Ultrasonic Formuléierung vu verstäerkte Kompositen
- Composites weisen eenzegaarteg Materialeigenschaften wéi wesentlech verstäerkte Thermostabilitéit, elastesche Modul, Spannkraaft, Frakturkraaft a ginn dofir wäit an der Fabrikatioun vu ville Produkter benotzt.
- Sonication ass bewisen fir qualitativ héichwäerteg Nanokomposite mat héich dispergéierten CNTs, Graphen etc.
- Ultraschallausrüstung fir d'Formuléierung vu verstäerkte Kompositen ass op industrieller Skala verfügbar.
nanokomposite
Nanokomposite excel duerch hir mechanesch, elektresch, thermesch, optesch, elektrochemesch an / oder katalytesch Eegeschaften.
Duerch hir aussergewéinlech héich Uewerfläch bis Volume Verhältnis vun der Verstäerkung Phase an / oder hir aussergewéinlech héich Aspekt Verhältnis, Nanocomposites si wesentlech méi performant wéi konventionell Composites. Nanopartikelen wéi kugelfërmeg Silica, Mineralplacke wéi exfoliéiert Graphen oder Lehm, oder Nanofaser wéi Kuelestoff Nanotubes oder Elektrospunfaser ginn dacks fir Verstäerkung benotzt.
Zum Beispill, Kuelestoff Nanotubes ginn bäigefüügt fir d'elektresch an thermesch Konduktivitéit ze verbesseren, Nano Silica gëtt benotzt fir mechanesch, thermesch a Waasserresistenzeigenschaften ze verbesseren. Aner Aarte vun Nanopartikele ginn verstäerkte optesch Eegeschaften, dielektresch Eegeschaften, Hëtztbeständegkeet oder mechanesch Eegeschafte wéi Steifheit, Kraaft a Resistenz géint Korrosioun a Schued.
Beispiller fir ultraschall formuléiert Nanokomposite:
- Kuelestoff Nanotubes (CNT) an enger Vinylester Matrix
- CNTs / Kuelestoff Ënnen / Nano Diamanten an engem Néckel Metal Matrixentgasung
- CNTs an enger Magnesiumlegierungsmatrix
- CNTs an enger Polyvinyl Alkohol (PVA) Matrix
- Multiwalled Kuelestoff Nanotube (MWCNT) an enger Epoxyharzmatrix (benotzt Methyltetrahydrophthalicanhydrid (MTHPA) als Aushärtungsmëttel)
- Graphenoxid an enger Poly(Vinylalkohol) (PVA) Matrix
- SiC Nanopartikel an enger Magnesiummatrix
- Nano Silica (Aerosil) an enger Polystyrol Matrix
- Magnéitescht Eisenoxid an enger flexibeler Polyurethan (PU) Matrix
- Nickeloxid in Graphit/Poly(Vinylchlorid)
- Titan Nanopartikel an enger Poly-Milch-Co-Glykolsäure (PLGA) Matrix
- Nano-Hydroxyapatit an enger Poly-Milch-Co-Glykolsäure (PLGA) Matrix
Ultrasonic Dispersioun
Ultraschall-Prozessparameter kënne genee kontrolléiert an optimal un d'Materialkompositioun an d'gewënschten Ausgangsqualitéit ugepasst ginn. Ultraschalldispersioun ass déi empfohlene Technik fir Nano-Partikelen wéi CNTs oder Graphen an Nanokomposite ze integréieren. Laang Zäit op wëssenschaftlechem Niveau getest an op villen industrielle Produktiounsanlagen implementéiert, ass d'Ultraschalldispersioun a Formuléierung vun Nanokompositen eng gutt etabléiert Method. Dem Hielscher seng laang Erfarung an der Ultraschallveraarbechtung vun Nanomaterialien suergt fir eng déif Berodung, d'Empfehlung vun engem passenden Ultraschall-Setup an Assistenz bei der Prozessentwécklung an der Optimiséierung.
