg Dispersioun a Polymere fërderen. Dëst féiert zu enger homogener Mëschung mat verbesserte mechaneschen Eegenschaften, elektrescher Leetfäegkeet a Wärmeleetfäegkeet.

Präzis Kontroll: Ultraschallenergie erméiglecht eng besser Kontroll iwwer den Dispersiounsprozess, zum Beispill iwwer den Dispersiounsgrad an d’Gréisst vun de CNTen. Dëst kann dobäi hëllefen, déi gewënschten Eegenschafte vum resultéierenden Nanokompositmaterial z’erreechen.

Verkierzt Veraarbechtungszäit: D’Ultraschalldispergéierung kann d’Veraarbechtungszäit am Verglach mat aneren Dispersiounsmethoden, wéi magneteschem Réieren oder Ultraschallbehandlung ouni Hëtzt, däitlech verkierzen. Dëst kann d’Effizienz an d’Skaléierbarkeet vum Prozess verbesseren.

Villsäitegkeet: Ultraschalldispergéierer kënnen all Zort vun Nanopartikele verschaffen, dorënner Nanokugelen (z. B. Nano-Siliziumdioxid), Nanoréier (SWNT, MWNT), Nanoplättche wéi Graphen oder Borphene, funktionaliséiert Nanomaterialien souwéi Kär-Schuel-Nanopartikelen. Natierlech kënnen Hielscher Ultraschallapparater héich Feststoffgehalter verschaffen a si mat alle Léisungsmëttelen a Flëssegkeete kompatibel.

Käschteneffizient: Ultraschalldispergéierer si relativ käschtegënschteg Mëschapparater am Verglach mat Millen an aneren Dispergéierungstechniken. Zousätzlech sinn Ultraschallprozessoren ganz robust, brauche ganz wéineg Ënnerhalt a si ganz energieeffizient.

Chargen- an Inline-Veraarbechtung: D’Ultraschalldispersioun kann am Chargëbetrib oder am kontinuéierlechen Duerchflossbetrib duerchgefouert ginn.

Einfach Bedéngung: Ultraschallsonde sinn einfach a sécher ze bedéngen. Digital Ultraschallapparater vun Hielscher si programméierbar a kënne ferngesteiert ginn. Déi automatesch Donnéeënopzeechnung hëlleft dobäi, Qualitéitsstandarden anzehalen.

Linear Skaléierbarkeet: Ultraschalldispergéierungsprozesser kënne vollstänneg linear op all Gréisst skaléiert ginn, wouduerch d’Ultraschallbehandlung net nëmmen eng héich effizient, mee och eng praktesch ëmsetzbar Fabrikatiounsmethod fir d’industriell Produktioun ass.

Ëmweltfrëndlech: D’Ultraschalldispergéierung ass eng gréng an ëmweltfrëndlech Method, déi et erméiglecht, den Asaz vu schiedleche Léisungsmëttelen oder Chemikalien ze vermeiden oder ze reduzéieren, wouduerch si eng méi sécher an nohalteg Optioun fir industriell Uwendungen ass.

Industriellt Ultraschallsystem fir Inline-Opléisungsprozesser, z. B. fir déi gläichméisseg Dispersioun vu Kuelestoffnanoréier a Polymerformuléierungen.

An dësem Video weise mir Iech en Ultraschallsystem mat 2 Kilowatt fir den Inline-Betrib an engem Schaf, dee mat Gas gespullt ka ginn. Hielscher liwwert Ultraschallapparater fir bal all Branchen, dorënner d'cheemesch Industrie, d'Pharmaindustrie, d'Kosmetikindustrie, petrocheemesch Prozesser souwéi Extraktiounsprozesser mat Léisungsmëttelen. Dësen Edelstolschaf, dee mat Gas gespullt ka ginn, ass fir de Betrib an explosiounsgeféierte Beräicher konzipéiert. Dofir kann de Client de versigelte Schaf mat Stéckstoff oder frëscher Loft spullen, fir ze verhënneren, datt brennbar Gasen oder Dämp an de Schaf andréngen.

Allgemengt Protokoll fir d’Hierstellung vu CNT/PDMS-Kompositte mat Ultraschall

D’Ultraschallbehandlung gëtt benotzt, fir vill verschidde Materialien an Nanogréisst a Polymeren ze dispergéieren. Eng spezifesch an heefeg benotzten Uwendung ass d’Dispersioun vu Kuelestoffnanoréier (CNTs) an Dimethylpolysiloxan (PDMS) mat enger Ultraschallsond. Fir CNTs an der PDMS-Matrix ze dispergéieren, gi Leeschtungsultraschall an déi doraus resultéierend Effekter vun der akustescher Kavitatioun agesat, fir d’Nanoréier z’entflechten a gläichméisseg zu enger Nanosuspensioun ze vermëschen. D’Beschallung mat enger Ultraschallsond ass eng leeschtungsstaark Method fir CNTs ze dispergéieren, well si intensiv Kavitatiounskräften erzeuge kann, déi agglomeréiert CNTs effektiv opbriechen an dispergéiere kënnen.
D’Dispergéiere mat Ultraschall ass en einfache Veraarbechtungsschrëtt, dee keng spezifesch Vir- oder Nobehandlung erfuerdert. D’Ultraschallausrüstung selwer ass sécher an einfach ze bedéngen.
Den Dispersiounsprozess mat enger Ultraschallsond ëmfaasst typescherweis déi folgend Schrëtt:

