Hielscher tecnologia de ultra-som

Formulação de ultra-sons de compósitos reforçados

  • Compostos mostram propriedades materiais únicas, tais como termo-estabilidade significativamente melhorada, módulo de elasticidade, resistência à tracção, resistência à fractura e, por conseguinte, são amplamente utilizados na fabricação de produtos múltiplos.
  • Sonicação é comprovada para produzir nanocompósitos de alta qualidade com nanotubos de carbono altamente dispersos, o grafeno etc.
  • equipamento de ultra-som para a formulação de compósitos reforçados está disponível à escala industrial.

 

nanocompósitos

Nanocompósitos sobressair por sua mecânica, eléctrica, térmica, óptica, electroquímica, e / ou propriedades catalíticas.
Devido à sua superfície excepcionalmente elevada à relação do volume da fase de reforço e / ou a sua proporção excepcionalmente elevada, nanocompósitos são significativamente mais eficaz do que os compósitos convencionais. nano partículas tais como sílica esférica, folhas de minerais, tais como grafeno esfoliada ou argila, ou fibras nano, tais como nanotubos de carbono ou fibras electrospun são frequentemente utilizados para o reforço.
Por exemplo, os nanotubos de carbono são adicionados para melhorar a condutividade eléctrica e térmica, sílica nano é usado para melhorar as propriedades mecânicas, térmicas e de resistência à água. Outros tipos de nanoparticulados dar propriedades melhoradas ópticas, propriedades dielétricas, resistência ao calor ou propriedades mecânicas tais como a rigidez, força e resistência à corrosão e danos.

Exemplos de nanocompósitos de ultra-sons: formulados

  • nanotubos de carbono (CNT) em uma matriz de éster vinil
  • cebolas nanotubos de carbono / carbono / diamantes nano em uma matriz de metal de níquel
  • Nanotubos de carbono, numa matriz de liga de magnésio
  • Nanotubos de carbono em um álcool polivinílico (PVA) da matriz
  • multicamadas de nanotubos de carbono (MWCNT) em uma matriz de resina epoxi (usando anidrido tetra-hidroftálico de metilo (MTHPA) como agente de cura)
  • óxido de grafeno em um (álcool vinílico) poli (PVA) da matriz
  • SiC nanopartículas numa matriz de magnésio
  • nano sílica (Aerosil) em uma matriz de poliestireno
  • óxido de ferro magnético, num poliuretano flexível (PU) da matriz
  • óxido de níquel numa grafite / poli (cloreto de vinilo)
  • nanopartículas de óxido de titânio em uma matriz de poli-láctico-co-glicólico (PLGA)
  • hidroxiapatite nano numa matriz de poli-láctico-co-glicólico (PLGA)

Ultrasonic dispersão

Os parâmetros do processo ultra-sônico podem ser exatamente controlados e adaptados otimamente à composição do material e à qualidade de saída desejada. A dispersão ultra-sônica é a técnica recomendada para incorporar nanopartículas como a CNT ou o grafeno em nanocompositos. Longamente testado em nível científico e implementado em muitas plantas de produção industrial, a dispersão ultra-sônica e formulação de nanocompósitos é um método bem estabelecido. A longa experiência da Hielscher no processamento ultra-sônico de nano materiais garante uma consultoria profunda, a recomendação de uma instalação e assistência de ultra-som adequada durante o desenvolvimento e otimização de processos.
Na maior parte, as partículas nano de reforço são dispersos na matriz durante o processamento. A percentagem em peso (fracção de massa) da faixa de nano-material adicionado na escala mais baixa, por exemplo 0,5% a 5%, uma vez que a dispersão uniforme conseguida por ultra-sons permite salvar as cargas de reforço e um desempenho mais elevado reforço.
Uma aplicação típica de ultra-sons no fabrico é a formulação do composto nanoparticulado-resina. Para produzir éster de vinilo reforçado com CNT, ultra-sons é usado para dispersar e funcionalizar os nanotubos de carbono. Estes éster CNT-vinil são caracterizados por propriedades eléctricas e mecânicas melhoradas.
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partículas inorgânicas pode ser funcionalizada por ultra-sons

