Ультразвуковая рецептура армированных композитов

• Композиты обладают уникальными свойствами материала, такими как значительно повышенная термостабильность, модуль упругости, прочность на разрыв, прочность на разрушение, и поэтому широко используются в производстве разнообразных изделий.
• Доказано, что ультразвуковая обработка позволяет получать высококачественные нанокомпозиты с высокодисперсными УНТ, графеном и т.д.
• Ультразвуковое оборудование для рецептур армированных композитов доступно в промышленных масштабах.

нанокомпозиты

Нанокомпозиты отличаются своими механическими, электрическими, термическими, оптическими, электрохимическими и/или каталитическими свойствами.
Благодаря исключительно высокому отношению поверхности к объему армирующей фазы и/или исключительно высокому соотношению сторон, нанокомпозиты значительно более эффективны по сравнению с обычными композитами. Наночастицы, такие как сферический диоксид кремния, минеральные листы, такие как отслоенный графен или глина, или нановолокна, такие как углеродные нанотрубки или электропрядущие волокна, часто используются для армирования.
Например, углеродные нанотрубки добавляются для улучшения электро- и теплопроводности, нанокремнезем используется для улучшения механических, термических и водостойких свойств. Другие виды наночастиц обладают улучшенными оптическими свойствами, диэлектрическими свойствами, термостойкостью или механическими свойствами, такими как жесткость, прочность и устойчивость к коррозии и повреждениям.

Примеры нанокомпозитов с ультразвуковой формулой:

• углеродные нанотрубки (УНТ) в матрице из винилэфира
• УНТ / углеродный лук / наноалмазы в металлической никелевой матрице
• УНТ в матрице из магниевого сплава
• УНТ в матрице из поливинилового спирта (ПВА)
• многостенная углеродная нанотрубка (MWCNT) в матрице из эпоксидной смолы (с использованием метилтетрагидрофталевого ангидрида (MTHPA) в качестве отвердителя)
• оксид графена в матрице из поливинилового спирта (ПВА)
• Наночастицы SiC в магниевой матрице
• нанокремнезем (аэросил) в полистирольной матрице
• магнитный оксид железа в гибкой полиуретановой (ППУ) матрице
• оксид никеля в графите/поли(винилхлорид)
• наночастицы титана в матрице полимолочной ко-гликолевой кислоты (PLGA)
• наногидроксиапатит в матрице полимолочной ко-гликолевой кислоты (PLGA)

Ультразвуковая дисперсия

Параметры ультразвукового процесса можно точно контролировать и оптимально адаптировать к составу материала и желаемому качеству продукции. Ультразвуковая дисперсия является рекомендуемым методом для включения наночастиц, таких как УНТ или графен, в нанокомпозиты. Длительное время проверенное на научном уровне и внедренное на многих промышленных предприятиях, ультразвуковое диспергирование и рецептура нанокомпозитов является хорошо зарекомендовавшим себя методом. Многолетний опыт Хильшера в области ультразвуковой обработки наноматериалов обеспечивает всестороннее консультирование, рекомендации подходящей ультразвуковой установки и помощь при разработке и оптимизации процессов.
В основном, армирующие наночастицы диспергируются в матрице во время обработки. Весовой процент (массовая доля) добавляемого наноматериала находится в нижней шкале, например, от 0,5% до 5%, поскольку равномерная дисперсия, достигаемая ультразвуком, позволяет экономить армирующие наполнители и повышать эффективность армирования.
Типичным применением ультразвука в производстве является составление композитных материалов с наночастицами и смолой. Для производства винилового эфира, армированного УНТ, используется ультразвук для диспергирования и функционализации УНТ. Эти УНТ-виниловые эфиры характеризуются повышенными электрическими и механическими свойствами.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о дисперсии УНТ!

