Jednoobrazno raspršivanje CNT-ova u mastilima koja se mogu štampati može poboljšati svojstva mastila i omogućiti nove aplikacije u raznim poljima. Ultrazvučnost tipa sonde je veoma pouzdana tehnika raspršivanja kako bi se proizvele stabilne nanosuspenzije CNT-a u polimerima.

Efikasno i stabilno raspršivanje CNT-a u Polimerima zbog sonikacije

Ugljenične nanocevi (CNTs) se često rasprše u silikonska ulja za razne primene zbog svojih jedinstvenih svojstava. Raspršivanje CNTs-a u silikonskim uljima može poboljšati mehanička, toplotna i električna svojstva dobijenih materijala. Jedna od takvih aplikacija je izrada CNT-doped polimera za provodljiva mastila koja se mogu štampati, npr.
Pored toga, CNTs raspršena u silikonska ulja mogu se koristiti kao provodna mastila u elektronskim uređajima, kao što su fleksibilni ekrani i senzori. CNTs deluju kao provodljivi putevi, omogućavajući protok električne struje.

Prednosti ultrazvučnog raspršivanja CNT/Polimera

Ultrazvučnost je veoma efikasna tehnika raspršivanja, koja dolazi sa nekoliko pogodnosti. Prednosti ultrazvučnog raspršivanja ugljeničnih nanocevi (CNTs) u polimerima uključuju:

Opšti protokol za ultrazvučnu proizvodnju CNT/PDMS kompozita

Ultrazvučnost se koristi za raspršivanje brojnih materijala nano veličine u polimerima. Specifična i često korišćena aplikacija je raspršivanje ugljeničnih nanocevi (CNTs) u dimetilpolisiloksanu (PDMS) koristeći soniciju tipa sonication. Da bi se CNTs raspršio u PDMS matricu, ultrazvuk napajanja i dobijeni efekti akustične kavitacije koriste se za detangle nanocevi i ravnomerno ih mešaju u nanosuspenziju. Sonicija tipa sonication tipa sonication je moćan metod za rasterivanje CNTs-a zbog njegove sposobnosti da generiše intenzivne kavitacione sile koje mogu efikasno da raskinu i rasteraju aglomerirane CNTs.
Ultrazvučno raspršivanje je jednostavan procesni korak koji ne zahteva specifičan pre ili post-tretman. Sama ultrazvučna oprema je bezbedna i laka za rad.
Proces raspršivanja pomoću sonikacije tipa sonication obično uključuje sledeće korake:

1. Priprema CNT-PDMS mešavine: Unapred određena količina CNT-a se dodaje u PDMS matricu i unapred se meša pomoću mehaničkog stirera. Interesantno je da bi pre raspršivanja CNT-a u rastvarač električna provodljivost mogla biti povećana. Najbolje rezultate postiže tetrahidofuran (THF), aceton ili hloroform (sortirani po najboljim rezultatima).
2. Sonicija tipa sonication tipa sonication: Mešavina je podvrgnuta sonikaciji tipa sonication pomoću ultrazvučne sonde visokog intenziteta koja generiše ultrazvučne talase sa frekvencijom tipično oko 20 kHz. U zavisnosti od jačine zvuka i formulacije, sonication se obično sprovodi na nekoliko minuta kako bi se obezbedilo potpuno raspršivanje ČN-ova.
3. Praćenje raspršivanja: Raspršivanje CNTs-a se prati pomoću tehnika kao što su skeniranje elektronske mikroskopije (SEM), transmisiona elektronska mikroskopija (TEM) ili UV-Vis spektroskopija. Ove tehnike se mogu koristiti za vizuelizaciju distribucije CNTs-a u okviru PDMS matrice i za obezbeđivanje ravnomernog raspršivanja CN-ova.

Ukratko, sonicija tipa sonication je moćan metod za raspršivanje CN-ova u polimerima kao što je PDMS zbog sposobnosti da generiše intenzivne kavitacione sile koje mogu efikasno da raskinu i rasteraju aglomerirane CNTs.

