Hielscher Echografietechniek

Uniform verspreide CNT's door middel van ultrasone trillingen

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

Ultrasone dispersie van koolstofnanotubes

Krachtige sonificatie met een ultrasoonapparaat van het sonde-type. (Klik om te vergroten!)Koolstofnanobuizen (CNT's) hebben een zeer hoge hoogte-breedteverhouding 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 hoge elektrische en thermische geleidbaarheid. Door de krachten van Van der Waals, die de enkelvoudige koolstofnanobuizen (CNT's) naar elkaar toe trekken, schikken CNT's zich normaal gesproken in bundels of strengen. Deze intermoleculaire aantrekkingskrachten zijn gebaseerd op een π-bindingsstapeling tussen aangrenzende nanobuizen, ook wel π-stapeling genoemd. Om ten volle profijt te trekken van koolstofnanobuizen moeten deze agglomeraten worden ontward en moeten de CNT's gelijkmatig worden verdeeld in een homogene dispersie. Intensieve ultrasoonisatie zorgt voor akoestische cavitatie in vloeistoffen. De daardoor gegenereerde lokale schuifspanning breekt CNT-aggregaten en verspreidt ze gelijkmatig in een homogene suspensie. De ultrasone dispergerende technologie creëert voldoende hoge afschuifenergie om een volledige scheiding van CNT's te bereiken zonder ze te beschadigen. Zelfs voor de gevoelige SWNT's wordt de sonificatie met succes toegepast om ze individueel te ontrafelen. Ultrasoon geluid levert net voldoende spanning op om de SWNT-aggregaten te scheiden zonder veel breuk te veroorzaken in de afzonderlijke nanobuizen (Huang, Terentjev 2012).

Voordelen van ultrasone CNT-dispersie

  • Enkelvoudig verspreide CNT's
  • Homogene verdeling
  • Hoge dispersie-efficiëntie
  • Hoge CNT-belastingen
  • Geen CNT degradatie
  • snelle afhandeling
  • nauwkeurige procesbesturing
UIP2000hdT - 2kW ultrasoonapparaat voor koolstofnanobuisjes-dispersies.

UIP2000hdT – 2kW krachtige ultrasone geluiddemper voor CNT-dispersies

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Hoogwaardige ultrasone systemen voor CNT-dispersies met hoge prestaties

Hielscher Ultrasonics levert krachtige en betrouwbare ultrasone apparatuur voor de efficiënte dispersie van CNT's. Of u nu kleine CNT-monsters moet voorbereiden voor analyse en R&D of u moet grote industriële partijen bulkdispersies produceren, biedt Hielscher's productassortiment het ideale ultrasone systeem voor uw behoeften. Van 50W ultrasoonapparatuur van 50W voor laboratoria tot 16 kW industriële ultrasone eenheden voor industrieel gebruik voor commerciële productie, Hielscher Ultrasonics heeft u gedekt.
Om hoogwaardige koolstofnanobuizendispersies te produceren, moeten de procesparameters goed gecontroleerd worden. Amplitude, temperatuur, druk en retentietijd zijn de meest kritische parameters voor een gelijkmatige CNT-verdeling. Hielscher's ultrasoonapparatuur maakt niet alleen een nauwkeurige regeling van elke parameter mogelijk, alle procesparameters worden automatisch geregistreerd op de geïntegreerde SD-kaart van Hielschers digitale ultrasone systemen. Het protocol van elk geluidsproces draagt bij aan reproduceerbare resultaten en consistente kwaliteit. Met behulp van een browser op afstand kan de gebruiker het ultrasoon apparaat bedienen en controleren zonder dat hij zich op de locatie van het ultrasoon systeem bevindt.
Aangezien enkelwandige koolstofnanobuizen (SWNT's) en meerwandige koolstofnanobuizen (MWNT's), evenals het gekozen waterige of oplosmiddelhoudende medium specifieke verwerkingsintensiteiten vereisen, is de ultrasone amplitude een belangrijke factor bij het eindproduct. Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processoren kunnen zowel zeer hoge als zeer milde amplitudes leveren. Stel de ideale amplitude vast voor uw procesvereisten. Zelfs amplitudes tot 200µm kunnen eenvoudig en onafgebroken worden gebruikt in 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24 uur per dag, 7 dagen per week, 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen mogelijk.
Onze klanten zijn tevreden over de uitstekende robuustheid en betrouwbaarheid van de systemen van Hielscher Ultrasonic. De installatie in zware toepassingen, veeleisende omgevingen en 24 uur per dag, 7 dagen per week en 7 dagen per week zorgt voor een efficiënte en economische verwerking. Ultrasone procesintensivering verkort de verwerkingstijd en levert betere resultaten op, d.w.z. hogere kwaliteit, hogere opbrengsten en innovatieve producten.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
00,5 tot 1,5 ml na VialTweeter
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier als u aanvullende informatie wilt over ultrasone homogenisatie. We zullen u graag een ultrasoon systeem aanbieden dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze Privacybeleid.


Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasoonapparatuur voor sonochemische toepassingen.

Krachtige ultrasone processoren van laboratorium tot piloot en industriële schaal.

