Hielscher Ultrasonics
We bespreken graag uw proces.
Bel ons: +49 3328 437-420
Mail ons: info@hielscher.com

Uniform verspreide CNT's door ultrasoonbehandeling

Om de uitzonderlijke functionaliteiten van koolstofnanobuizen (CNT's) te benutten, moeten ze homogeen gedispergeerd zijn.
Ultrasone dispergeerders zijn het meest gebruikte instrument om CNT's te verdelen in waterige en oplosmiddelhoudende suspensies.
De ultrasone dispergeertechnologie creëert een voldoende hoge afschuifenergie om een volledige scheiding van de CNT's te bereiken zonder ze te beschadigen.

Ultrasoon dispergeren van koolstofnanobuizen

Krachtige sonicatie met een probe-type ultrasoonapparaat. (Klik om te vergroten!)Koolstofnanobuizen (CNT's) hebben een zeer hoge aspectverhouding en vertonen een lage dichtheid en een enorm oppervlak (enkele honderden m2/g), waardoor ze unieke eigenschappen hebben zoals een zeer hoge treksterkte, stijfheid en taaiheid en een zeer hoog elektrisch en thermisch geleidingsvermogen. Door Van der Waals krachten, die de afzonderlijke koolstofnanobuizen (CNT's) naar elkaar toe trekken, rangschikken CNT's zich normaal in bundels of strengen. Deze intermoleculaire aantrekkingskrachten zijn gebaseerd op een fenomeen van π-bindingstapeling tussen aangrenzende nanobuisjes, bekend als π-stapeling. Om het volledige voordeel uit koolstofnanobuizen te halen, moeten deze agglomeraten ontward worden en moeten de CNT's gelijkmatig verdeeld worden in een homogene dispersie. Intense ultrasoonbehandeling creëert akoestische cavitatie in vloeistoffen. De daardoor opgewekte lokale schuifspanning breekt CNT-aggregaten en verspreidt ze gelijkmatig in een homogene suspensie. De ultrasone dispergeertechnologie creëert een voldoende hoge afschuifenergie om een volledige scheiding van de CNT's te bereiken zonder ze te beschadigen. Zelfs voor de gevoelige SWNT's wordt ultrasone dispersie succesvol toegepast om ze afzonderlijk te ontwarren. Ultrasoon levert net voldoende spanning om de SWNT-aggregaten te scheiden zonder veel breuk aan individuele nanobuisjes te veroorzaken (Huang, Terentjev 2012).

Voordelen van ultrasone CNT-dispersie

  • Enkele verspreide CNT's
  • Homogene verdeling
  • Hoge dispersie-efficiëntie
  • Hoge CNT-belasting
  • Geen CNT-degradatie
  • Snelle verwerking
  • nauwkeurige procesbesturing
Ultrasoon gesynthetiseerde nanovloeistoffen zijn efficiënte koelmiddelen en warmtewisselaarvloeistoffen. Thermogeleidende nanomaterialen verhogen de warmteoverdracht en warmteafvoercapaciteit aanzienlijk. Sonificatie is een gevestigde waarde voor de synthese en functionalisatie van thermogeleidende nanodeeltjes en de productie van stabiele, hoogwaardige nanovloeistoffen voor koeltoepassingen.

Ultrasoon dispergeren van koolstofnanobuizen (CNT) in polyethyleenglycol (PEG)

Video miniatuur

UIP2000hdT - 2kW ultrasoonapparaat voor koolstofnanobuisdispersies.

UIP2000hdT – 2kW krachtige ultrasoon voor CNT-dispersies

Informatieaanvraag




Let op onze privacybeleid.