Virbereedung vun der CNT-PDMS-Mëschung: Eng am Viraus festgeluechte Quantitéit u CNTs gëtt der PDMS-Matrix bäigefüügt a mat engem mechanesche Réierwierk virgemëscht. Interessanterweis konnt d’elektresch Leetfäegkeet erhéicht ginn, andeems d’CNTs an engem Léisungsmëttel virdispergéiert goufen. Déi bescht Resultater gi mat Tetrahydrofuran (THF), Aceton oder Chloroform erreecht (no de beschte Resultater zortéiert).
Beschallung mat enger Ultraschallsond: D’Mëschung gëtt mat enger Ultraschallsond mat héijer Intensitéit beschallt, déi Ultraschallwelle mat enger Frequenz vun typescherweis ongeféier 20 kHz erzeegt. Jee no Volumen a Formuléierung gëtt d’Beschallung typescherweis iwwer e puer Minutten duerchgefouert, fir eng vollstänneg Dispersioun vun de CNTs ze garantéieren.
Iwwerwaachung vun der Dispersioun: D’Dispersioun vun de CNTs gëtt mat Technike wéi Rasterelektronemikroskopie (SEM), Transmissiounselektronemikroskopie (TEM) oder UV-Vis-Spektroskopie iwwerwaacht. Dës Technike kënne benotzt ginn, fir d’Verdeelung vun de CNTs bannent der PDMS-Matrix siichtbar ze maachen a sécherzestellen, datt d’CNTs gläichméisseg dispergéiert sinn.

Zesummegefaasst ass d’Beschallung mat enger Ultraschallsond eng leeschtungsstaark Method fir CNTs a Polymere wéi PDMS ze dispergéieren, well si intensiv Kavitatiounskräften erzeuge kann, déi agglomeréiert CNTs effektiv opbriechen an dispergéiere kënnen.

Ultraschallhomogenisator fir Dispergéierungs- a Mëschapplikatiounen

Ultraschallhomogenisator UIP1000hdT

Fallstudien iwwer d’Hierstellung vu CNT/Polymer-Kompositte mat Ultraschall

D’Dispersioun vun Nanoréier an anere kuelestoffbaséierten Nanomaterialie mat Ultraschallsonde gouf ëmfaassend erfuerscht an duerno an der industrieller Produktioun ëmgesat. Hei ënne presentéiere mir e puer Fuerschungsstudien, déi déi aussergewéinlech Effizienz vun der Dispersioun vun Nanoréier mat Ultraschall weisen.

Dispersioun vu CNTs an PDMS mat Ultraschall fir um Kierper drobar Sensoren

Del Bosque et al. (2022) hunn d’Muele mat enger Dräiwalzemillen an d’Ultraschallbehandlung op hir Wierksamkeet bei der Dispersioun vu CNTs verglach. D’Analys vum Verfare fir Nanopartikelen an der Polymermatrix ze dispergéieren weist, datt d’Ultraschalltechnik am Verglach mam Muele mat enger Dräiwalzemillen eng méi héich elektresch Empfindlechkeet liwwert, well d’Kavitatiounskräften eng méi héich Homogenitéit vun der CNT-Verdeelung bewierken. Bei Tester mat verschiddene CNT-Gehalter gouf festgestallt, datt d’Perkolatiounsschwell vum CNT-PDMS-System, also de kriteschen CNT-Gehalt, bei deem en elektresch leetfäeg gëtt, bei 0,4 wt% CNT läit. Méiwandeg Kuelestoffnanoréier (MWCNTs) goufe mat dem Hielscher Ultraschallapparat UP400ST (kuckt d’Bild lénks) bei 0,5 Pulszyklen a 50 % Amplitud fir 2h duerch Ultraschall dispergéiert. D’Auswierkunge vum Dispergéiere mat Ultraschall am Verlaf vun der Beschallungszäit ginn am Bild hei ënne gewisen.
Op Basis vun dëser Analys goufen 0,4 wt.% CNT mat engem Ultraschallverfaren als optimal Bedéngunge fir d’Hierstellung vun den um Kierper drobare Sensore gewielt. An dësem Zesummenhang huet eng Analys vun der elektrescher Äntwert ënner successive Belaaschtungszyklen eng héich Robustheet vun den entwéckelte Sensore gewisen, ouni iergendeng Beschiedegung bei 2%, 5% an 10% Deenung, wat dës Sensore fir d’Iwwerwaachung vu mëttlere Deenungen zouverlässeg mécht.

