CNT të shpërndara në mënyrë uniforme me ultratinguj
Për të shfrytëzuar funksionalitetet e jashtëzakonshme të nanotubave të karbonit (CNT), ato duhet të shpërndahen në mënyrë homogjene.
Shpërndarësit tejzanor janë mjeti më i zakonshëm për shpërndarjen e CNT-ve në suspensione ujore dhe me bazë tretës.
Teknologjia e shpërndarjes tejzanor krijon energji mjaftueshëm të lartë të prerjes për të arritur një ndarje të plotë të CNT-ve pa i dëmtuar ato.
Shpërndarja me ultratinguj e nanotubave të karbonit
Nanotubat e karbonit (CNTs) kanë një raport shumë të lartë të pamjes dhe shfaqin një densitet të ulët, si dhe një sipërfaqe të madhe (disa qindra m2/g), e cila u jep atyre veti unike si forca shumë e lartë në tërheqje, ngurtësi dhe qëndrueshmëri dhe një shumë përçueshmëri e lartë elektrike dhe termike. Për shkak të forcave Van der Waals, të cilat tërheqin nanotubat e vetme të karbonit (CNTs) me njëri-tjetrin, CNT-të rregullohen normalisht në tufa ose skeina. Këto forca ndërmolekulare të tërheqjes bazohen në një fenomen të grumbullimit të lidhjeve π midis nanotubave ngjitur të njohur si grumbullimi π. 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. Ultratingulli intensiv krijon kavitacion akustik në lëngje. Stresi i prerjes lokale i krijuar në këtë mënyrë thyen agregatët CNT dhe i shpërndan ato në mënyrë uniforme në një pezullim homogjen. Teknologjia e shpërndarjes tejzanor krijon energji mjaftueshëm të lartë të prerjes për të arritur një ndarje të plotë të CNT-ve pa i dëmtuar ato. Edhe për SWNT-të e ndjeshme, sonication zbatohet me sukses për t'i shkëputur ato individualisht. Ultratingulli thjesht jep një nivel të mjaftueshëm stresi për të ndarë agregatet SWNT pa shkaktuar shumë thyerje në nanotubat individualë (Huang, Terentjev 2012).
- CNT-të me një shpërndarje të vetme
- Shpërndarja homogjene
- Efikasitet i lartë i shpërndarjes
- Ngarkime të larta CNT
- Asnjë degradim i CNT
- Përpunim i shpejtë
- kontroll i saktë i procesit
UIP2000hdT – Ultrasonikator i fuqishëm 2 kW për dispersione CNT
Sisteme tejzanor me performancë të lartë për dispersione CNT
Hielscher Ultrasonics furnizon pajisje ultrasonike të fuqishme dhe të besueshme për shpërndarjen efikase të CNT-ve. Nëse keni nevojë të përgatisni mostra të vogla CNT për analizë dhe R&Përndryshe, ju duhet të prodhoni shumë industriale të mëdha dispersionesh me shumicë, gama e produkteve të Hielscher ofron sistemin ideal tejzanor për kërkesat tuaja. Nga Ultrasonikë 50 W për laborator deri në Njësi industriale tejzanor 16 kW për prodhim komercial, Hielscher Ultrasonics ju ka mbuluar.
Për të prodhuar dispersione me nanotuba karboni me cilësi të lartë, 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. Ultrasonikët e Hielscher jo vetëm që lejojnë kontrollin e saktë të secilit parametër, por të gjithë parametrat e procesit regjistrohen automatikisht në kartën SD të integruar të sistemeve tejzanor dixhital të Hielscher. Protokolli i çdo procesi të sonikacionit ndihmon për të siguruar rezultate të riprodhueshme dhe cilësi të qëndrueshme. Nëpërmjet kontrollit të largët të shfletuesit, përdoruesi mund të përdorë dhe monitorojë pajisjen tejzanor pa qenë në vendndodhjen e sistemit tejzanor.
Meqenëse nanotubat e karbonit me një mur (SWNT) dhe nanotubat e karbonit me shumë mure (MWNTs) si dhe mjedisi ujor ose tretës i përzgjedhur kërkojnë intensitete specifike të përpunimit, amplituda tejzanor është një faktor kyç kur bëhet fjalë për produktin përfundimtar. Hielscher Ultrasonikë’ Përpunuesit industrialë tejzanor mund të japin amplituda shumë të larta si dhe shumë të buta. Vendosni amplituda ideale për kërkesat tuaja të procesit. Edhe amplituda deri në 200µm mund të funksionojnë lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara. Fortësia e pajisjeve ultrasonike të Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese.
Klientët tanë janë të kënaqur nga qëndrueshmëria dhe besueshmëria e jashtëzakonshme e sistemeve të Hielscher Ultrasonic. Instalimi në fushat e aplikacioneve të rënda, mjedise të vështira dhe funksionimi 24/7 sigurojnë përpunim efikas dhe ekonomik. Intensifikimi i procesit tejzanor redukton kohën e përpunimit dhe arrin rezultate më të mira, pra cilësi më të lartë, rendiment më të lartë, produkte inovative.