Ultrasone systemen met hoge prestaties voor CNT-dispersies

Hielscher Ultrasonics levert krachtige en betrouwbare ultrasone apparatuur voor de efficiënte dispersie van CNTs. Of u nu kleine CNT-monsters moet prepareren voor analyse en R&Of u moet grote industriële hoeveelheden dispersies in bulk produceren, dan biedt het Hielscher assortiment het ideale ultrasone systeem voor uw eisen. Van 50W ultrasone apparaten voor lab tot 16kW industriële ultrasone eenheden voor commerciële productie, Hielscher Ultrasonics is er voor u.
Om koolstofnanobuisdispersies van hoge kwaliteit te produceren, moeten de procesparameters goed gecontroleerd worden. Amplitude, temperatuur, druk en retentietijd zijn de meest kritische parameters voor een gelijkmatige CNT-distributie. Hielscher's ultrasone systemen maken niet alleen een nauwkeurige regeling van elke parameter mogelijk, alle procesparameters worden ook automatisch geregistreerd op de geïntegreerde SD-kaart van Hielscher's digitale ultrasone systemen. Het protocol van elk sonicatieproces helpt om reproduceerbare resultaten en een consistente kwaliteit te garanderen. Via browserbesturing op afstand kan de gebruiker het ultrasone apparaat bedienen en controleren zonder op de locatie van het ultrasone systeem te zijn.
Omdat enkelwandige koolstofnanobuizen (SWNT's) en meerwandige koolstofnanobuizen (MWNT's) en het geselecteerde waterige of oplosmiddelmedium specifieke verwerkingsintensiteiten vereisen, is de ultrasone amplitude een sleutelfactor voor het eindproduct. Hielscher Ultrasoon’ Industriële ultrasone processors kunnen zowel zeer hoge als zeer lage amplitudes leveren. Bepaal de ideale amplitude voor uw procesvereisten. Zelfs amplitudes tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes verkrijgbaar. Dankzij de robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur kan deze 24/7 worden gebruikt onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.
Onze klanten zijn tevreden over de uitstekende robuustheid en betrouwbaarheid van de systemen van Hielscher Ultrasonic. De installatie op het gebied van zware toepassingen, veeleisende omgevingen en 24/7 werking zorgen voor een efficiënte en economische verwerking. Ultrasone procesintensivering verkort de verwerkingstijd en zorgt voor betere resultaten, d.w.z. hogere kwaliteit, hogere opbrengsten, innovatieve producten.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:

Batchvolume Debiet Aanbevolen apparaten
0.5 tot 1.5mL n.v.t. VialTweeter
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml/min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L/min UIP2000hdT
10 tot 100 liter 2 tot 10 l/min UIP4000hdT
n.v.t. 10 tot 100 l/min UIP16000
n.v.t. groter cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag het ons!

Meer informatie aanvragen

Gebruik het onderstaande formulier als u meer informatie wilt over ultrasoon homogeniseren. We bieden u graag een ultrasoon systeem dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze privacybeleid.




Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone apparaten voor sonochemische toepassingen.

Krachtige ultrasone processors van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.

Ultrasone dispersie van koolstofnanobuizen: De Hielscher ultrasoon UP400S (400 W) dispergeert en ontwart CNT's snel en efficiënt tot enkelvoudige nanobuisjes.