nanopartícula Ultrassonicamente funcionalizado

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Grafeno

Grafeno oferece propriedades físicas excepcionais, uma relação de aspecto alta e baixa densidade. Grafeno e óxido de grafeno são integradas numa matriz de compósito, a fim de se obter polímeros leveza, altas. Para conseguir o reforço mecânico, as folhas de grafeno / plaquetas devem ser muito finas dispersas, por folhas de grafeno aglomerados limitar o efeito de reforço drasticamente.
A investigação científica tem mostrado que a magnitude da melhoria é principalmente dependente do grau de dispersão das folhas de grafeno na matriz. grafeno Só homogeneamente dispersos dá os efeitos desejados. Devido à sua forte hidrofobia e atracção de van der Waals, grafeno é propenso a agregar e aglomerar-se em flocos de fracamente interagindo folhas monolayered.
Embora as técnicas de dispersão comum muitas vezes não é possível produzir dispersões homogéneas, grafeno não danificadas, ultrasonicators de alta potência produzir dispersões grafeno de alta qualidade. ultrasonicators da Hielscher lidar com grafeno intocada, óxido de grafeno, e óxido de grafeno reduzido de baixa a alta concentração e de pequenas a grandes volumes hasslefree. Um solvente utilizado é comum N-metil-2-pirrolidona (NMP), mas com ultra-sons de alta potência, grafeno podem ser ainda dispersos em solventes pobres ponto, baixo ponto de ebulição, tais como acetona, clorofórmio, o IPA, e ciclo-hexanona.
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Nanotubos de Carbono e Outros Materiais Nano

ultra-sons de energia é provado resultar em dispersões de tamanho fino de vários materiais incluindo nano nanotubos de carbono (CNT), nanotubos de carbono, fulerenos, NTCM, sílica (SiO2), Dióxido de titânio (TiO2), Prata (Ag), óxido de zinco (ZnO), celulose nanofibrillated e muitos outros. Em geral, sonicação supera dispersores convencionais e pode alcançar resultados únicos.
Além moagem e nano partículas dispersantes, excelentes resultados são obtidos através da síntese de nano partículas através de precipitação com ultra-sons (síntese de baixo para cima). Tem sido observado que o tamanho de partícula, por exemplo magnetite de ultra-sons sintetizados, molibdato de zinco e sódio e outros, é inferior em comparação com a obtida utilizando o método convencional. O tamanho inferior é atribuído à velocidade de nucleação aumentada e melhores padrões de mistura devido ao cisalhamento e turbulência gerada por cavitação ultra-sónica.
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Ultrasonic funcionalização de partículas

A área de superfície específica de uma partícula aumenta com a redução de tamanho. Especialmente em nanotecnologia, a expressão das características dos materiais é significativamente aumentada pela área de superfície alargada da partícula. A área de superfície pode ser aumentada por ultra-sons e modificada anexando moléculas funcionais apropriados na superfície da partícula. Em relação à aplicação e utilização de materiais nano, as propriedades de superfície são tão importantes quanto as propriedades de partícula de núcleo.
partículas funcionalizadas por ultra-sons são amplamente utilizados em polímeros, compósitos & biocompósitos, nanofluidos, dispositivos montados, Nanomedicinas, etc. por funcionalização de partículas, as características, tais como estabilidade, resistência & rigidez, a solubilidade, a polidispersidade, fluorescência, magnetismo, superparamagnetismo, absorção óptica, elevada densidade de electrões, etc. photoluminiscence são drasticamente melhorada.
partículas comuns que são comercialmente funcionalizados com Hielscher’ sistemas de ultra-sons incude nanotubos de carbono, nanotubos de carbono, NTCM, grafeno, grafite, sílica (SiO2), Nanodiamantes, magnetite (óxido de ferro, Fe3O4), Nano partículas de prata, nano partículas de ouro, poroso & nanopartículas mesoporosos etc.
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ultra-som Dispergadores

equipamentos de dispersão ultra-sônica de Hielscher está disponível para laboratório, de bancada e produção industrial. ultrasonicators de Hielscher são confiáveis, robusto, fácil de operar e limpar. O equipamento é projetado para operação 24/7 em condições pesadas. Os sistemas de ultra-sons pode ser utilizado para processamento em lote e in-line – flexível e facilmente adaptável ao seu processo e exigências.