Meeschtens ginn d'Verstäerkung Nanopartikele während der Veraarbechtung an d'Matrix verspreet. De Gewiicht Prozentsaz (Mass Fraktioun) vun der dobäi Nano Material Gamme an der ënneschter Skala, zB 0,5% bis 5%, well déi eenheetlech Dispersioun duerch sonication erreecht erlaabt d'Verstäerkung Filler a méi héich Verstäerkung Leeschtung ze retten.
Eng typesch Uwendung vun Ultraschall an der Fabrikatioun ass d'Formuléierung vun Nanopartikel-Harz Komposit. Fir CNT-verstäerkt Vinylester ze produzéieren, gëtt Sonikatioun benotzt fir CNTs ze verdeelen an ze funktionaliséieren. Dës CNT-Vinylester si charakteriséiert duerch verstäerkte elektresch a mechanesch Eegeschaften.
Klickt hei fir méi iwwer d'Dispersioun vu CNTs ze liesen!
graphene
Graphene bitt aussergewéinlech physesch Eegeschaften, en héijen Aspekt Verhältnis a gerénger Dicht. Graphene a Graphenoxid ginn an eng Komposit Matrix integréiert fir liicht, héichstäerkt Polymere ze kréien. Fir déi mechanesch Verstäerkung z'erreechen, mussen d'Graphenplacke / Plättchen ganz fein verspreet sinn, fir agglomeréiert Graphenplacke limitéieren de Verstäerkungseffekt drastesch.
Wëssenschaftlech Fuerschung huet gewisen datt d'Gréisst vun der Verbesserung meeschtens ofhängeg vun der Dispersiounsgrad vun de Graphenplacke an der Matrix ass. Nëmmen homogen verdeelt Graphen gëtt déi gewënscht Effekter. Wéinst senger staarker Hydrophobitéit a Van der Waals Attraktioun ass Graphen ufälleg fir a Flakelen vu schwaach interagéierende monolayered Blieder agglomeréieren an agglomeréieren.
Wärend allgemeng Dispersiounstechniken dacks net homogen, onbeschiedegt Graphen-Dispersioune produzéieren kënnen, produzéieren héich Kraaft-Ultraschaller héichqualitativ Graphen-Dispersioune. Hielscher's Ultraschaller handhaben onerwaart Graphen, Graphenoxid a reduzéiert Graphenoxid vu gerénger bis héicher Konzentratioun a vu klenge bis grouss Volumen ouni Problem. E gemeinsame benotzte Léisungsmëttel ass N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP), awer mat héijer Kraaft-Ultraschall kann Graphen souguer an aarme, niddrege Kachpunkt Léisungsmëttel wéi Aceton, Chloroform, IPA a Cyclohexanon verspreet ginn.
Klickt hei fir méi iwwer Bulk Peeling vu Graphen ze liesen!
Kuelestoff Nanotubes an aner Nanomaterialien
Power Ultrasonics ass bewisen datt et zu feingréissten Dispersiounen vu verschiddene Nanomaterialien resultéiert, dorënner Kuelestoff Nanotubes (CNTs), SWNTs, MWNTs, Fullerenen, Silica (SiO)2), Titandioxid (TiO2), Sëlwer (Ag), Zinkoxid (ZnO), nanofibrilléiert Cellulose a vill anerer. Am Allgemengen, sonication outperforms konventionell dispersers a kann eenzegaarteg Resultater erreechen.
Nieft dem Fräsen an d'Verbreedung vun Nanopartikelen, ginn exzellent Resultater erreecht andeems Nanopartikelen iwwer Ultraschall-Nidderschlag synthetiséiert ginn (bottom-up Synthese). Et gouf beobachtet datt d'Partikelgréisst, zB vun ultraschall synthetiséiertem Magnetit, Natrium Zinkmolybdat an anerer, méi niddereg ass am Verglach mat deem wat mat der konventioneller Method kritt gëtt. Déi ënnescht Gréisst gëtt un der verstäerkter Nukleatiounsquote a bessere Vermëschungsmuster zougeschriwwen wéinst der Schéier an der Turbulenz, déi duerch Ultraschallkavitatioun generéiert gëtt.
