Spridning av kolnanorör i 3D-utskrivbara bläck

En jämn spridning av CNT i 3D-utskrivbara bläck kan förbättra bläckets egenskaper och möjliggöra nya applikationer inom olika områden. Probe-typ ultraljud är en mycket tillförlitlig spridningsteknik för att producera stabila nanosuspensioner av CNT i polymerer.

Effektiv och stabil CNT-dispersion i polymerer på grund av ultraljudsbehandling

Kolnanorör (CNT) sprids ofta i kiseloljor för olika tillämpningar på grund av deras unika egenskaper. Spridningen av CNT i kiseloljor kan förbättra de mekaniska, termiska och elektriska egenskaperna hos de resulterande materialen. En sådan tillämpning är tillverkning av CNT-dopade polymerer för ledande 3D-utskrivbara bläck, t.ex. för biobaserad additiv tillverkning av bärbara taktila sensorer, patientspecifika vävnadsregenereringsställningar och flexibla EKG- och EEG-elektroder.
Dessutom kan CNT dispergerade i kiseloljor användas som ledande bläck i elektroniska enheter, såsom flexibla skärmar och sensorer. CNT: erna fungerar som ledande vägar, vilket möjliggör flödet av elektrisk ström.

Spridningen av kolnanorör (CNT) i polymerer är en typisk applikation för ultraljudssonder som UIP1000hdT. Ultraljud dispersorer säkerställa en jämn fördelning av CNT i lösningsmedel och polymerer, t.ex. för tillverkning av 3D-utskrivbara bläck.

Dispergering av CNT i polyetylenglykol (PEG) - Hielscher Ultrasonics

Video miniatyr

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Högpresterande ultrasonicators är pålitliga och mycket effektiva inline-blandningssystem för produktion av nanodispersioner, t.ex. ledande 3D-utskrivbara nano-bläck för additiv tillverkning.

Industriell kraft ultraljud system för industriell inline dispersion: Högpresterande ultrasonicators är pålitliga och mycket effektiva inline blandningssystem för produktion av nanodispersioner såsom CNT i polymerer.

Fördelar med ultraljud CNT / polymer dispersion

Ultraljud är en mycket effektiv spridningsteknik, som kommer med flera fördelar. Fördelarna med ultraljud spridning av kolnanorör (CNT) i polymerer inkluderar:

  • Förbättrad spridning: Ultraljud energi kan effektivt bryta ner agglomerat av CNT och främja deras enhetliga spridning i polymerer. Detta resulterar i en homogen blandning med förbättrade mekaniska egenskaper, elektrisk ledningsförmåga och värmeledningsförmåga.
  • Exakt kontroll: Ultraljud energi möjliggör bättre kontroll över dispersionsprocessen, såsom graden av dispersion och storleken på CNT. Detta kan bidra till att uppnå önskade egenskaper hos det resulterande nanokompositmaterialet.
  • Minskad behandlingstid: Ultraljud spridning kan avsevärt minska behandlingstiden jämfört med andra dispersion metoder, såsom magnetisk omrörning eller ultraljudsbehandling utan värme. Detta kan förbättra processens effektivitet och skalbarhet.
  • Mångsidighet: Ultraljud dispersorer kan bearbeta alla typer av nanopartiklar inklusive nanosfärer (t.ex. nano-kiseldioxid), nanorör (SWNT, MWNT), nanoark såsom grafen eller borfen, funktionaliserade nanomaterial samt kärnskal nanopartiklar. Naturligtvis kan Hielscher ultrasonicators hantera höga fasta belastningar och är kompatibla med alla lösningsmedel och vätskor.
  • Kostnadseffektivt: Ultraljud dispersorer är en relativt billig blandningsutrustning jämfört med kvarnar och andra dispesing tekniker. Dessutom är ultraljud processorer mycket robusta, kräver mycket lite underhåll och är ver energieffektiva.
  • Batch- och inline-bearbetning: Ultraljud dispersion kan köras i batch eller kontinuerligt flöde läge.
  • Enkel drift: Ultraljudsprober är enkla och säkra att använda. Hielscher digitala ultrasonicators är programmerbara och kan fjärrstyras. Automatisk dataregistrering hjälper till att upprätthålla kvalitetsstandarder.
  • Linjär skalbarhet: Ultraljud spridning processer kan vara helt linjär skalas till vilken storlek, vilket gör ultraljudsbehandling inte bara en mycket effektiv, men också en praktiskt genomförbar tillverkningsmetod för industriell tillverkning.
  • Miljövänlig: Ultraljud spridning är en grön och miljövänlig metod som tillåter undvika eller minska användningen av skadliga lösningsmedel eller kemikalier, vilket gör det till ett säkrare och hållbart alternativ för industriella tillämpningar.
  • Ultraljud industriellt system för inline upplösning processer.

    Ultraljud industriellt system för inline upplösning processer, t.ex. enhetlig spridning av kolnanorör i polymerformuleringar.

    Informationsförfrågan




    Notera vår Integritetspolicy.


    I den här videon visar vi dig ett 2 kilowatt ultraljudssystem för inline-drift i ett rensbart skåp. Hielscher levererar ultraljudsutrustning till nästan alla industrier, såsom kemisk industri, läkemedel, kosmetika, petrokemiska processer samt för lösningsmedelsbaserade extraktionsprocesser. Detta rensbara skåp i rostfritt stål är konstruerat för drift i farliga områden. För detta ändamål kan kunden rensa det förseglade skåpet med kväve eller frisk luft för att förhindra att brandfarliga gaser eller ångor kommer in i skåpet.

    2x 1000 watt ultrasonicators i rensningsskåp för installation i farliga områden

    Video miniatyr

    Allmänt protokoll för ultraljud produktion av CNT / PDMS kompositer

    Ultraljud används för spridning av många nano-storlek material i polymerer. En specifik och vanligt förekommande tillämpning är dispersionen av kolnanorör (CNT) i dimetylpolysiloxan (PDMS) med hjälp av sond-typ ultraljudsbehandling. För att sprida CNT i PDMS-matrisen används ultraljud och de resulterande effekterna av akustisk kavitation för att reda ut nanorören och blanda dem enhetligt i en nanosuspension. Sond-typ ultraljudsbehandling är en kraftfull metod för spridning av CNT på grund av dess förmåga att generera intensiva kavitationskrafter som effektivt kan bryta upp och sprida agglomererade CNT.
    Ultraljud spridning är ett enkelt bearbetningssteg som inte kräver någon specifik för- eller efterbehandling. Ultraljudsutrustningen i sig är säker och enkel att använda.
    Dispersionsprocessen med hjälp av sond-typ ultraljudsbehandling innebär vanligtvis följande steg:

    1. Beredning av CNT-PDMS-blandningen: En förutbestämd mängd CNT tillsätts till PDMS-matrisen och förblandas med mekanisk omrörare. Intressant nog kan den elektriska ledningsförmågan ökas genom att fördispergera CNT i ett lösningsmedel. Bästa resultat uppnås med tetrahydrofuran (THF), aceton eller kloroform (sorterade efter bästa resultat).
    2. Sond-typ ultraljudsbehandling: Blandningen utsätts för sond-typ ultraljudsbehandling med hjälp av en högintensiv ultraljudssond som genererar ultraljudsvågor med en frekvens av typiskt ca. 20 kHz. Beroende på volym och formulering, ultraljudsbehandling utförs vanligtvis i flera minuter för att säkerställa fullständig spridning av CNT.
    3. Övervakning av spridningen: Spridningen av CNT övervakas med hjälp av tekniker som svepelektronmikroskopi (SEM), transmissionselektronmikroskopi (TEM) eller UV-Vis-spektroskopi. Dessa tekniker kan användas för att visualisera fördelningen av CNT inom PDMS-matrisen och för att säkerställa att CNT: erna är jämnt spridda.

    Sammanfattningsvis är sond-typ ultraljudsbehandling en kraftfull metod för att sprida CNT i polymerer såsom PDMS på grund av dess förmåga att generera intensiva kavitationskrafter som effektivt kan bryta upp och sprida agglomererade CNT.

    Fallstudier av ultraljud tillverkning av CNT / polymer kompositer

    Spridningen av nanorör och andra kolbaserade nanomaterial med hjälp av sond-typ ultraljud har undersökts omfattande och har därefter genomförts i industriell produktion. Nedan presenterar vi några forskningsstudier, som visar den exceptionella effektiviteten av ultraljud nanotube dispersion.

    Ultraljud spridning av CNT i PDMS för bärbara sensorer

    Ultraljud sond-typ homogenisator UP400St för spridning och syntes av nanokomposit.Del Bosque et al. (2022) jämförde trevalsfräsning och ultraljudsbehandling för deras effektivitet av CNT-dispersion. Analysen av dispersionsförfarandet för nanopartiklar i polymermatrisen visar att ultraljudstekniken ger en högre elektrisk känslighet jämfört med trevalsfräsning på grund av den högre homogeniteten hos CNT-fördelningen inducerad av kavitationskrafterna. Vid testning av olika CNT-belastningar visade sig perkolationströskeln för CNT-PDMS-systemet, det vill säga det kritiska CNT-innehållet i vilket det blir elektriskt ledande, vara 0,4 viktprocent CNT. Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNTs) dispergerades genom ultraljud med Hielscher ultrasonicator UP400ST (se bilden till vänster) vid 0,5 pulscykler och 50% amplitud för 2h. Effekterna av ultraljud spridning under loppet av ultraljudsbehandling tid visas på bilden nedan.
    Baserat på denna analys valdes de optimala förutsättningarna för tillverkning av bärbara sensorer som 0.4 viktprocent CNT med hjälp av en ultraljudsprocess. I detta avseende visade en analys av det elektriska svaret under på varandra följande belastningscykler en hög robusthet hos de utvecklade sensorerna, utan någon skada vid 2%, 5% och 10% belastning, vilket gör dessa sensorer tillförlitliga för övervakning av medelbelastning.

    Ultarsonisk dispersion av kolnanorör är mycket effektiv för att fördela nanorören jämnt i polymermatriser såsom dimetylpolysiloxan (PDMS)

    Ultraljud spridning av MWCNTs i PDMS med hjälp av ultrasonicator UP400St vid olika ultraljudsbehandling gånger.
    (Studie och bild: ©del Bosque et al., 2022)

    Högpresterande ultraljud dispergering utrustning för CNT / polymer nanokompositer

    Ultrasonicator UIP2000hdT är en mobil overhead homogenisator för många flytande och fast-flytande applikationer.Hielscher Ultrasonics tillverkare hög effekt ultraljud sonder för krävande spridning applikationer i lab, bänk-top och industrin. Hielscher Ultrasonics dispersorer ger effektiv och exakt homogenisering och dispersion av nanomaterial i lösningsmedel, polymerer och kompositer.
    Med sin avancerade ultraljudsteknik erbjuder dessa dispersorer en snabb och enkel lösning för att uppnå enhetlig partikelstorleksfördelning, stabila dispersioner och / eller nanopartikelfunktionalisering.
    Genom att minska bearbetningstiden och minimera energiförbrukningen kan ultraljudsprobdispersorer förbättra produktiviteten och minska driftskostnaderna för företag inom en mängd olika branscher.
    Hielscher ultrasonicators kan också anpassas för att passa specifika krav, med alternativ för en rad sondstorlekar, booster horn, effektnivåer, och flödesceller, vilket gör dem mångsidiga och anpassningsbara till olika nano-formuleringar och volymer.
    Sammantaget är ultraljudssonddispersorer en utmärkt investering för laboratorier och industrier som vill optimera sina arbetsflöden för bearbetning av nanomaterial och uppnå konsekventa, tillförlitliga resultat.

    Design, tillverkning och rådgivning – Kvalitet tillverkad i Tyskland

    Hielscher ultrasonicators är kända för sin högsta kvalitet och design standarder. Robusthet och enkel användning möjliggör smidig integration av våra ultraljudsapparater i industrianläggningar. Grova förhållanden och krävande miljöer hanteras på ett tillförlitligt sätt av Hielscher ultrasonicators.

    Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultrasonicators med state-of-the-art teknik och användarvänlighet. Naturligtvis är Hielscher ultrasonicators CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.

    Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

    batch VolymFlödeshastighetRekommenderade Devices
    0.5 till 1,5 mln.a.VialTweeter
    1 till 500 ml10 till 200 ml / minUP100H
    10 till 2000 ml20 till 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
    0.1 till 20L0.2 till 4L / minUIP2000hdT
    10 till 100 liter2 till 10 1 / minUIP4000hdT
    15 till 150L3 till 15 liter/minUIP6000hdT
    n.a.10 till 100 l / minUIP16000
    n.a.störrekluster av UIP16000

    Kontakta oss! / Fråga oss!

    Be om mer information

    Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









    Observera att våra Integritetspolicy.


    Ultraljud spridning av Carbon Nanotubes: Hielscher ultraljudsljudare UP400S (400W) sprider och omhänderar CNTs snabbt och effektivt i enda nanorör.

    Spridning av kolnanorör i vatten med hjälp av UP400S

    Video miniatyr

    Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

    Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.



    Industriell blandningsreaktor för nanodispersioner med hjälp av ultraljudssonder med hög effekt.

    Ultraljud batchreaktor för industriell bearbetning, t.ex. införliva CNT och andra nanofillers i polymerer för 3D-utskrivbara bläck för additiv tillverkning.


    Litteratur / Referenser


    Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

    Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.


    Vi diskuterar gärna din process.

    Låt oss komma i kontakt.