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 0.5 deri në 1.5mL | na | VialTweeter |
| 1 deri në 500 ml | 10 deri në 200 ml/min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
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 që ia vlen të dihen
Nanotuba karboni
Nanotubat e karbonit (CNT) janë pjesë e një klase të veçantë të materialeve karboni njëdimensionale, që shfaqin veti të jashtëzakonshme mekanike, elektrike, termike dhe optike. Ato janë një komponent kryesor i përdorur në zhvillimin dhe prodhimin e nanomaterialeve të avancuara si nano-përbërësit, polimerët e përforcuar etj. dhe për këtë arsye përdoren në teknologjitë më të fundit. CNT-të ekspozojnë një qëndrueshmëri shumë të lartë në tërheqje, veti superiore të transferimit termik, boshllëqe me brez të ulët dhe stabilitet optimal kimik dhe fizik, gjë që i bën nanotubat një shtesë premtuese për materialet e shumëfishta.
Në varësi të strukturës së tyre, CNT-të dallohen në nanotuba karboni me një mur (SWNTs), nanotuba karboni me dy mure (DWCNT) dhe nanotuba karboni me shumë mure (MWNTs).
SWNT-të janë tuba cilindrikë të zbrazët dhe të gjatë të bërë nga një mur karboni i trashë me një atom. Fleta atomike e karbonit është e rregulluar në një rrjetë huall mjalti. Shpesh, ato krahasohen konceptualisht me fletë të mbështjellë të grafitit ose grafitit me një shtresë.
DWCNT-të përbëhen nga dy nanotuba me një mur të vetëm, me një të vendosur brenda tjetrit.
MWNT-të janë një formë CNT, ku nanotuba karboni me një mur të shumtë janë të vendosur brenda njëri-tjetrit. Meqenëse diametri i tyre varion midis 3-30 nm dhe duke qenë se ato mund të rriten disa cm të gjata, raporti i tyre mund të ndryshojë midis 10 dhe dhjetë milionë. Krahasuar me nanofibrat e karbonit, MWNT-të kanë një strukturë të ndryshme muri, një diametër të jashtëm më të vogël dhe një brendësi të zbrazët. Llojet e tipit MWNT që përdoren zakonisht në dispozicion industrial janë p.sh. Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100 dhe FutureCarbon CNT-MW.
Sinteza e CNT-ve: CNT-të mund të prodhohen me metodën e sintezës së bazuar në plazmë ose metodën e avullimit të shkarkimit të harkut, metodën e heqjes me lazer, procesin e sintezës termike, depozitimin kimik të avullit (CVD) ose depozitimin e avullit kimik të përmirësuar me plazmë.
Funksionalizimi i CNT-ve: Për të përmirësuar karakteristikat e nanotubave të karbonit dhe për t'i bërë ato më të përshtatshme për një aplikim specifik, CNT-të shpesh funksionalizohen, p.sh. duke shtuar grupe të acidit karboksilik (-COOH) ose hidroksil (-OH).
Aditivët shpërndarës të CNT
Disa tretës të tillë si super acidet, lëngjet jonike dhe N-ciklohekzil-2-pirrolidnone janë të aftë të përgatisin dispersione relativisht me përqendrim të lartë të CNT-ve, ndërsa tretësit më të zakonshëm për nanotubat, si N-metil-2-pirrolidoni (NMP ), dimetilformamidi (DMF) dhe 1,2-dikrolobenzeni, mund të shpërndajnë nanotubat vetëm në përqendrime shumë të ulëta (p.sh., zakonisht <0.02 wt% e CNT-ve me një mur). Agjentët më të zakonshëm të dispersionit janë polivinilpirrolidoni (PVP), Natriumi Dodecil Benzen Sulfonat (SDBS), Triton 100 ose Natriumi Dodecil Sulfonat (SDS).
Kresolet janë një grup kimikatesh industriale që mund të përpunojnë CNT në përqendrime deri në dhjetëra përqind të peshës, duke rezultuar në një tranzicion të vazhdueshëm nga dispersione të holluara, pasta të trasha dhe xhel të lirë në një gjendje të paparë të ngjashme me brumin e lojës, ndërsa ngarkimi i CNT rritet. . Këto gjendje shfaqin veti reologjike dhe viskoelastike të ngjashme me polimerin, të cilat nuk janë të arritshme me tretës të tjerë të zakonshëm, duke sugjeruar që nanotubat janë me të vërtetë të ndara dhe të shpërndara imët në kresole. Kresolet mund të hiqen pas përpunimit me ngrohje ose larje, pa ndryshuar sipërfaqen e CNT-ve. [Chiou et al. 2018]
Aplikimet e dispersioneve CNT
Për të përdorur përfitimet e CNT-ve, ato duhet të shpërndahen në një lëng të tillë si polimeret, CNT-të e shpërndara në mënyrë të barabartë përdoren për prodhimin e plastikës përçuese, ekranet me kristal të lëngshëm, diodat organike që lëshojnë dritë, ekranet me prekje, ekranet fleksibël, qelizat diellore, Bojëra përçuese, materiale kontrolli statike, duke përfshirë filmat, shkumat, fibrat dhe pëlhurat, veshjet dhe ngjitësit polimer, kompozita polimerësh me performancë të lartë me forcë dhe rezistencë të jashtëzakonshme mekanike, fibra të përbërë polimer/CNT, si dhe materiale të lehta dhe antistatike.