Case Studies of Ultrasonic Fabrication of CNT/Polymer Composites

Raspršivanje nanocevi i drugih nanomaterijala na bazi ugljenika pomoću ultrazvuka tipa sonde je opsežno istraženo i naknadno je sprovedeno u industrijsku proizvodnju. U nastavku vam predstavljamo nekoliko istraživačkih studija, koje pokazuju izuzetnu efikasnost ultrazvučnog raspršivanja nanotube-a.

Ultrazvučno raspršivanje CNTs-a u PDMS-u za nosive senzore

Del Bosque et al. (2022) je uporedio tri rolne mlevenja i sonikacije za njihovu efikasnost CNT disperziovanja. Analiza postupka raspršivanja nanočestica u polimernu matricu pokazuje da tehnika ultrazvuka pruža veću električnu osetljivost u poređenju sa tri rolne mlevenja zbog veće homogenosti CNT distribucije koju su indukocirale snage kavitacije. Testiranje raznih CNT utovara, perkolacionog praga CNT-PDMS sistema, to jest kritičnog CNT sadržaja u kome postaje električni provodljiv, utvrđeno je da je 0,4 wt% CNT. Multi-Wall Carbon Nanotube (MWCNTs) su rasterani ultrazvučnošću koristeći Hielscher ultrazvučni UP400ST (pogledajte sliku levo) u 0,5 pulsnih ciklusa i 50 % amplitude za 2h. Efekti ultrazvučnog raspršivanja tokom vremena soničnosti prikazani su na slici ispod.
Na osnovu ove analize, optimalni uslovi za proizvodnju nosivih senzora izabrani su kao 0,4 wt.% CNT pomoću procesa ultrazvuka. S tim u vezi, analiza električnog odgovora pod uzastopnim ciklusima opterećenja pokazala je visoku robustnost razvijenih senzora, bez ikakvog prisustva oštećenja od 2%, 5%, i 10% naprezanja, što ove senzore čini pouzdanim za praćenje srednjeg naprezanja.

Ultrazvučno raspršivanje MWCNTs u PDMS koristeći ultrazvučni UP400St u različito vreme sonicije.
(Studija i slika: ©del Bosque et al., 2022)

Oprema za ultrazvučno raspršivanje visokih performansi za CNT/Polimer nanokomponozite

Hielscher Ultrasonics proizvođači visokoenergetskih ultrazvučnih sondi za zahtevne aplikacije za raspršivanje u laboratoriji, vrhu klupe i industriji. Hielscher Ultrasonics raspršivači obezbeđuju efikasnu i preciznu homogenizaciju i raspršivanje nanomaterijala kod rastvarača, polimera i kompota.
Sa svojom naprednom ultrazvučnom tehnologijom, ovi raspršivači nude brzo i lako rešenje za postizanje raspodele ujednačene veličine čestica, stabilnih disperzija i/ili nanočesne funkcionalnosti.
Smanjenjem vremena obrade i minimiziranjem potrošnje energije, ultrazvučni raspršivači sonde mogu da poboljšaju produktivnost i smanje operativne troškove za preduzeća u raznim industrijama.
Hielscher ultrazvučni sistemi se takođe mogu prilagoditi specifičnim zahtevima, sa opcijama za niz veličina sonde, booster rogova, nivoa energije i ćelija protoka, što ih čini svestranim i prilagodljivim različitim nano-formulacijama i volumenima.
Sve u svemu, ultrazvučni raspršivači sonde su odlična investicija za laboratorije i industrije koje žele da optimizuju svoje tokove posla za nanomaterijalnu obradu i postignu konzistentne, pouzdane rezultate.

Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvalitet napravljen u Nemačkoj

Hielscher ultrazvučni su dobro poznati po najvišim standardima kvaliteta i dizajna. Robustnost i lak rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnika u industrijske objekte. Grubim uslovima i zahtevnim okruženjima pouzdano rukohvate Hielscher ultrazvučnici.

Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i poseban akcenat stavlja na ultrazvučnike visokih performansi koji sadrže vrhunsku tehnologiju i user-friendliness. Naravno, Hielscher ultrazvučni su CE usaglašeni i ispunjavaju zahteve UL, CSA i RoHs.

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: