Oglekļa nanocaurulīšu dispersija 3D printējamās tintēs
Vienota CNT izkliede 3D printējamās tintēs var uzlabot tintes īpašības un nodrošināt jaunas lietojumprogrammas dažādās jomās. Zondes tipa ultrasonication ir ļoti uzticama izkliedēšanas tehnika, lai ražotu stabilus CNT nanosuspensijas polimēros.
Efektīva un stabila CNT dispersija polimēros ultraskaņas apstrādes dēļ
Oglekļa nanocaurulītes (CNT) bieži tiek izkliedētas silīcija eļļās dažādiem lietojumiem to unikālo īpašību dēļ. CNT dispersija silīcija eļļās var uzlabot iegūto materiālu mehāniskās, termiskās un elektriskās īpašības. Viens no šādiem pielietojumiem ir CNT dopētu polimēru izgatavošana vadošām 3D printējamām tintēm, piemēram, valkājamu taustes sensoru, pacientam specifisku audu reģenerācijas sastatņu un elastīgu EKG un EEG elektrodu bioloģiskai ražošanai.
Turklāt silīcija eļļās disperģētos CNT var izmantot kā vadošas tintes elektroniskās ierīcēs, piemēram, elastīgos displejos un sensoros. CNT darbojas kā vadoši ceļi, kas ļauj plūst elektriskajai strāvai.
Rūpnieciskā jaudas ultraskaņas sistēma rūpnieciskai inline dispersijai: Augstas veiktspējas ultrasonikatori ir uzticamas un ļoti efektīvas inline sajaukšanas sistēmas nanodispersiju, piemēram, CNT, ražošanai polimēros.
Ultraskaņas CNT / polimēra dispersijas priekšrocības
Ultrasonication ir ļoti efektīva izkliedēšanas tehnika, kurai ir vairākas priekšrocības. Oglekļa nanocaurules (CNT) ultraskaņas izkliedēšanas priekšrocības polimēros ietver:
Ultraskaņas rūpnieciskā sistēma inline izšķīdināšanas procesiem, piemēram, oglekļa nanocaurules vienmērīga dispersija polimēru preparātos.
Vispārējais protokols CNT/PDMS kompozītu ultraskaņas ražošanai
Ultrasonication tiek izmantots daudzu nano izmēra materiālu dispersijai polimēros. Īpašs un bieži izmantots pielietojums ir oglekļa nanocaurules (CNT) dispersija dimetilpolisiloksānā (PDMS), izmantojot zondes tipa ultraskaņu. Lai izkliedētu CNT PDMS matricā, jaudas ultraskaņa un no tās izrietošie akustiskās kavitācijas efekti tiek izmantoti, lai atdalītu nanocaurules un vienmērīgi sajauktu tās nanosuspensijā. Zondes tipa ultraskaņas apstrāde ir spēcīga metode CNT izkliedēšanai, jo tā spēj radīt intensīvus kavitācijas spēkus, kas var efektīvi sadalīt un izkliedēt aglomerētos CNT.
Ultraskaņas izkliedēšana ir vienkāršs apstrādes solis, kam nav nepieciešama īpaša iepriekšēja vai pēcapstrāde. Ultraskaņas iekārta pati par sevi ir droša un viegli lietojama.
Dispersijas process, izmantojot zondes tipa ultraskaņu, parasti ietver šādas darbības:
- CNT-PDMS maisījuma sagatavošana: PDMS matricai pievieno iepriekš noteiktu CNT daudzumu, un tos iepriekš sajauc, izmantojot mehānisko maisītāju. Interesanti, ka, iepriekš izkliedējot CNT šķīdinātājā, var palielināt elektrisko vadītspēju. Vislabākos rezultātus sasniedz tetrahidrofurāns (THF), acetons vai hloroforms (sakārtots pēc labākajiem rezultātiem).
- Zondes tipa ultraskaņas apstrāde: Maisījums tiek pakļauts zondes tipa ultraskaņas apstrādei, izmantojot augstas intensitātes ultraskaņas zondi, kas ģenerē ultraskaņas viļņus ar frekvenci, kas parasti ir aptuveni 20 kHz. Atkarībā no tilpuma un sastāva ultraskaņas apstrāde parasti tiek veikta vairākas minūtes, lai nodrošinātu pilnīgu CNT izkliedi.
- Izkliedes uzraudzība: CNT dispersiju uzrauga, izmantojot tādas metodes kā skenēšanas elektronu mikroskopija (SEM), transmisijas elektronu mikroskopija (TEM) vai UV-Vis spektroskopija. Šīs metodes var izmantot, lai vizualizētu CNT sadalījumu PDMS matricā un nodrošinātu, ka CNT ir vienmērīgi izkliedētas.
Kopumā zondes tipa ultraskaņas apstrāde ir spēcīga metode CNT izkliedēšanai polimēros, piemēram, PDMS, jo tā spēj radīt intensīvus kavitācijas spēkus, kas var efektīvi sadalīt un izkliedēt aglomerētus CNT.