Literatuur / Referenties

  • Biver T.; Criscitiello F.; Di Francesco F.; Minichino M.; Swager T.; Pucci A. (2015): MWCNT/Perylene bisimide Water Dispersions for Miniaturized Temperature Sensors. RSC Advances 5: 2015. 65023–65029.
  • Chiou K.; Byun S.; Kim J.; Huang J. (2018): Additive-free carbon nanotube dispersions, pastes, gels, and doughs in cresols. PNAS Vol. 115, No. 22, 2018. 5703–5708.
  • Huang, Y.Y:; Terentjev E.M. (2012): Dispersion of Carbon Nanotubes: Mixing, Sonication, Stabilization, and Composite Properties. Polymers 2012, 4, 275-295.
  • Krause B.; Mende M.; Petzold G.; Pötschke P. (2010): Characterization on carbon nanotubes’ dispersability using centrifugal sedimentation analysis in aqueous surfactant dispersions. Conference paper ANTEC 2010, Orlando, USA, May 16-20 2010.
  • Paredes J.I.; Burghard M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length. Langmuir 2004, 20, 5149-5152.
  • Santos A.; Amorim L.; Nunes J.P.; Rocha L.A.; Ferreira Silva A.; Viana J.C. (2019): A Comparative Study between Knocked-Down Aligned Carbon Nanotubes and Buckypaper-Based Strain Sensors. Materials 2019, 12, 2013.
  • Szelag M. (2017): Mechano-Physical Properties and Microstructure of Carbon Nanotube Reinforced Cement Paste after Thermal Load. Nanomaterials 7(9), 2017. 267.



Feiten die de moeite waard zijn om te weten

koolstof nanobuisjes

Koolstofnanobuizen (CNT's) behoren tot een speciale klasse van eendimensionale koolstofmaterialen, die uitzonderlijke mechanische, elektrische, thermische en optische eigenschappen vertonen. Ze zijn een belangrijk onderdeel dat gebruikt wordt bij de ontwikkeling en productie van geavanceerde nanomaterialen zoals nanocomposieten, versterkte polymeren, enz. en worden daarom gebruikt in de modernste technologieën. CNT's stellen een zeer hoge treksterkte, superieure thermische overdrachtseigenschappen, lage bandbreedte en optimale chemische en fysische stabiliteit bloot, wat van nanobuizen een veelbelovend additief maakt voor spruitstukmaterialen.
Afhankelijk van hun structuur worden CNTS onderscheiden in enkelwandige koolstofnanobuizen (SWNT's), dubbelwandige koolstofnanobuizen (DWCNT's) en meerwandige koolstofnanobuizen (MWNT's).
SWNT's zijn holle, lange cilindrische buizen die gemaakt zijn van een één atoomdikke koolstofwand. Het atoomblad van de koolstof wordt in een honingraatrooster geplaatst. Vaak worden ze conceptueel vergeleken met opgerolde platen van eenlaags grafiet of grafeen.
DWCNT's bestaan uit twee enkelwandige nanobuizen, waarvan de ene in de andere is genesteld.
MWNT's zijn een CNT-vorm, waarbij meerdere enkelwandige koolstofnanobuizen in elkaar zijn genesteld. Aangezien hun diameter varieert tussen 3-30 nm en ze enkele cm lang kunnen worden, kan hun hoogte-breedteverhouding variëren tussen de 10 en 10 miljoen. Vergeleken met koolstofnan-vezels hebben MWNT's een andere wandstructuur, een kleinere buitendiameter en een holle binnenkant. Veelgebruikte industrieel beschikbare getypte MWNT's zijn bijvoorbeeld Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100, en FutureCarbon CNT-MW.
Synthese van CNT's: CNT's kunnen worden geproduceerd door middel van een op plasma gebaseerde synthesemethode of een boogontladingsverdampingsmethode, een laserablatiemethode, een thermisch syntheseproces, chemische afzetting uit de dampfase (CVD) of chemische afzetting door middel van plasmaversterking.
Functionalisering van CNT's: Om de eigenschappen van koolstofnanobuizen te verbeteren en ze daardoor beter geschikt te maken voor een specifieke toepassing, worden CNT's vaak gefunctionaliseerd, bijvoorbeeld door toevoeging van carboxylzuur (-COOH) of hydroxyl (-OH) groepen.

CNT Dispersie van additieven

Enkele oplosmiddelen zoals superzuren, ionische vloeistoffen en N-cyclohexyl-2-pyrrolidnone zijn in staat om relatief hoge concentratiedispersies van CNT's te bereiden, terwijl de meest voorkomende oplosmiddelen voor nanobuizen, zoals N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), dimethylformamide (DMF) en 1,2-dichrolobenzeen, nanobuizen slechts in zeer lage concentraties kunnen dispergeren (bijvoorbeeld meestal <0.02 wt% of single-walled CNTs). The most common dispersion agents are polyvinylpyrrolidone (PVP), Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS), Triton 100, or Sodium Dodecyl Sulfonate (SDS). Cresols are a group of industrial chemicals which can process CNTs at concentrations up to tens of weight percent, resulting in a continuous transition from dilute dispersions, thick pastes, and free-standing gels to an unprecedented playdough-like state, as the CNT loading increases. These states exhibit polymer-like rheological and viscoelastic properties, which are not attainable with other common solvents, suggesting that the nanotubes are indeed disaggregated and finely dispersed in cresols. Cresols can be removed after processing by heating or washing, without altering the surface of CNTs. [Chiou et al. 2018]

Toepassingen van CNT-dispersies

Om de voordelen van CNT's te gebruiken, moeten ze worden gedispergeerd in een vloeistof zoals polymeren. Gelijkmatig gedispergeerde CNT's worden gebruikt voor de productie van geleidende kunststoffen, LCD-displays, organische lichtuitstralende diodes, aanraakschermen, flexibele schermen, flexibele displays, zonnecellen, geleidende inkten, statische controlematerialen, met inbegrip van folies, schuimen, vezels en stoffen, polymeercoatings en kleefstoffen, hoogwaardige polymeercomposieten met een uitzonderlijke mechanische sterkte en taaiheid, polymeer/CNT-composietvezels en lichte en antistatische materialen.