Dispersioun vu Carbon Nanotubes an 3D-Druckbare Tënten
Eng eenheetlech Dispersioun vun CNTs an 3D-druckbare Tënten kann d'Eegeschafte vun der Tënt verbesseren an nei Uwendungen a verschiddene Beräicher erméiglechen. Sonde-Typ Ultraschall ass eng héich zouverlässeg Dispergéierungstechnik fir stabil Nanosuspensioune vu CNTs a Polymeren ze produzéieren.
Effizient a stabil CNT Dispersioun a Polymere wéinst Sonication
Kuelestoff Nanotubes (CNTs) ginn dacks a Siliziumöle fir verschidden Uwendungen dispergéiert wéinst hiren eenzegaartegen Eegeschaften. D'Dispersioun vu CNTs a Siliziumöle kann d'mechanesch, thermesch an elektresch Eegeschafte vun de resultéierende Materialien verbesseren. Eng esou Applikatioun ass d'Fabrikatioun vu CNT-dotéierte Polymere fir konduktiv 3D-druckbar Tënten, zB fir d'biobaséiert additiv Fabrikatioun vu wearable Taktile Sensoren, Patientspezifesch Tissue Regeneratiounssteier, a flexibel ECG an EEG Elektroden.
Zousätzlech kënnen CNTs, déi a Siliziumöle verspreet sinn, als konduktiv Tënt an elektroneschen Apparater benotzt ginn, wéi flexibel Displays a Sensoren. D'CNTs handelen als konduktiv Weeër, déi de Stroum vum elektresche Stroum erlaben.
Industriell Kraaft Ultraschallsystem fir industriell Inline Dispersioun: High-Performance Ultrasonicators sinn zouverlässeg an héich effizient Inline-Mëschungssystemer fir d'Produktioun vun Nanodispersiounen wéi CNTs a Polymeren.
Virdeeler vun Ultraschall CNT / Polymer Dispersioun
Ultrasonication ass eng ganz effizient Dispergéierungstechnik, déi mat verschiddene Virdeeler kënnt. D'Virdeeler vun der Ultraschallverdeelung vu Kuelestoff Nanotubes (CNTs) a Polymere enthalen:
Ultraschall industriell System fir Inline Opléisung Prozesser, zB eenheetlech Dispersioun vun Kuelestoff Nanotubes zu Polymer Formuléierungen.
Allgemeng Protokoll fir d'Ultraschallproduktioun vu CNT / PDMS Composites
Ultrasonication gëtt fir d'Dispersioun vu villen Nano-Gréisst Materialien a Polymere benotzt. Eng spezifesch an allgemeng benotzt Uwendung ass d'Dispersioun vu Kuelestoff Nanotubes (CNTs) an Dimethylpolysiloxan (PDMS) mat Sonde-Typ Sonikatioun. Fir CNTs an d'PDMS Matrix ze verdeelen, Kraaft-Ultraschall an déi resultéierend Effekter vun der akustescher Kavitatioun ginn benotzt fir d'Nanotubes z'entdecken an se uniform an eng Nanosuspensioun ze vermëschen. Sonde-Typ Sonikatioun ass eng mächteg Method fir CNTs ze verdeelen wéinst senger Fäegkeet fir intensiv Kavitatiounskräften ze generéieren déi effektiv agglomeréiert CNTs opbriechen an disperse kënnen.
Ultrasonic Dispersioun ass en einfache Veraarbechtungsschrëtt dee keng spezifesch Pre- oder Postbehandlung erfuerdert. D'Ultraschallausrüstung selwer ass sécher an einfach ze bedreiwen.
De Prozess vun der Dispersioun mat Sonde-Typ Sonikatioun beinhalt typesch déi folgend Schrëtt:
- Virbereedung vun der CNT-PDMS Mëschung: Eng virbestëmmte Quantitéit vun CNTs gëtt an d'PDMS Matrix bäigefüügt a gi virgemëscht mat engem mechanesche Rührer. Interessanterweis konnt d'elektresch Konduktivitéit duerch Pre-Dispergéierung vun CNTs an engem Léisungsmëttel erhéicht ginn. Bescht Resultater ginn erreecht duerch Tetrahydrofuran (THF), Aceton oder Chloroform (sortéiert no beschte Resultater).
- Sonde-Typ Sonikatioun: D'Mëschung gëtt mat Sonde-Typ Sonikatioun ënnerworf mat enger héijer Intensitéit Ultraschallsonde déi Ultraschallwellen mat enger Frequenz vun typesch ca. 20 kHz. Ofhängeg vum Volume an der Formuléierung gëtt d'Sonicatioun typesch fir e puer Minutten duerchgefouert fir eng komplett Dispersioun vun den CNTs ze garantéieren.
- Iwwerwaachung vun der Dispersioun: D'Dispersioun vun den CNTs gëtt iwwerwaacht mat Techniken wéi Scannenelektronenmikroskopie (SEM), Transmissiounselektronenmikroskopie (TEM), oder UV-Vis Spektroskopie. Dës Technike kënne benotzt ginn fir d'Verdeelung vun CNTs bannent der PDMS Matrix ze visualiséieren an ze garantéieren datt d'CNTs eenheetlech verspreet sinn.
Zesummegefaasst, Sonde-Typ Sonikatioun ass eng mächteg Method fir CNTs a Polymere wéi PDMS ze verdeelen wéinst senger Fäegkeet fir intensiv Kavitatiounskräften ze generéieren déi effektiv agglomeréiert CNTs opbriechen an disperse kënnen.