Dispergeren van koolstofnanobuizen in water met de UP400S

Video miniatuur



Literatuur / Referenties

Wetenswaardigheden

Koolstofnanobuizen

Koolstofnanobuizen (CNT's) behoren tot een speciale klasse van eendimensionale koolstofmaterialen met uitzonderlijke mechanische, elektrische, thermische en optische eigenschappen. Ze vormen een belangrijk onderdeel bij de ontwikkeling en productie van geavanceerde nanomaterialen zoals nanocomposieten, versterkte polymeren enz. en worden daarom gebruikt in de allernieuwste technologieën. CNT's hebben een zeer hoge treksterkte, superieure thermische overdrachtseigenschappen, lage bandbreedtes en een optimale chemische en fysische stabiliteit, waardoor nanobuizen een veelbelovend additief zijn voor allerlei materialen.
Afhankelijk van hun structuur worden CNTS onderscheiden in enkelwandige koolstofnanobuizen (SWNTs), dubbelwandige koolstofnanobuizen (DWCNTs) en meerwandige koolstofnanobuizen (MWNTs).
SWNT's zijn holle, lange cilindrische buizen gemaakt van een één atoom dikke koolstofwand. Het atomaire vel koolstof is gerangschikt in een honingraatrooster. Ze worden vaak vergeleken met opgerolde vellen van éénlagig grafiet of grafeen.
DWCNT's bestaan uit twee enkelwandige nanobuizen, waarbij de ene in de andere genest is.
MWNT's zijn een CNT-vorm waarbij meerdere enkelwandige koolstofnanobuizen in elkaar genest zijn. Aangezien hun diameter tussen 3-30 nm ligt en ze meerdere cm lang kunnen worden, kan hun aspectratio variëren tussen 10 en tien miljoen. Vergeleken met koolstofnanovezels hebben MWNT's een andere wandstructuur, een kleinere buitendiameter en een holle binnenkant. Veelgebruikte industrieel beschikbare types MWNT's zijn bijvoorbeeld Baytubes® C150P , Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100 en FutureCarbon CNT-MW.
Synthese van CNT's: CNT's kunnen worden geproduceerd met een plasma-gebaseerde synthesemethode of boogontlading verdampingsmethode, laser ablatie methode, thermisch syntheseproces, chemische dampdepositie (CVD) of plasma-versterkte chemische dampdepositie.
Functionalisatie van CNT's: Om de eigenschappen van koolstofnanobuizen te verbeteren en ze daardoor geschikter te maken voor een specifieke toepassing, worden CNT's vaak gefunctionaliseerd, bv. door het toevoegen van carboxylzuur- (-COOH) of hydroxylgroepen (-OH).

CNT-dispergerende additieven

Enkele oplosmiddelen zoals superzuren, ionische vloeistoffen en N-cyclohexyl-2-pyrrolidon zijn in staat om dispersies van CNT's met een relatief hoge concentratie te bereiden, terwijl de meest gebruikte oplosmiddelen voor nanobuizen, zoals N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), dimethylformamide (DMF) en 1,2-dichrolobenzeen, nanobuizen alleen bij zeer lage concentraties kunnen dispergeren (bijv. <0.02 wt% enkelwandige CNT's). De meest gebruikte dispergeermiddelen zijn polyvinylpyrrolidon (PVP), natriumdodecylbenzeensulfonaat (SDBS), Triton 100 of natriumdodecylsulfonaat (SDS).
Cresolen zijn een groep industriële chemicaliën die CNT's kunnen verwerken in concentraties tot tientallen gewichtsprocenten, wat resulteert in een continue overgang van verdunde dispersies, dikke pasta's en vrijstaande gels naar een ongekende deegachtige toestand naarmate de CNT-belasting toeneemt. Deze toestanden vertonen polymeerachtige reologische en visco-elastische eigenschappen, die niet haalbaar zijn met andere gebruikelijke oplosmiddelen, wat suggereert dat de nanobuizen inderdaad uiteenvallen en fijn gedispergeerd zijn in cresolen. Cresolen kunnen na verwerking worden verwijderd door verhitting of wassen, zonder het oppervlak van de CNT's te veranderen. [Chiou et al. 2018]

Toepassingen van CNT-dispersies

Gelijkmatig verspreide CNT's worden gebruikt voor de productie van geleidende kunststoffen, vloeibaarkristalschermen, organische lichtgevende diodes, aanraakschermen, flexibele schermen, zonnecellen, geleidende inkten, statische controlematerialen, waaronder films, schuim, vezels en weefsels, polymeercoatings en kleefstoffen, hoogwaardige polymeercomposieten met uitzonderlijke mechanische sterkte en taaiheid, polymeer/CNT-composietvezels en lichtgewicht en antistatische materialen.

We bespreken graag uw proces.

Let's get in contact.