CNT-të shpërndara në mënyrë të njëtrajtshme nga Ultrasonication
Për të shfrytëzuar funksionalitetet e jashtëzakonshme të nanotubave të karbonit (CNT), ato duhet të shpërndahen në mënyrë homogjene.
Shpërndarëset tejzanor janë mjeti më i zakonshëm për shpërndarjen e CNT-ve në pezullime ujore dhe me bazë tretës.
Teknologjia shpërndarëse tejzanor krijon energji mjaft të lartë qethëse për të arritur një ndarje të plotë të CNT-ve pa i dëmtuar ato.
Tejzanor shpërndarjen e Nanotubes karboni
Nanotubat e karbonit (CNT) kanë një raport shumë të lartë të aspektit dhe shfaqin një densitet të ulët, si dhe një sipërfaqe shumë të madhe (disa qindra m2 / g), e cila u jep atyre veti unike, siç janë forca shumë e lartë e tensionit, ngurtësia, dhe qëndrueshmëria dhe një përçueshmëri e lartë elektrike dhe termike. Për shkak të forcave Van der Waals, të cilat tërheqin njëra-tjetrën nanotubat e karbonit (CNT), CNT-të organizojnë normalisht në tufa ose skeins. Këto forca ndërmolekulare të tërheqjes bazohen në një fenomen të grumbullimit të lidhjeve π-ndërmjet nanotubave ngjitur të njohur si π-stacking. Për të nxjerrë përfitimin e plotë nga nanotubat e karbonit, këto aglomerate duhet të shpërndahen dhe CNT-të duhet të shpërndahen në mënyrë të barabartë në një shpërndarje homogjene. Ultrasonication intensiv krijon kavilje akustike në lëngje. Stresi lokal i gjeneruar në këtë mënyrë prish agregatet e CNT dhe i shpërndan ato në mënyrë uniforme në një pezullim homogjen. Teknologjia shpërndarëse tejzanor krijon energji të qethjes mjaft të lartë për të arritur një ndarje të plotë të CNT-ve pa i dëmtuar ato. Edhe për ndërhyrjet e ndjeshme SWNT aplikohet me sukses për t'i larguar ato individualisht. Ultrasonication thjesht jep një nivel të mjaftueshëm stresi për të ndarë agregatët SWNT pa shkaktuar shumë thyerje në nanotubat individualë (Huang, Terentjev 2012).
- CNT-ve të shpërndara
- Shpërndarja homogjene
- Efikasitet i lartë i shpërndarjes
- Ngarkesa të larta të CNT
- Asnjë degradim i CNT
- përpunim të shpejtë
- kontrolli i saktë i procesit
UIP2000hdT – Ultrasonicator i fuqishëm 2kW për shpërndarjet e CNT
Sisteme ultrasonike me performancë të lartë për shpërndarjet CNT
Hielscher Ultrasonics furnizon pajisje të fuqishme dhe të besueshme tejzanor për shpërndarjen efikase të CNT-ve. Nëse duhet të përgatisni mostra të vogla CNT për analiza dhe R&D ose keni për të prodhuar shumë shpërndarje të mëdha industriale, gamën e produkteve të Hielscher ofron sistemin ideal tejzanor për kërkesat tuaja. nga Ultratinguj 50W për laborator deri Njësi ultrasonike industriale 16kW për prodhim komercial, ju keni mbuluar Hielscher Ultrasonics.
Për të prodhuar shpërndarje me cilësi të lartë nanotubi karboni, parametrat e procesit duhet të kontrollohen mirë. Amplituda, temperatura, presioni dhe koha e mbajtjes janë parametrat më kritikë për një shpërndarje të barabartë të CNT. Ultrasonicators Hielscher jo vetëm që lejojnë kontrollin e saktë të secilit parametër, të gjithë parametrat e procesit regjistrohen automatikisht në kartën SD të integruar të sistemeve dixhitale tejzanor Hielscher. Protokolli i secilit proces të sonication ndihmon për të siguruar rezultate të riprodhueshme dhe cilësi të qëndrueshme. Me anë të kontrollit të largët të shfletuesit, përdoruesi mund të funksionojë dhe monitorojë pajisjen tejzanor pa qenë në vendndodhjen e sistemit tejzanor.
Meqenëse nanotubat e karbonit me një mur të vetëm (SWNT) dhe nanotubat e karbonit me shumë mure (MWNTs), si dhe mediumi i zgjedhur ujor ose tretës kërkojnë intensitete specifike të përpunimit, amplituda ultrasonik është një faktor kryesor kur bëhet fjalë për produktin përfundimtar. Hielscher tejzanor’ përpunuesit tejzanor industrialë mund të japin amplituda shumë të larta, si dhe shumë të butë. Vendosni amplituda ideale për kërkesat tuaja të procesit. Edhe amplituda deri në 200 μm mund të drejtohet lehtësisht në mënyrë të vazhdueshme në operacionin 24/7. Për amplituda edhe më të larta, janë të disponueshme Sonotrode të personalizuara tejzanor. Fortësia e pajisjeve tejzanor të Hielscher lejon funksionimin 24/7 në detyra të rënda dhe në mjedise të kërkuara.
Klientët tanë janë të kënaqur nga qëndrueshmëria dhe besueshmëria e jashtëzakonshme e sistemeve Hielscher Ultrasonic. Instalimi në fushat e aplikacioneve për detyra të rënda, mjedise kërkuese dhe operim 24/7 sigurojnë një përpunim efikas dhe ekonomik. Intensifikimi tejzanor i procesit zvogëlon kohën e përpunimit dhe arrin rezultate më të mira, d.m.th cilësi më të lartë, rendimente më të larta, produkte inovative.
Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:
| Vëllimi i Serisë | Shkalla e rrjedhjes | Devices rekomanduara |
|---|---|---|
| 05 deri në 1.5mL | na | VialTweeter |
| 1 deri 500mL | 10 deri 200mL / min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri 400mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100L | 2 deri në 10L / min | UIP4000hdT |
| na | 10 deri në 100L / min | UIP16000 |
| na | më e madhe | grup i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Pyet Na!
Procesorë tejzanor me fuqi të lartë nga laboratori në pilot dhe shkallë industriale.
Literatura / Referencat
- 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.
Fakte të vlefshme
nanotubes karboni
Nanotubat e karbonit (CNT) janë pjesë e një klase të veçantë të materialeve një dimensionale të karbonit, duke shfaqur veti të jashtëzakonshme mekanike, elektrike, termike dhe optike. Ato janë një përbërës kryesor që përdoret në zhvillimin dhe prodhimin e nanomaterialeve të avancuar si nano-kompozitat, polimere të përforcuara etj, dhe për këtë arsye përdoren në teknologjitë më të mira të artit. CNT ekspozon një forcë tërheqëse shumë të lartë, veti superiore të transferimit termik, boshllëqe me bandë të ulët dhe stabilitet optimal kimik dhe fizik, gjë që i bën nanotubat një aditiv premtues për materialet e shumëfishta.
Në varësi të strukturës së tyre, CNTS dallohen në nanotubat e karbonit me një mur (SWNT), nanotubat e karbonit me dy mure (DWCNTs) dhe nanotubat e karbonit me shumë mure (MWNTs).
SWNT janë tuba cilindrikë të uritur dhe të gjatë të bërë nga një mur karboni me një atom të trashë. Fleta atomike e karbonit është e rregulluar në një rrjetë hualli. Shpesh, ato krahasohen në mënyrë konceptuale me fletët e petëzuara të grafitit me një shtresë ose grafeni.
DWCNT-të përbëhen nga dy nanotuba me një mur të vetëm, me një të vendosur brenda tjetrit.
MWNTs janë një formë CNT, ku nanotubat e shumta të karbonit me një mur të vetëm vendosen brenda njëri-tjetrit. Meqenëse diametri i tyre varion midis 30-30 nm dhe pasi ato mund të rriten disa cm të gjata, raporti i aspektit të tyre mund të ndryshojë midis 10 dhe dhjetë milion. Në krahasim me nanofibrat e karbonit, MWNT kanë një strukturë të ndryshme murale, një diametër të vogël të jashtëm dhe një brendshme të uritur. Llojet tipike të MWNT të përdorura në mënyrë industriale janë psh Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100, dhe FutureCarbon CNT-MW.
Sinteza e CNT: CNT-të mund të prodhohen me anë të metodës së sintezës bazuar në plazma ose metodës së avullimit të shkarkimit të harkut, metodës së ablacionit me lazer, procesit të sintezës termike, depozitimit të avullit kimik (CVD) ose depozitimit të avullit kimik të rritur në plazmë.
Funksionalizimi i CNT-ve: Për të përmirësuar karakteristikat e nanotubave të karbonit dhe për t'i bërë ato më të përshtatshëm për një aplikim specifik, CNT-të shpesh funksionalizohen, p.sh. duke shtuar grupe të acidit karboksilik (-COOH) ose hidroksil (-OH).
Aditivët shpërndarës CNT
Disa tretës të tillë si super acide, lëngje jonike dhe N-cikloheksil-2-pirrolidnone janë të afta të përgatisin shpërndarje relativisht të përqendrimit të lartë të CNT, ndërsa tretësit më të zakonshëm për nanotubat, siç është N-metil-2-pirrolidoni (NMP ), dimetilformamidi (DMF) dhe 1,2-dikrolobenzeni mund të shpërndajnë nanotuba vetëm në përqendrime shumë të ulëta (p.sh., zakonisht <0.02%% të CNT-ve me një mur). Agjentët më të zakonshëm shpërndarës janë polivinilpirrolidoni (PVP), natriumi Dodecil Benzeni Sulfonat (SDBS), Triton 100, ose Sodium Dodecyl Sulfonate (SDS).
Cresols janë një grup i kimikateve industriale të cilat mund të përpunojnë CNT në përqendrime deri në dhjetëra përqind të peshës, duke rezultuar në një kalim të vazhdueshëm nga shpërndarje të holluara, paste të trasha dhe xhel me këmbë të lirë në një gjendje të paparë të ngjashme me lëpushat, pasi rritet ngarkesa e CNT . Këto gjendje shfaqin veti retologjike dhe viskelastike në formë polimer, të cilat nuk janë të arritshme me tretës të tjerë të zakonshëm, duke sugjeruar që nanotubat vërtet janë të zbërthyer dhe shpërndarë imët në cresole. Cresols mund të hiqen pas përpunimit me ngrohje ose larje, pa ndryshuar sipërfaqen e CNT. [Chiou et al. 2018]
Aplikimet e Dispersioneve të CNT
Për të përdorur përfitimet e CNT-ve, ato duhet të shpërndahen në një lëng të tillë si polimere, CNT-të e shpërndara në mënyrë të barabartë përdoren për prodhimin e plastikës përçuese, ekranet e kristalit të lëngshëm, diodat organike që lëshojnë dritë, ekranet me prekje, ekranet fleksibël, qelizat diellore, etj. bojëra përçuese, materiale kontrolli statike, duke përfshirë filma, shkume, fibra, dhe pëlhura, veshje polimer dhe ngjitëse, kompozime polimer me performancë të lartë me forcë dhe forcë të jashtëzakonshme mekanike, fibra të përbëra polimer / CNT, si dhe materiale të lehta dhe antistatike.