Case Studien vun Ultraschall Fabrikatioun vun CNT / Polymer Composites
D'Dispersioun vun Nanotubes an aner Kuelestoff-baséiert Nanomaterialien mat Sonde-Typ Ultraschall gouf extensiv recherchéiert a gouf duerno an d'industriell Produktioun ëmgesat. Drënner presentéiere mir e puer Fuerschungsstudien, déi déi aussergewéinlech Effizienz vun der Ultraschall Nanotube-Dispersioun weisen.
Ultrasonic Dispersioun vun CNTs am PDMS fir wearable Sensoren
Del Bosque et al. (2022) verglach dräi-Roll-Fräsen a Sonikatioun fir hir Effektivitéit vun der CNT-Dispersioun. D'Analyse vun der Dispersiounsprozedur vun Nanopartikelen an d'Polymermatrix weist datt d'Ultraschalltechnik eng méi héich elektresch Sensibilitéit am Verglach mat Dräi-Roll-Fräsen ubitt wéinst der méi héijer Homogenitéit vun der CNT-Verdeelung, déi duerch d'Kavitatiounskräften induzéiert gëtt. Testen vun verschiddenen CNT Ladungen, d'Perkolatiounsschwell vum CNT-PDMS System, dat heescht de kriteschen CNT Inhalt an deem et elektresch konduktiv gëtt, gouf als 0,4 wt% CNT fonnt. Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNTs) goufen duerch Ultraschall mat Hëllef vum Hielscher Ultrasonicator UP400ST (kuckt Bild lénks) bei 0.5 Pulszyklen an 50% Amplitude fir 2h verdeelt. D'Effekter vun der Ultraschallverdeelung am Laf vun der Sonikatiounszäit ginn am Bild hei ënnen gewisen.
Baséierend op dëser Analyse goufen déi optimal Konditioune fir d'Fabrikatioun vun de wearable Sensoren als 0.4 gew.% CNT mat Hëllef vun engem Ultraschallprozess ausgewielt. An dëser Hisiicht huet eng Analyse vun der elektrescher Äntwert ënner konsekutiv Belaaschtungszyklen eng héich Robustheet vun den entwéckelte Sensoren gewisen, ouni Präsenz vu Schued bei 2%, 5% an 10% Belaaschtung, déi dës Sensoren zouverlässeg maachen fir d'Iwwerwaachung vu mëttlerer Belaaschtung.
Ultrasonic Dispersioun vu MWCNTs an PDMS mam Ultrasonicator UP400St bei verschiddenen Sonikatiounszäiten.
(Studie a Bild: ©del Bosque et al., 2022)
High-Performance Ultrasonic Dispersing Ausrüstung fir CNT / Polymer Nanocomposites
Hielscher Ultrasonics Hiersteller High-Power Ultraschallsonden fir erfuerderlech Dispergéierungsapplikatiounen am Labo, Bench-Top an Industrie. Hielscher Ultrasonics Disperser bidden effizient a präzis Homogeniséierung an Dispersioun vun Nanomaterialien an Léisungsmëttelen, Polymeren a Kompositen.
Mat hirer fortgeschratt Ultraschalltechnologie bidden dës Disperser eng séier an einfach Léisung fir eng eenheetlech Partikelgréisst Verdeelung, stabil Dispersiounen an / oder Nanopartikel Funktionaliséierung z'erreechen.
Duerch d'Reduktioun vun der Veraarbechtungszäit an d'Minimaliséierung vum Energieverbrauch, kënnen Ultraschallsonde-Disperger d'Produktivitéit verbesseren an d'Operatiounskäschte fir d'Entreprisen a ville Branchen reduzéieren.
Hielscher Ultraschaller kënnen och personaliséiert ginn fir spezifesch Ufuerderungen unzepassen, mat Optiounen fir eng Rei vu Sondegréissten, Boosterhorn, Kraaftniveauen a Flowzellen, sou datt se versatile an adaptéierbar sinn fir verschidde Nano-Formuléierungen a Volumen.
Insgesamt sinn Ultraschallsonde-Disperger eng exzellent Investitioun fir Laboratoiren an Industrien, déi hir Nanomaterialveraarbechtungsworkflows optimiséieren an konsequent, zouverlässeg Resultater erreechen.
Design, Fabrikatioun a Berodung – Qualitéit Made in Germany
Hielscher Ultraschaller si bekannt fir hir héchst Qualitéit an Designnormen. Robustheet an einfach Operatioun erlaben déi glat Integratioun vun eisen Ultraschaller an industriellen Ariichtungen. Rau Konditiounen an erfuerderlech Ëmfeld ginn zouverlässeg vun Hielscher Ultraschaller gehandhabt.
Hielscher Ultrasonics ass eng ISO zertifizéiert Firma a setzt spezielle Wäert op High-Performance Ultrasonicatoren mat modernste Technologie a Benotzerfrëndlechkeet. Natierlech sinn Hielscher Ultraschaller CE konform an entspriechen d'Ufuerderunge vun UL, CSA a RoHs.
D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:
| Konte gefouert QShortcut | Duerchflossrate | recommandéiert Comments |
|---|---|---|
| 0.5 an 1,5mL | na | VialTweeter | 1 bis 500mL | 10 bis 200mL / min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL / min | UP200Ht, An UP400St |
| 0.1 bis 20L | 0.2 bis 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150 l | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 bis 100L / min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.
Ultrasonic Batch-Reaktor fir industriell Veraarbechtung, zB CNTs an aner Nanofiller an Polymere fir 3D-druckbar Tënten fir Additiv Fabrikatioun.
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.
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.