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 som mycket hög draghållfasthet, styvhet och seghet och en mycket hög elektrisk och termisk ledningsförmåga. På grund av Van der Waals styrkor, som lockar den enda kol nanorör (CNTs) till varandra, CNTs ordna normalt i buntar eller härvor. Dessa intermolekylära attraktionskrafter är baserade på ett π-bond stapling fenomen mellan intilliggande nanorör som kallas π-stapling. För att få full nytta av kolnanorör måste dessa agglomerater vara disentangled och CNTs måste fördelas jämnt i en homogen spridning. Intensiv ultraljudsbehandling skapar akustisk kavitation i vätskor. Den genererade lokala skjuvningstressen bryter CNT-aggregat och sprider dem jämnt i en homogen suspension. Ultraljudsspridningstekniken skapar tillräckligt hög skjuvenergi för att uppnå en fullständig separation av CNTs utan att skada dem. Även för känsliga SWNTs ultraljudsbehandling tillämpas framgångsrikt för att skilja dem individuellt. Ultraljud sett ger bara en tillräcklig stressnivå för att separera SWNT aggregat utan att orsaka mycket fraktur på 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
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

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 kolnanorörsspridningar måste processparametrarna kontrolleras väl. Amplitud, temperatur, tryck och retentionstid är de mest kritiska parametrarna för en jämn CNT-fördelning. Hielschers ultraljudsljudgivare tillåter inte bara exakt kontroll av varje parameter, alla processparametrar registreras automatiskt på det integrerade SD-kortet i Hielschers digitala ultraljudssystem. Protokollet från varje ultraljudsbehandling hjälper till att säkerställa reproducerbara resultat och konsekvent kvalitet. Via fjärrkontroll styr användaren kan använda 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 som supersyror, joniska vätskor och N-cyclohexyl-2-pyrrolidnone kan förbereda relativt högkoncentrationsspridningar av CNTs, medan de vanligaste lösningsmedelna för nanorör, såsom N-metyl-2-pyrrolidon (NMP), dimetylformamid (DMF) och 1,2-dichrolobenzene kan skingra nanorör endast vid mycket låga koncentrationer (t.ex. <00,02 wt% av enväggiga CNTs). De vanligaste dispersionsmedlen är polyvinylpyrrolidon (PVP), NatriumDodecyl Benzene Sulfonate (SDBS), Triton 100 eller NatriumDodecyl Sulfonat (SDS).
Cresols är en grupp av industriella kemikalier som kan bearbeta CNTs vid koncentrationer upp till tiotals vikt procent, vilket resulterar i en kontinuerlig övergång från utspädda spridningar, tjocka pastor och fristående geler till en aldrig tidigare skådad playdough-liknande tillstånd, som CNT-belastningen ökar. Dessa stater uppvisar polymerliknande reologiska och viskoelastiska egenskaper, som inte kan uppnås med andra vanliga lösningsmedel, vilket tyder på att nanorören verkligen är uppdelade och finspridda i cresols. Cresols kan avlägsnas efter bearbetning genom uppvärmning eller tvättning, utan att ändra ytan på 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.