Formularea cu ultrasunete de compozite armate

• Compozitele prezintă proprietăți unice ale materialului, cum ar fi termostabilitatea semnificativ îmbunătățită, modulul elastic, rezistența la tracțiune, rezistența la rupere și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în fabricarea produselor multiple.
• Sonicare este dovedit pentru a produce nanocompozite de înaltă calitate cu CNT foarte dispersate, grafen etc.
• Echipamentul cu ultrasunete pentru formularea compozitelor armate este disponibil la scară industrială.

nanocompozite

Nanocompozitele excelează prin proprietățile lor mecanice, electrice, termice, optice, electrochimice și / sau catalitice.
Datorită raportului excepțional de ridicat dintre suprafață și volum în faza de armare și/sau raportului de aspect excepțional de ridicat, nanocompozitele sunt semnificativ mai performante decât compozitele convenționale. Nanoparticulele, cum ar fi siliciul sferic, foile minerale, cum ar fi grafenul exfoliat sau argila, sau nanofibrele, cum ar fi nanotuburile de carbon sau fibrele electrofilate, sunt frecvent utilizate pentru armare.
De exemplu, nanotuburile de carbon sunt adăugate pentru a îmbunătăți conductivitatea electrică și termică, nanosiliciul este utilizat pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice, termice și de rezistență la apă. Alte tipuri de nanoparticule conferă proprietăți optice îmbunătățite, proprietăți dielectrice, rezistență la căldură sau proprietăți mecanice, cum ar fi rigiditatea, rezistența și rezistența la coroziune și daune.

Exemple pentru nanocompozite formulate ultrasonically:

• nanotuburi de carbon (CNT) într-o matrice de esteri de vinil
• CNT / ceapă carbon / nanodiamante într-o matrice de nichel metal
• CNT într-o matrice de aliaj de magneziu
• CNT într-o matrice de alcool polivinilic (PVA)
• nanotub de carbon cu pereți multipli (MWCNT) într-o matrice de rășini epoxidice [utilizând anhidrida metil tetrahidroftalică (MTHPA) ca agent de întărire]
• oxid de grafen într-o matrice de poli(alcool vinilic) (PVA)
• Nanoparticule de SiC într-o matrice de magneziu
• nanosiliciu (Aerosil) într-o matrice de polistiren
• oxid magnetic de fier într-o matrice flexibilă de poliuretan (PU)
• oxid de nichel în grafit/policlorură de vinil;
• nanoparticule de titan într-o matrice de acid polilactic-co-glicolic (PLGA)
• nanohidroxiapatită într-o matrice de acid polilactic-co-glicolic (PLGA)

Dispersie cu ultrasunete

Parametrii procesului cu ultrasunete pot fi controlați exact și adaptați optim la compoziția materialului și calitatea dorită a ieșirii. Dispersia cu ultrasunete este tehnica recomandată pentru a încorpora nanoparticule, ar fi CNT sau grafen în nanocompozite. Testat de mult timp la nivel științific și implementat pe multe instalații de producție industrială, dispersia cu ultrasunete și formularea nanocompozitelor este o metodă bine stabilită. Hielscher's experiență îndelungată în prelucrarea cu ultrasunete a nano materiale asigură o consultare profundă, recomandarea unei configurații cu ultrasunete adecvate și asistență în timpul procesului de dezvoltare și optimizare.
În cea mai mare parte, nanoparticulele de armare sunt dispersate în matrice în timpul procesării. Procentul de greutate (fracția de masă) din gama de materiale nano adăugate la scara inferioară, de exemplu 0,5% până la 5%, deoarece dispersia uniformă obținută prin sonicare permite economisirea umpluturilor de armare și performanțe mai mari de armare.
O aplicație tipică a ultrasunetelor în procesul de fabricație este formularea compozitului nanoparticule-rășină. Pentru a produce ester de vinil armat CNT, sonicare este utilizat pentru a dispersa și funcționaliza CNT-uri. Acești esteri CNT-vinil se caracterizează prin proprietăți electrice și mecanice îmbunătățite.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre dispersia CNT-urilor!