Klickt hei fir méi iwwer Ultrasonic Bottom-up Nidderschlag ze léieren!
Ultraschall Partikel Funktionaliséierung
Déi spezifesch Uewerfläch vun engem Partikel erhéicht mat der Reduktioun vun der Gréisst. Besonnesch an der Nanotechnologie gëtt den Ausdrock vu materielle Charakteristike wesentlech erhéicht duerch vergréissert Uewerfläch vum Partikel. D'Uewerfläch kann ultraschall vergréissert a geännert ginn andeems se entspriechend funktionell Moleküle op der Partikeloberfläche befestigen. Wat d'Applikatioun an d'Benotzung vun Nanomaterialien ugeet, sinn Uewerflächeigenschaften esou wichteg wéi Partikelkäregenschaften.
Ultraschall funktionaliséiert Partikel gi wäit an Polymeren, Kompositen benotzt & Biokompositen, Nanofluiden, zesummegebauten Apparater, Nanomedizin, asw. & Steiffness, Solubilitéit, Polydispersitéit, Fluoreszenz, Magnetismus, Superparamagnetismus, optesch Absorptioun, héich Elektronendicht, Photoluminiszenz asw sinn drastesch verbessert.
Gemeinsam Partikelen déi kommerziell funktionaliséiert sinn mat Hielscher’ Ultraschallsystemer enthalen CNTs, SWNTs, MWNTs, Graphen, Graphit, Silica (SiO)2), Nanodiamanten, Magnetit (Eisenoxid, Fe3O4), Sëlwer Nano Deelchen, Gold Nano Deelchen, porös & mesoporous Nanopartikel etc.
Klickt hei fir ausgewielte Uwendungsnotizen fir Ultraschallpartikelbehandlung ze gesinn!
ultrasonic dispersers
Hielscher's Ultraschall-Dispergerungsausrüstung ass verfügbar fir Labo, Bench-Top an Industrieproduktioun. Hielscher Ultraschaller sinn zouverlässeg, robust, einfach ze bedreiwen an ze botzen. D'Ausrüstung ass fir 24/7 Operatioun ënner schwéieren Pflichtbedéngungen entworf. D'Ultraschallsystemer kënne fir Batch an Inline Veraarbechtung benotzt ginn – flexibel an einfach un Äre Prozess an Ufuerderunge adaptéieren.
Ultrasonic Batch an Inline Kapazitéiten
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 5 bis 200 ml | 50 bis 500 ml/min | UP200Ht, UP400S |
| 0.1 bis 2L | 0.25 ze 2m3/hr | UIP1000hd, UIP 2000 hd |
| 0.4 bis 10L | 1 bis 8m3/hr | UIP4000 |
| na | 4 bis 30 m3/hr | UIP16000 |
| na | iwwer 30m3/hr | Stärekoup vun UIP10000 oder UIP16000 |
Ultraschall Labo Apparat fir Partikel Funktionaliséierung
Literatur / Referenzen
- Kapole, SA:; Bhanvase, BA; Pinjari, DV; Gogate, PR; Kulkami, RD; Sonawane, SH; Pandit, AB (2014): “Untersuchung vun der Korrosiounshemmungsleistung vun ultraschall preparéierten Natrium Zinkmolybdat Nanopigment an zwee-Pack Epoxy-Polyamid Beschichtung. Komposit Schnëttplazen 21/9, 2015. 833-852.
- Nikje, MMA; Moghaddam, ST; Noruzian, M. (2016): Virbereedung vun neie magnetesche Polyurethan-Schaum Nanokomposite mat Hëllef vu Kär-Shell Nanopartikelen. Polímeros vol.26 no.4, 2016.