CNT / polimēru kompozītu ultraskaņas ražošanas gadījumu izpēte
Nanocaurules un citu oglekļa bāzes nanomateriālu dispersija, izmantojot zondes tipa ultrasonikāciju, ir plaši pētīta un pēc tam ieviesta rūpnieciskajā ražošanā. Zemāk mēs piedāvājam dažus pētījumus, kas parāda ultraskaņas nanocaurules dispersijas izcilo efektivitāti.
CNT ultraskaņas dispersija PDMS valkājamiem sensoriem
(2022) salīdzināja trīs ruļļu frēzēšanu un ultraskaņu, lai iegūtu CNT dispersijas efektivitāti. Nanodaļiņu dispersijas procedūras analīze polimēra matricā liecina, ka ultrasonication tehnika nodrošina augstāku elektrisko jutību salīdzinājumā ar trīsruļļu frēzēšanu, jo kavitācijas spēku izraisītā CNT sadalījuma homogenitāte ir augstāka. Pārbaudot dažādas CNT slodzes, tika konstatēts, ka CNT-PDMS sistēmas perkolācijas slieksnis, tas ir, kritiskais CNT saturs, kurā tas kļūst elektriski vadošs, ir 0,4 masas% CNT. Daudzsienu oglekļa nanocaurules (MWCNTs) tika izkliedētas ar ultrasonikāciju, izmantojot Hielscher ultrasonicator UP400ST (skatīt attēlu pa kreisi) pie 0,5 impulsa cikliem un 50% amplitūdas 2h. Ultraskaņas izkliedēšanas ietekme ultraskaņas apstrādes laikā ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.
Pamatojoties uz šo analīzi, optimālie apstākļi valkājamo sensoru ražošanai tika izvēlēti kā 0,4 masas% CNT, izmantojot ultrasonikācijas procesu. Šajā sakarā elektriskās reakcijas analīze secīgos slodzes ciklos parādīja izstrādāto sensoru augsto izturību, bez bojājumiem 2%, 5% un 10% celmā, kas padara šos sensorus uzticamus vidēja celma uzraudzībai.
MWCNTs ultraskaņas dispersija PDMS, izmantojot ultrasonicator UP400St dažādos ultraskaņas laikos.
(Pētījums un attēls: ©del Bosque et al., 2022)
Augstas veiktspējas ultraskaņas izkliedēšanas iekārtas CNT / polimēru nanokompozītiem
Hielscher Ultrasonics ražo lieljaudas ultraskaņas zondes prasīgiem izkliedējošiem lietojumiem laboratorijā, stendā un rūpniecībā. Hielscher Ultrasonics disperģētāji nodrošina efektīvu un precīzu nanomateriālu homogenizāciju un dispersiju šķīdinātājos, polimēros un kompozītmateriālos.
Ar savu uzlaboto ultraskaņas tehnoloģiju, šie disperģētāji piedāvā ātru un vienkāršu risinājumu, lai panāktu vienmērīgu daļiņu izmēru sadalījumu, stabilas dispersijas un / vai nanodaļiņu funkcionalizāciju.
Samazinot apstrādes laiku un samazinot enerģijas patēriņu, ultraskaņas zondes izkliedētāji var uzlabot produktivitāti un samazināt darbības izmaksas uzņēmumiem dažādās nozarēs.
Hielscher ultrasonikatorus var arī pielāgot, lai tie atbilstu īpašām prasībām, ar iespējām dažādiem zondes izmēriem, pastiprinātāja ragiem, jaudas līmeņiem un plūsmas šūnām, padarot tos daudzpusīgus un pielāgojamus dažādiem nano-preparātiem un apjomiem.
Kopumā ultraskaņas zondes disperģētāji ir lielisks ieguldījums laboratorijām un nozarēm, kas vēlas optimizēt nanomateriālu apstrādes darbplūsmas un sasniegt konsekventus, uzticamus rezultātus.
Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte Ražots Vācijā
Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori droši apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori ir saderīgi ar CE un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.
Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:
| partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamie ierīces |
|---|---|---|
| 0.5 līdz 1.5mL | nav | | VialTweeter | 1 līdz 500mL | 10 līdz 200 ml / min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 0.2 līdz 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100 l | 2 līdz 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 līdz 150L | 3 līdz 15L/min | UIP6000hdT |
| nav | | 10 līdz 100 l / min | UIP16000 |
| nav | | lielāks | klasteris UIP16000 |
Sazinies ar mums! / Uzdot mums!
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.
Ultraskaņas partijas reaktors rūpnieciskai pārstrādei, piemēram, CNT un citu nanopildvielu iekļaušana polimēros 3D printējamām tintēm piedevu ražošanai.
Literatūra/atsauces
- 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 ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.