Hielscher ultraljud teknik

Jämnt spridda CNTs av ultraljud

För att utnyttja de exceptionella funktionerna hos kolnanorör (CNTs), måste de vara homogent spridda.
Ultraljud dispersorer är det vanligaste verktyget för att distribuera CNTs i vatten-och lösningsmedelsbaserade suspensioner.
Ultraljud dispergering tekniken skapar tillräckligt hög skjuvning energi för att uppnå en fullständig separation av CNTs utan att skada dem.

Ultraljud Dispersing av Kolnanotubes

Kraftfull ultraljudsbehandling med en sond-typ ultrasonicator. (Klicka för att förstora!)Kolnanorör (CNTs) har ett mycket högt bildförhållande och uppvisar en låg densitet samt en enorm yta (flera hundra m2/g), vilket ger dem unika egenskaper såsom mycket hög draghållfasthet, styvhet och seghet och en mycket hög elektrisk och Värmeledningsförmåga. På grund av van der Waals styrkor, som lockar de enda kolnanorör (CNTs) till varandra, ordnar CNTs normalt i buntar eller dockor. Dessa intermolekylära växel styrkor av dragningen baseras på en π-Bond som stapling fenomen mellan närgränsande kolnanorör bekant som π-stapla. För att dra full nytta av kolnanorör, dessa agglomerat måste frigöras och och CNTs måste fördelas jämnt i en homogen dispersion. Intensiv ultraljud skapar akustisk kavitation i vätskor. Den därigenom genererade lokala skjuvning stress raster CNT aggregat och skingrar dem enhetligt i en homogen suspension. Ultraljud dispergering tekniken skapar tillräckligt hög skjuvning energi för att uppnå en fullständig separation av CNTs utan att skada dem. Även för den känsliga SWNTs ultraljudsbehandling är framgångsrikt tillämpas för att frigöra dem individuellt. Ultraljud levererar bara en tillräcklig stressnivå för att separera SWNT aggregat utan att orsaka mycket fraktur till enskilda nanorör (Huang, TERENTJEV 2012).

Fördelar med ultraljud CNT dispersion

  • Enstaka spridda CNTs
  • Homogen fördelning
  • Hög dispersionseffektivitet
  • Höga CNT-belastningar
  • Ingen CNT-nedbrytning
  • snabb bearbetning
  • noggrann processtyrning
UIP2000hdT-2kW ultrasonicator för kolnanorör dispersioner.

UIP2000hdT – 2kW kraftfull ultrasonicator för CNT dispersioner

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Högpresterande ultraljud system för CNT dispersioner

Hielscher Ultrasonics levererar kraftfulla och pålitliga ultraljud utrustning för effektiv spridning av CNTs. Om du behöver förbereda små CNT-prover för analys och R&D eller om du måste tillverka stora industriella massor av bulk dispersioner, erbjuder Hielschers produktsortiment det perfekta ultraljudssystemet för dina behov. Från 50W ultrasonicators för labb upp till 16kW industriella ultraljud enheter för kommersiell tillverkning, Hielscher Ultrasonics har du täckt.
För att producera högkvalitativa kolnanorör dispersioner måste processparametrarna vara väl kontrollerade. Amplitud, temperatur, tryck och retentionstid är de mest kritiska parametrarna för en jämn CNT fördelning. Hielschers ultrasonicators inte bara tillåter exakt kontroll av varje parameter, alla processparametrar registreras automatiskt på det integrerade SD-kortet av Hielschers digitala ultraljudssystem. Protokollet för varje ultraljudsbehandling process bidrar till att säkerställa reproducerbara resultat och jämn kvalitet. Via fjärrkontroll webbläsare kontroll användaren kan driva och övervaka ultraljud enheten utan att vara på platsen för ultraljud systemet.
Eftersom enkelväggiga kolnanorör (SWNTs) och flerväggiga kolnanorör (MWNTs) samt den valda vatten-eller lösningsmedel medium kräver specifika bearbetning intensiteter, ultraljud amplitud är en nyckelfaktor när det gäller den slutliga produkten. Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer kan leverera mycket hög och mycket milda amplituder. Skapa den ideala amplituden för dina processkrav. Även amplituder på upp till 200 μm kan lätt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder, anpassade ultraljud sonotrodes finns. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och krävande miljöer.
Våra kunder är nöjda med den enastående robustheten och tillförlitligheten hos Hielscher Ultraljuds system. Installation i fält av tunga applikationer, krävande miljöer och 24/7 drift säkerställer effektiv och ekonomisk bearbetning. Ultraljud processintensifiering minskar handläggningstiden och uppnår bättre resultat, dvs högre kvalitet, högre avkastning, innovativa produkter.
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
0.5 till 1,5 ml n.a. VialTweeter
1 till 500 ml 10 till 200 ml / min UP100H
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan om du vill begära ytterligare information om ultraljud homogenisering. Vi ska vara glada att kunna erbjuda dig ett ultraljud system som uppfyller dina krav.