- Tolasz, J.; Stengl, V.; Ecorchard, P. (2014): D'Virbereedung vu Kompositmaterial vu Graphenoxid-Polystyrol. 3. International Konferenz iwwer Ëmwelt, Chimie a Biologie. IPCBEE vol.78, 2014.
Fakten Worth Wëssen
Iwwer Composite Materialien
Kompositmaterialien (och bekannt als Zesummesetzungsmaterial) ginn als Material beschriwwen aus zwee oder méi Bestanddeeler, déi duerch wesentlech ënnerschiddlech physesch oder chemesch Eegeschafte charakteriséiert sinn. Wann dës Bestanddeelmaterialien kombinéiert sinn, en neit Material – de sougenannte Komposit – produzéiert gëtt, déi verschidde Charakteristike vun den eenzelne Komponenten weist. Déi eenzel Komponente bleiwen getrennt an ënnerscheet bannent der fäerdeger Struktur.
Dat neit Material huet besser Eegeschaften, zB et ass méi staark, méi hell, méi resistent oder manner deier am Verglach zu konventionelle Materialien. Verbesserunge vun Nanokomposite reeche vu mechanesch, elektresch / konduktiv, thermesch, optesch, elektrochemesch bis katalytesch Eegeschaften.
Typesch konstruéiert Kompositmaterialien enthalen:
- Bio-Kompositen
- verstäerkt Plastik, wéi Glasfaser-verstäerkt Polymer
- Metallkompositen
- Keramik Komposit (Keramik Matrix a Metall Matrix Komposit)
Kompositmaterialien ginn allgemeng benotzt fir Materialien ze bauen an ze strukturéieren wéi Boothüllen, countertops, Autokierperen, Bidden, Späicherbehälter, imitéiert Granit a kultivéiert Marmer ënnerzegoen wéi och a Raumschëffer a Fligeren.
Composites kënnen och Metallfaser benotzen, déi aner Metalle verstäerken, wéi an Metallmatrix-Kompositen (MMC) oder Keramik-Matrix-Komposite (CMC), déi Knach (Hydroxyapatit verstäerkt mat Kollagenfasern), Kermet (Keramik a Metall) a Beton.
Organesch Matrix / Keramik Aggregatkompositen enthalen Asphaltbeton, Polymerbeton, Mastik Asphalt, Mastik Roller Hybrid, Zännkomposit, syntaktesch Schaum a Pärelmamm.
Iwwer Ultraschall Effekter op Partikelen
Partikeleigenschaften kënnen observéiert ginn wann d'Partikelgréisst op e bestëmmten Niveau reduzéiert gëtt (bekannt als kritesch Gréisst). Wann d'Partikeldimensioune den Nanometerniveau erreechen, ginn d'Interaktioune bei Phase-Interfaces gréisstendeels verbessert, wat entscheedend ass fir d'Materialeigenschaften ze verbesseren. Dofir ass d'Uewerfläch: Volumen Verhältnis vu Materialien, déi fir Verstäerkung an Nanokomposite benotzt ginn, bedeitendst. Nanocomposites bidden technologesch a wirtschaftlech Virdeeler fir bal all Industriesecteuren, dorënner Loftfaart, Automobil, elektronesch, biotechnologesch, pharmazeutesch a medizinesch Secteuren. E weidere grousse Virdeel ass hir Ëmweltfrëndlechkeet.
Power Ultraschall verbessert d'Befeuchtbarkeet an d'Homogeniséierung tëscht der Matrix an de Partikelen duerch seng intensiv Mëschung an Dispergéierung – generéiert vun Ultraschall Kavitatioun. Zënter Sonication ass déi meescht verbreet an erfollegräichst Dispersiounsmethod wann et ëm Nanomaterialien geet, sinn d'Hielscher Ultraschallsystemer am Labo, Pilotanlag a Produktioun weltwäit installéiert.