Batch ultra-som e Capacidades inline

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
5 para 200 ml 50 a 500 mL / min UP200Ht, UP400S
0.1 para 2L 0.25 2m3/ hr UIP1000hd, UIP2000hd
0.4 a 10L 1 a 8m3/ hr UIP4000
n / D. 4 a 30m3/ hr UIP16000
n / D. 30m acima3/ hr aglomerado de UIP10000 ou UIP16000

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O ultrasonicator UP200S para modificação de partículas e redução de tamanho (Clique para ampliar!)

dispositivo de laboratório de ultra-sons para a funcionalização de partículas

Literatura / Referências

  • Kpole, Ska:; Bhnwse, Bika.; Fitrgri, DICS.; Gogte, Fkhri.; Khulkmi, Hrikdi.; Sonvne, Sk ः.; Pandit, Akbik (2014): “Investigação sobre o desempenho de inibição de corrosão de ultra-sons preparado molibdato de zinco e sódio nanopigmento de revestimento de epóxi-poliamida de duas embalagens. Interfaces compostas 21/9, 2015. 833-852.
  • Nikje, M.M.A .; Moghaddam, s.t .; Noruzian, M. (2016): Preparação de novos nanocompósitos de espuma de poliuretano magnéticos utilizando nanopartículas de núcleo-revestimento. Polímeros no.4 vol.26, 2016.
  • Tolasz, J .; Stengl, V .; Ecorchard, P. (2014): A Preparação de Material Compósito de Grafeno óxido-poliestireno. 3ª Conferência Internacional sobre Meio Ambiente, Química e Biologia. IPCBEE vol.78 de 2014.


Fatos, vale a pena conhecer

Sobre Materiais Compósitos

Os materiais compósitos (também conhecidos como material de composição) são descritos como um material feito a partir de dois ou mais componentes que são caracterizados pela significativamente diferentes propriedades físicas ou químicas. Quando esses materiais constituintes são combinados, um material novo – o chamado compósito – é produzido, o qual apresenta características diferentes a partir dos componentes individuais. Os componentes individuais permanecem separadas e distintas no interior da estrutura acabada.
O novo material tem melhores propriedades, por exemplo ela é mais forte, mais leve, mais resistente ou menos caro em comparação com os materiais convencionais. Melhorias de nanocompósitos variar desde mecânico, eléctrico / condutora, térmica, óptica, electroquímica de propriedades catalíticas.

materiais compósitos engenharia típicos incluem:

  • bio-compósitos
  • plásticos reforçados, tais como polímero reforçado com fibras
  • compósitos de metal
  • compósitos cerâmicos (matriz e matriz de metal compósitos de cerâmica)

Os materiais compósitos são geralmente utilizados para a construção e estruturação e materiais, tais como cascos de barcos, bancadas, carrocerias, banheiras, tanques de armazenamento, granito imitação e pias de mármore cultivadas, bem como em naves espaciais e aeronaves.

Compósitos podem também usar fibras de metal de reforço de outros metais, como no metal compósitos de matriz (MMC) ou compósitos de matriz de cerâmica (CMC), que inclui óssea (hidroxiapatite reforçado com fibras de colagénio), cermet (cerâmica e metal) e concreto.
matriz orgânica / compósitos cerâmicos incluem agregados de concreto de asfalto, betão polimérico, mastique, híbrido rolo mastique, compósito dentário, espuma sintáctica e madrepérola.

Sobre Efeitos de ultra-som sobre as partículas

propriedades de partícula pode ser observada quando o tamanho das partículas é reduzido para um nível específico (conhecido como tamanho crítico). Quando as dimensões das partículas atinge o nível nanómetro, interacções nas interfaces de fase tornar-se largamente melhorada, o que é fundamental para melhorar as características de materiais. Desse modo, a área superficial: proporção em volume de materiais, que são utilizados para o reforço de nanocompósitos é mais significativa. Nanocompósitos oferecer vantagens tecnológicas e econômicas para quase todos os setores da indústria, incluindo aeroespacial, automotivo, eletrônico, biotecnologia, farmacêutica e de setores médicos. Uma outra grande vantagem é a sua compatibilidade ambiental.
ultra-som de energia melhora a molhabilidade e homogeneização entre a matriz e as partículas por sua intensa mistura e dispersão – gerado por cavitação ultra-sônica. Desde sonicação é o método de dispersão mais usado e mais bem sucedida quando se trata de materiais nano, sistemas ultra-sônicos da Hielscher estão instalados no laboratório, planta piloto e produção em todo o mundo.