Observera att våra Integritetspolicy.


Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultrasonicators för sonochemical applikationer.

Hög effekt ultraljud processorer från Lab till pilot och industriell skala.

Litteratur / Referenser

  • 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.



Fakta Värt att veta

kolnanorör

Kolnanorör (CNTs) är en del av en speciell klass av endimensionella kolmaterial, uppvisar exceptionella mekaniska, elektriska, termiska och optiska egenskaper. De är en viktig komponent som används i utveckling och produktion av avancerade nanomaterial som nanokompositer, förstärkta polymerer etc. och används därför i State-of-the-art teknik. CNTs exponerar en mycket hög draghållfasthet, överlägsen termisk överföring egenskaper, låg-band luckor och optimal kemisk och fysisk stabilitet, vilket gör kolnanorör en lovande tillsats för mångfaldiga material.
Beroende på deras struktur, är CNTS särskiljas i enkelväggiga kolnanorör (SWNTs), dubbelväggiga kolnanorör (DWCNTs), och flerväggiga kolnanorör (MWNTs).
SWNTs är ihåliga, långa cylindriska rör tillverkade av en en atom-tjock kol vägg. Det Atom-täcker av kol är ordnat i en Honeycomb galler. Ofta är de begreppsmässigt jämfört med hoprullade ark av grafit eller Grafenet med ett lager.
DWCNTs består av två enkelväggiga nanorör, med en kapslad i den andra.
MWNTs är en CNT form, där flera enkelväggiga kolnanorör kapslas inuti varandra. Eftersom deras diameter varierar mellan 3 – 30 Nm och eftersom de kan växa flera cm långa, kan deras proportioner variera mellan 10 och 10 000 000. Jämfört med kolnanofibrer, MWNTs har en annan väggstruktur, en mindre yttre diameter, och en ihålig interiör. Vanligt använda industriellt tillgängliga maskinskrivna av MWNTs är e.g. Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Grafistrength® C100, och FutureCarbon CNT-MW.
Syntes av CNTs: CNTs kan framställas genom plasmabaserad syntesmetod eller båge urladdnings avdunstning metod, laser ablation metod, termisk syntes process, kemisk Vapor deposition (CVD) eller plasma-förstärkt kemisk ånga deposition.
Funktionalisering av CNTs: För att förbättra kännetecknen av kolnanotubes och gör dem därmed lämpligare till en bestämd applikation, är CNTs ofta Functionalized, e.g. genom att tillfoga karboxylsyror syra (-COOH) eller hydroxylgrupp (-OH) grupper.

CNT dispergering tillsatser

Några lösningsmedel såsom Super syror, Joniska vätskor, och N-cyklohexyl-2-pyrrolidnone är kapabla att förbereda relativt hög koncentration dispersioner av CNTs, medan de vanligaste lösningsmedlen för nanorör, såsom N-metyl-2-pyrrolidone (NMP), dimetylformamid (DMF) och 1,2-dichrolobensen, kan endast dispersera nanorör vid mycket låga koncentrationer (t. ex. vanligtvis <0.02 wt% of single-walled CNTs). The most common dispersion agents are polyvinylpyrrolidone (PVP), Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS), Triton 100, or Sodium Dodecyl Sulfonate (SDS). Cresols are a group of industrial chemicals which can process CNTs at concentrations up to tens of weight percent, resulting in a continuous transition from dilute dispersions, thick pastes, and free-standing gels to an unprecedented playdough-like state, as the CNT loading increases. These states exhibit polymer-like rheological and viscoelastic properties, which are not attainable with other common solvents, suggesting that the nanotubes are indeed disaggregated and finely dispersed in cresols. Cresols can be removed after processing by heating or washing, without altering the surface of CNTs. [Chiou et al. 2018]

Tillämpningar av CNT dispersioner

För att använda fördelarna med CNTs, måste de dispergeras i en vätska som en polymerer, jämnt spridda CNTs används för tillverkning av ledande plaster, flytande kristaller, organiska lysdioder, pekskärmar, flexibla displayer, solceller , ledande bläck, statiska kontrollmaterial, inklusive filmer, skum, fibrer och tyger, polymerbeläggningar och lim, högpresterande polymerkompositer med exceptionell mekanisk hållfasthet och seghet, polymer/CNT komposit fibrer, samt lätta och antistatiska material.