grafen

Grafenul oferă proprietăți fizice excepționale, un raport de aspect ridicat și densitate scăzută. Grafenul și oxidul de grafen sunt integrate într-o matrice compozită pentru a obține polimeri ușori și de înaltă rezistență. Pentru realizarea armăturii mecanice, foile / trombocitele de grafen trebuie să fie foarte fin dispersate, deoarece foile de grafen aglomerate limitează drastic efectul de armare.
Cercetările științifice au arătat că amploarea îmbunătățirii depinde în mare măsură de gradul de dispersie al foilor de grafen din matrice. Numai grafenul dispersat omogen dă efectele dorite. Datorită hidrofobicității sale puternice și a atracției van der Waals, grafenul este predispus să se agrege și să se aglomereze în fulgi de foi monostrat cu interacțiune slabă.
În timp ce tehnicile comune de dispersie de multe ori nu poate produce omogene, dispersii de grafen nedeteriorate, ultrasonicators de mare putere produce dispersii de grafen de înaltă calitate. Hielscher ultrasonicators manipula grafen curat, oxid de grafen, și oxid de grafen redus de la concentrație scăzută la mare și de la volume mici la mari fără probleme. Un solvent utilizat în mod obișnuit este N-metil-2-pirolidonă (NMP), dar cu ultrasunete de mare putere, grafenul poate fi chiar dispersat în solvenți săraci, punct de fierbere scăzut, ar fi acetonă, cloroform, IPA și ciclohexanonă.
Click aici pentru a citi mai multe despre exfolierea în vrac a grafenului!

Nanotuburi de carbon și alte nanomateriale

Puterea cu ultrasunete este dovedit a duce la dispersii de dimensiuni fine de diferite nanomateriale, inclusiv nanotuburi de carbon (CNT), SWNTs, MWNTs, fullerene, silice (SiO₂), dioxid de titan (TiO₂), argint (Ag), oxid de zinc (ZnO), celuloză nanofibrilată și multe altele. În general, sonicare depășește dispersoarele convenționale și poate obține rezultate unice.
Pe lângă frezarea și dispersarea nanoparticulelor, rezultate excelente sunt obținute prin sinteza nanoparticulelor prin precipitare cu ultrasunete (sinteză de jos în sus). S-a observat că dimensiunea particulelor, de exemplu, de magnetit sintetizat ultrasonically, molibdat de sodiu zinc și altele, este mai mică în comparație cu cea obținută folosind metoda convențională. Dimensiunea mai mică este atribuită ratei de nucleație îmbunătățite și modelelor de amestecare mai bune datorită forfecării și turbulențelor generate de cavitația cu ultrasunete.
Click aici pentru a afla mai multe despre precipitații cu ultrasunete de jos în sus!

Funcționalizarea particulelor cu ultrasunete

Suprafața specifică a unei particule crește odată cu reducerea dimensiunii. În special în nanotehnologie, expresia caracteristicilor materialului este semnificativ mărită de suprafața mărită a particulei. Suprafața poate fi mărită ultrasonically și modificată prin atașarea moleculelor funcționale adecvate pe suprafața particulelor. În ceea ce privește aplicarea și utilizarea nanomaterialelor, proprietățile suprafeței sunt la fel de importante ca proprietățile miezului particulelor.
Particulele ultrasonically funcționalizate sunt utilizate pe scară largă în polimeri, compozite & biocompozite, nanofluide, dispozitive asamblate, nanomedicamente etc. Prin funcționalizarea particulelor, caracteristici precum stabilitatea, rezistența & Rigiditatea, solubilitatea, polidispersia, fluorescența, magnetismul, superparamagnetismul, absorbția optică, densitatea electronică ridicată, fotoluminiscența etc. sunt îmbunătățite drastic.
Particule comune care sunt funcționalizate comercial cu Hielscher’ sistemele cu ultrasunete includ CNT-uri, SWNT-uri, MWNT-uri, grafen, grafit, silice (SiO₂), nanodiamante, magnetită (oxid de fier, Fe₃O₄), nanoparticule de argint, nanoparticule de aur, poroase & nanoparticule mezoporoase etc.
Click aici pentru a vedea notele aplicațiilor selectate pentru tratamentul cu particule cu ultrasunete!

Dispersoare cu ultrasunete

Hielscher de dispersie cu ultrasunete echipament este disponibil pentru laborator, banc-top și producție industrială. Hielscher ultrasonicators sunt fiabile, robuste, ușor de operat și curat. Echipamentul este proiectat pentru funcționare 24/7 în condiții grele. Sistemele cu ultrasunete pot fi utilizate pentru prelucrarea în serie și în linie – flexibil și ușor adaptabil la procesul și cerințele dvs.

Lotul cu ultrasunete și capacitățile inline