Uniform dispersate CNTs prin ultrasonication
Pentru a exploata funcționalitățile excepționale ale nanotuburile de carbon (CNTs), acestea trebuie să fie dispersate omogen.
Dispersiile cu ultrasunete sunt cel mai comun instrument pentru a distribui CNTs în suspensii apoase și pe bază de solvenți.
Tehnologia cu ultrasunete dispersarea creează suficient de mare de energie de forfecare pentru a realiza o separare completă a CNTs fără a le deteriora.
Cu ultrasunete de dispersie a nanotuburilor de carbon
Nanotuburile de carbon (CNTs) au un raport de aspect foarte ridicat și prezintă o densitate scăzută, precum și o suprafață enormă (câteva sute m2/g), care le oferă proprietăți unice, ar fi rezistența la tracțiune foarte mare, rigiditatea și tenacitatea și o conductivitate electrică și termică foarte ridicată. Datorită forțelor Van der Waals, care atrag nanotuburile de carbon unice (CnTs) între ele, CNTs aranjează în mod normal în mănunchiuri sau schelete. Aceste forțe intermoleculare de atracție se bazează pe un fenomen de stivuire π-bond între nanotuburile adiacente cunoscute sub numele de π-stivuire. Pentru a beneficia pe deplin de nanotuburile de carbon, aceste aglomerate trebuie disentangled și TNC trebuie distribuite uniform într-o dispersie omogenă. Ultrasonication intenscreează cavitație acustică în lichide. Astfel, stresul de toc local se rupe agregatele CNT și le dispersează uniform într-o suspensie omogenă. Tehnologia de dispersie cu ultrasunete creează o energie de forfecare suficient de mare pentru a obține o separare completă a CnTs fără a le deteriora. Chiar și pentru sonicare swnts sensibile este aplicat cu succes pentru a le disentangle individual. Ultrasonication oferă doar un nivel suficient de stres pentru a separa agregate SWNT fără a provoca fractura de mult la nanotuburi individuale (Huang, Terentjev 2012).
- CNTs cu o singură dispersie
- Distribuție omogenă
- Eficiență ridicată de dispersie
- Încărcările de înaltă CNT
- Nici o degradare CNT
- procesare rapidă
- un control precis al procesului
UIP2000hdT – 2kW ultrasonicator puternic pentru dispersii CNT
Sisteme cu ultrasunete de înaltă performanță pentru dispersii CNT
Hielscher Ultrasonics furnizează echipamente ultrasonice puternice și fiabile pentru dispersia eficientă a CNTs. Fie că aveți nevoie pentru a pregăti mici mostre CNT pentru analiză și R&D sau trebuie să fabrice loturi industriale mari de dispersii în vrac, gama de produse Hielscher oferă sistemul ideal cu ultrasunete pentru cerințele dumneavoastră. Din 50W ultrasonicators pentru laborator până la 16kW unități industriale cu ultrasunete pentru fabricarea comercială, Hielscher Ultrasonics te-a acoperit.
Pentru a produce dispersii nanotube de carbon de înaltă calitate, parametrii procesului trebuie să fie bine controlați. Amplitudinea, temperatura, presiunea și timpul de retenție sunt parametrii cei mai critici pentru o distribuție CNT uniformă. Hielscher ultrasonicators nu numai permite controlul precis al fiecărui parametru, toți parametrii de proces sunt înregistrate automat pe cardul SD integrat al sistemelor cu ultrasunete digitale Hielscher lui. Protocolul fiecărui proces de sonicare ajută la asigurarea rezultatelor reproductibile și a calității consecvente. Prin intermediul controlului browser-ului de la distanță utilizatorul poate opera și monitoriza dispozitivul cu ultrasunete, fără a fi pe locația sistemului cu ultrasunete.
Deoarece nanotuburile cu un singur zid de carbon (SWNTs) și nanotuburile de carbon cu pereți multipli (MWNTs), precum și mediul APOS sau solvent selectat necesită intensități specifice de procesare, amplitudinea cu ultrasunete este un factor cheie atunci când vine vorba de produsul final. Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot livra foarte mare, precum și amplitudini foarte ușoare. Stabiliți amplitudinea ideală pentru cerințele dumneavoastră de proces. Chiar și amplitudini de până la 200 μm poate fi ușor rula în mod continuu în 24/7 operațiune. Pentru amplitudini chiar mai mari, sunt disponibile sonotrodes cu ultrasunete personalizate. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite pentru 24/7 funcționarea la grele și în medii solicitante.
Clienții noștri sunt mulțumiți de robustețea remarcabilă și fiabilitatea sistemelor Hielscher ultrasonic lui. Instalarea în domenii de aplicații grele, medii solicitante și 24/7 operațiune asigură o procesare eficientă și economică. Intensificare proces cu ultrasunete reduce timpul de procesare și obține rezultate mai bune, adică mai mare calitate, randamente mai mari, produse inovatoare.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:
| volum lot | Debit | Aparate recomandate |
|---|---|---|
| 0.5 1,5ml | N / A. | VialTweeter |
| 1 la 500mL | 10 până la 200 ml / min | UP100H |
| 10 la 2000ml | 20 până la 400ml / min | Uf200 ः t. UP400St |
| 0.1 la 20L | 0.2 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
| N / A. | 10 la 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!