D'Ultraschalldispergéierung vu Kuelestoffnanoréiercher ass héicheffizient, fir d'Nanoréiercher gläichméisseg a Polymermatricë wéi Dimethylpolysiloxan (PDMS) ze verdeelen

Dispersioun vu MWCNTs an PDMS mat dem Ultraschallapparat UP400St bei verschiddene Beschallungszäiten.
(Studie a Bild: ©del Bosque et al., 2022)

Héichleeschtungs-Ultraschallapparater fir d’Dispergéierung vu CNT/Polymer-Nanokompositten

Hielscher Ultrasonics produzéiert leeschtungsstaark Ultraschallsonde fir usprochsvoll Dispergéierungsapplikatiounen am Labo, am Technikum an an der Industrie. D’Dispergéierapparater vun Hielscher Ultrasonics suerge fir eng effizient a prezis Homogeniséierung an Dispergéierung vun Nanomaterialien a Léisungsmëttelen, Polymeren a Kompositten.
Mat hirer fortgeschrattener Ultraschalltechnologie bidden dës Dispergéierapparater eng séier an einfach Léisung, fir eng gläichméisseg Partikelgréissteverdeelung, stabil Dispersiounen an/oder eng Funktionaliséierung vun Nanopartikelen z’erreechen.
Andeems si d’Veraarbechtungszäit verkierzen an den Energieverbrauch miniméieren, kënnen Ultraschallsonden-Dispergéierapparater d’Produktivitéit verbesseren an d’Betribskäschte fir Entreprisen a verschiddene Branchen reduzéieren.
D’Ultraschallapparater vun Hielscher kënnen och u spezifesch Ufuerderungen ugepasst ginn. Dobäi stinn ënnerschiddlech Sondegréissten, Amplitudeverstäerker, Leeschtungsniveauen an Duerchflosszellen zur Auswiel, wat se villsäiteg an upassungsfäeg fir verschidden Nanoformuléierungen a Volumme mécht.
Insgesamt sinn Ultraschallsonden-Dispergéierapparater eng exzellent Investitioun fir Laboratoiren an Industriebetriber, déi hir Aarbechtsofleef bei der Veraarbechtung vun Nanomaterialien optiméieren a gläichbleiwend, zouverlässeg Resultater erreeche wëllen.

Entwécklung, Fabrikatioun a Berodung – Qualitéit aus Däitschland

D’Ultraschallapparater vun Hielscher si fir hir héchst Qualitéits- an Designstandarde bekannt. Robustheet an einfach Bedéngung erlaben eng reiwungslos Integratioun vun eisen Ultraschallapparater an industriell Anlagen. D’Ultraschallapparater vun Hielscher bewältegen haart Bedéngungen an usprochsvoll Ëmfelder zouverlässeg.

Hielscher Ultrasonics ass eng ISO-zertifizéiert Entreprise a leet besonnesche Wäert op Héichleeschtungs-Ultraschallapparater mat modernster Technologie a Benotzerfrëndlechkeet. Selbstverständlech sinn d’Ultraschallapparater vun Hielscher CE-konform an erfëllen d’Ufuerderunge vun UL, CSA a RoHs.

D’Tabell hei drënner gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:

Chargevolumen	Duerchflossrate	Recommandéiert Apparater
0,5 bis 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 bis 500mL	10 bis 200mL/min	UP100H
10 bis 2000mL	20 bis 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 bis 20L	0,2 bis 4L/min	UIP2000hdT
10 bis 100L	2 bis 10L/min	UIP4000hdT
15 bis 150L	3 bis 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 bis 100L/min	UIP16000
n.a.	méi héich	Verbund vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Stellt eis Är Froen!

Ultraschalldispersioun vu Kuelestoffnanoréier: Den Hielscher Ultraschallapparat UP400S (400W) dispergéiert an entflicht CNTs séier an effizient zu eenzelen Nanoréier.

Ultraschallhomogenisateure mat héije Schéierkräfte gi fir d'Veraarbechtung am Labo, am Technikum, am Pilotmoossstaf an an der Industrie agesat.

Hielscher Ultrasonics produzéiert Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure fir Mëschapplikatiounen, Dispergéierung, Emulgéierung an Extraktioun am Labo-, Pilot- an Industriemoossstaf.

Literatur / Referenzen

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.

Héichleeschtungsultraschall! D'Produktpalette vun Hielscher deckt de ganze Spektrum of, vum kompakten Ultraschallapparat fir de Labo iwwer Apparater fir den Technikum bis zu vollindustriellen Ultraschallsystemer.

Hielscher Ultrasonics produzéiert Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure vum Laboformat bis zum Industrieformat.