графен

Графен обладает исключительными физическими свойствами, высоким соотношением сторон и низкой плотностью. Графен и оксид графена интегрированы в композитную матрицу с целью получения легких, высокопрочных полимеров. Для достижения механического армирования графеновые листы / пластины должны быть очень мелкодисперсными, поскольку агломерированные графеновые листы резко ограничивают эффект армирования.
Научные исследования показали, что величина улучшения в основном зависит от степени дисперсии графеновых листов в матрице. Только однородно диспергированный графен дает желаемые эффекты. Благодаря своей сильной гидрофобности и ван-дер-ваальсовому притяжению, графен склонен агрегировать и агломерировать в хлопья слабо взаимодействующих однослойных листов.
В то время как обычные методы диспергирования часто не могут получить однородные, неповрежденные графеновые дисперсии, мощные ультразвуковые аппараты производят высококачественные графеновые дисперсии. Ультразвуковые аппараты Hielscher без проблем работают с нетронутым графеном, оксидом графена и восстановленным оксидом графена от низкой до высокой концентрации и от малых до больших объемов. Обычно используемым растворителем является N-метил-2-пирролидон (NMP), но при использовании ультразвука высокой мощности графен может быть диспергирован даже в слабых растворителях с низкой температурой кипения, таких как ацетон, хлороформ, IPA и циклогексанон.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о объемном отшелушивании графена!

Углеродные нанотрубки и другие наноматериалы

Доказано, что силовой ультразвук приводит к получению мелкодисперсных дисперсий различных наноматериалов, включая углеродные нанотрубки (УНТ), ОДНОСТЕННЫЕ НАНОНАНОТРУБКИ, одностенные углеродные нанонанонанонанонанотрубки, фуллерены, диоксид кремния (SiO)₂), диоксид титана (TiO₂), серебра (Ag), оксида цинка (ZnO), нанофибриллированной целлюлозы и многих других. В целом, ультразвуковая обработка превосходит обычные диспергаторы и позволяет достичь уникальных результатов.
Помимо измельчения и диспергирования наночастиц, отличные результаты достигаются за счет синтеза наночастиц с помощью ультразвукового осаждения (синтез снизу вверх). Было замечено, что размер частиц, например, ультразвуково синтезированного магнетита, молибдата цинка натрия и др., ниже по сравнению с полученным традиционным методом. Меньший размер объясняется повышенной скоростью зародышеобразования и улучшенной структурой перемешивания из-за сдвига и турбулентности, создаваемых ультразвуковой кавитацией.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковых осадках снизу вверх!

Функционализация ультразвуковых частиц

Удельная площадь поверхности частицы увеличивается с уменьшением размера. Особенно в нанотехнологиях выражение характеристик материала значительно увеличивается за счет увеличения площади поверхности частицы. Площадь поверхности может быть увеличена и изменена с помощью ультразвука путем присоединения соответствующих функциональных молекул к поверхности частицы. Что касается применения и использования наноматериалов, свойства поверхности так же важны, как и свойства ядра частиц.
Ультразвуковые функционализированные частицы широко используются в полимерах, композитах & биокомпозиты, наножидкости, сборные устройства, нанолекарства и т.д. К функционализации частиц относятся такие характеристики, как стабильность, прочность & Жесткость, растворимость, полидисперсность, флуоресценция, магнетизм, суперпарамагнетизм, оптическое поглощение, высокая плотность электронов, фотолюминесценция и т.д. значительно улучшены.
Распространенные частицы, которые коммерчески функционализируются с помощью Hielscher’ Ультразвуковые системы включают в себя УНТ, ОДНОСТЕННЫЕ НАНОТРУБКИ, МАУНТ, графен, графит, диоксид кремния (SiO₂), наноалмазы, магнетит (оксид железа, Fe₃O₄), наночастицы серебра, наночастицы золота, пористые & мезопористые наночастицы и др.
Нажмите здесь, чтобы ознакомиться с примечаниями по выбору применения ультразвуковой обработки частицами!

ультразвуковые диспергаторы

Ультразвуковое диспергирующее оборудование Hielscher доступно для лабораторного, настольного и промышленного производства. Ультразвуковые аппараты Hielscher надежны, прочны, просты в эксплуатации и уходе. Оборудование рассчитано на работу в режиме 24/7 в тяжелых условиях. Ультразвуковые системы могут использоваться для периодической и поточной обработки – Гибкость и легкость адаптации к вашему процессу и требованиям.

Ультразвуковые периодические и поточные мощности