Procesoare cu ultrasunete de mare putere de la laborator la pilot și scară industrială.
Literatură / Referințe
- 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.
Ce trebuie să știți
nanotuburi de carbon
Nanotuburile de carbon (CNTs) fac parte dintr-o clasă specială de materiale de carbon unidimensionale, care prezintă proprietăți mecanice, electrice, termice și optice excepționale. Ele sunt o componentă majoră utilizată în dezvoltarea și producția de nanomateriale avansate, ar fi nano-compozite, polimeri întăriți etc. și sunt, prin urmare, utilizați în tehnologiile ultramoderne. CNTs expune o rezistență foarte mare la tracțiune, proprietăți superioare de transfer termic, lacune cu bandă redusă și stabilitate chimică și fizică optimă, ceea ce face ca nanotuburile să fie un aditiv promițător pentru materiale multiple.
În funcție de structura lor, CNTS se disting în nanotuburi de carbon cu un singur pereți (SWNTs), nanotuburi de carbon cu pereți dubli (DWCNTs) și nanotuburi de carbon cu pereți multipli (MWNTs).
SWNTs sunt goale, tuburi cilindrice lungi realizate dintr-un perete de carbon un atom-gros. Foaia atomică de cărbune este amenajat într-o zăbrele de fagure. Deseori, ele sunt conceptual în comparație cu laminate-up foi de un singur strat de grafit sau graphene.
DWCNTs sunt compuse din două nanotuburi cu un singur perete, cu unul imbricate în cealaltă.
MWNTs sunt o formă CNT, în cazul în care mai multe nanotuburi cu un singur zid de carbon sunt imbricate în interiorul unul de altul. Deoarece diametrul lor variază între 3 – 30 nm și deoarece acestea pot crește mai multe cm lungime, raportul lor de aspect poate varia între 10 și 10.000.000. Comparativ cu nanofibers de carbon, MWNTs au o structură de perete diferite, un diametru exterior mai mic, și un interior gol. Utilizate în mod curent industrial disponibile tastat de MWNTs sunt, de exemplu, baytubes® C150P, nanocyl® NC7000, Arkema graphistrlungimi® C100, și de CNT-MW.
Sinteza CNTs: CNTs pot fi produse prin metoda de sinteză pe bază de plasmă sau metoda de evaporare cu arc de descărcare, metoda de ablație cu laser, procesul de sinteză termică, depunerea chimică a vaporilor (CVD) sau depunerea de vapori chimici îmbunătățită cu plasmă.
Functionalizarea CNTs: Pentru a îmbunătăți caracteristicile nanotuburile de carbon și a le face astfel mai potrivite pentru o aplicație specifică, CNTs sunt adesea functionalizate, de exemplu, prin adăugarea de acid carboxilic (-COOH) sau hidroxyl (-OH) grupuri.
Aditivi Dispersing CNT
Câțiva solvenți, ar fi super acizii, lichidele ionice și N-ciclohexil-2-pirolidina, sunt capabili să pregătească dispersii relativ mari de TNC, în timp ce cei mai comuni solvenți pentru nanotuburi, ar fi N-metil-2-pirolidonă (NMP); dimetilformamidă (DMF) și 1,2-dicrolbenzen, pot dispersa nanotuburile numai la concentrații foarte mici (de exemplu, de obicei <0.02% din TNC cu un singur perete). Cele mai frecvente agenți de dispersie sunt polivinilpirolidona (PVP), Sulfonat de benzen de sodiu (SDBS), Triton 100 sau sulfonat de dodel sulfonat de sodiu (SDS).
Cresols sunt un grup de produse chimice industriale, care pot procesa CnTs la concentrații de până la zeci de greutate la sută, rezultând într-o tranziție continuă de la dispersii diluate, paste groase, și geluri de sine stătătoare la o stare fără precedent playdough-ca, ca Încărcarea CNT crește. Aceste stări prezintă proprietăți reologice și vâscoelastice asemănătoare polimerilor, care nu pot fi atinse cu alți solvenți comuni, sugerând că nanotuburile sunt într-adevăr dezagregate și dispersate fin în cresols. Cresolii pot fi îndepărtați după prelucrare prin încălzire sau spălare, fără a modifica suprafața TNC. [Chiou et al. 2018]
Aplicatii de dispersii CNT
Pentru a utiliza beneficiile CNTs, acestea trebuie să fie dispersate într-un lichid, ar fi un polimer, CNTs dispersate uniform sunt utilizate pentru fabricarea de materiale plastice conductoare, display-uri cu cristale lichide, diode organice emițătoare de lumină, ecrane tactile, ecrane flexibile, celule solare , cerneluri conductoare, materiale de control static, inclusiv filme, spume, fibre și țesături, Acoperiri polimerice și adezivi, compozite polimerice de înaltă performanță cu rezistență mecanică excepțională și tenacitate, fibre compozite polimer/CNT, precum și materiale ușoare și antistatice.