การกระจายตัวของ CNTs อย่างสม่ําเสมอในหมึกพิมพ์ 3 มิติสามารถเพิ่มคุณสมบัติของหมึกและเปิดใช้งานการใช้งานใหม่ในด้านต่างๆ ultrasonication ชนิดโพรบเป็นเทคนิคการกระจายที่เชื่อถือได้สูงในการผลิต nanosuspensions ที่มั่นคงของ CNTs ในพอลิเมอร์

การกระจาย CNT ที่มีประสิทธิภาพและเสถียรในพอลิเมอร์เนื่องจาก Sonication

ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) มักกระจายตัวในน้ํามันซิลิกอนสําหรับการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ การกระจายตัวของ CNTs ในน้ํามันซิลิกอนสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลความร้อนและไฟฟ้าของวัสดุที่ได้ หนึ่งในการใช้งานดังกล่าวคือการผลิตโพลีเมอร์ CNT-doped สําหรับหมึกพิมพ์ 3 มิติที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเช่นสําหรับการผลิตสารเติมแต่งชีวภาพของเซ็นเซอร์สัมผัสที่สวมใส่ได้นั่งร้านฟื้นฟูเนื้อเยื่อเฉพาะผู้ป่วยและอิเล็กโทรด ECG และ EEG ที่ยืดหยุ่น
นอกจากนี้ CNTs ที่กระจายตัวในน้ํามันซิลิกอนสามารถใช้เป็นหมึกนําไฟฟ้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นจอแสดงผลและเซ็นเซอร์ที่ยืดหยุ่น CNTs ทําหน้าที่เป็นเส้นทางนําไฟฟ้าทําให้การไหลของกระแสไฟฟ้า

ข้อดีของการกระจายตัวของอัลตราโซนิก CNT / พอลิเมอร์

Ultrasonication เป็นเทคนิคการกระจายที่มีประสิทธิภาพมากซึ่งมาพร้อมกับประโยชน์หลายประการ ข้อดีของการกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกของท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) ในโพลีเมอร์ ได้แก่ :

โปรโตคอลทั่วไปสําหรับการผลิตอัลตราโซนิกของคอมโพสิต CNT / PDMS

Ultrasonication ใช้สําหรับการกระจายตัวของวัสดุขนาดนาโนจํานวนมากในโพลีเมอร์ การใช้งานที่เฉพาะเจาะจงและใช้กันทั่วไปคือการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) ใน dimethylpolysiloxane (PDMS) โดยใช้ sonication ชนิดโพรบ เพื่อกระจาย CNTs ลงในเมทริกซ์ PDMS อัลตราซาวนด์พลังงานและผลกระทบที่เกิดจากการเกิดโพรงอากาศอะคูสติกจะถูกใช้เพื่อคลายท่อนาโนและผสมให้เป็นนาโน sonication ประเภทโพรบเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจาย CNTs เนื่องจากความสามารถในการสร้างแรง cavitation ที่รุนแรงซึ่งสามารถสลายและกระจาย CNTs ที่รวมตัวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกเป็นขั้นตอนการประมวลผลอย่างง่ายที่ไม่ต้องใช้ก่อนหรือหลังการรักษาที่เฉพาะเจาะจง อุปกรณ์อัลตราโซนิกนั้นปลอดภัยและใช้งานง่าย
กระบวนการกระจายตัวโดยใช้ sonication ประเภทโพรบมักเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การเตรียมส่วนผสม CNT-PDMS: จํานวน CNTs ที่กําหนดไว้ล่วงหน้าจะถูกเพิ่มเข้าไปในเมทริกซ์ PDMS และผสมล่วงหน้าโดยใช้เครื่องกวนเชิงกล ที่น่าสนใจคือโดยการกระจาย CNTs ล่วงหน้าในตัวทําละลายการนําไฟฟ้าอาจเพิ่มขึ้น ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดทําได้โดย tetrahydrofuran (THF), อะซิโตนหรือคลอโรฟอร์ม (เรียงตามผลลัพธ์ที่ดีที่สุด)
2. sonication ประเภทโพรบ: ส่วนผสมนี้อยู่ภายใต้ sonication ประเภทโพรบโดยใช้โพรบอัลตราโซนิกความเข้มสูงที่สร้างคลื่นอัลตราซาวนด์ที่มีความถี่โดยทั่วไปประมาณ 20 kHz ขึ้นอยู่กับปริมาณและสูตรโดยทั่วไป sonication จะดําเนินการเป็นเวลาหลายนาทีเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายตัวของ CNTs อย่างสมบูรณ์
3. การตรวจสอบการกระจายตัว: การกระจายตัวของ CNTs ได้รับการตรวจสอบโดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM), กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) หรือสเปกโทรสโกปี UV-Vis เทคนิคเหล่านี้สามารถใช้เพื่อแสดงภาพการกระจายของ CNTs ภายในเมทริกซ์ PDMS และเพื่อให้แน่ใจว่า CNTs มีการกระจายอย่างสม่ําเสมอ

โดยสรุป sonication ประเภทโพรบเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจาย CNTs ในโพลีเมอร์เช่น PDMS เนื่องจากความสามารถในการสร้างแรงโพรงอากาศที่รุนแรงซึ่งสามารถสลายและกระจาย CNTs ที่รวมตัวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กรณีศึกษาการผลิตอัลตราโซนิกของคอมโพสิต CNT / พอลิเมอร์

การกระจายตัวของท่อนาโนและวัสดุนาโนคาร์บอนอื่น ๆ โดยใช้อัลตราโซนิกชนิดโพรบได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางและถูกนําไปใช้ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมในเวลาต่อมา ด้านล่างนี้เรานําเสนอการศึกษาวิจัยสองสามชิ้นซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของการกระจายตัวของท่อนาโนอัลตราโซนิก

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกของ CNTs ใน PDMS สําหรับเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้

Del Bosque et al. (2022) เปรียบเทียบการกัดแบบสามม้วนและ sonication สําหรับประสิทธิภาพของการกระจายตัวของ CNT การวิเคราะห์ขั้นตอนการกระจายตัวของอนุภาคนาโนลงในเมทริกซ์พอลิเมอร์แสดงให้เห็นว่าเทคนิคอัลตราโซนิกให้ความไวทางไฟฟ้าที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับการกัดแบบสามม้วนเนื่องจากความเป็นเนื้อเดียวกันที่สูงขึ้นของการกระจาย CNT ที่เกิดจากแรงโพรงอากาศ การทดสอบการโหลด CNT ต่างๆเกณฑ์การซึมผ่านของระบบ CNT-PDMS นั่นคือเนื้อหา CNT ที่สําคัญซึ่งกลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าพบว่าเป็น 0.4 wt% CNT ท่อนาโนคาร์บอนแบบหลายผนัง (MWCNTs) ถูกกระจายตัวโดย ultrasonication โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher UP400ST (ดูภาพซ้าย) ที่รอบพัลส์ 0.5 รอบและแอมพลิจูด 50% เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ผลกระทบของการกระจายตัวของอัลตราโซนิกในช่วงเวลาของ sonication จะแสดงในภาพด้านล่าง
จากการวิเคราะห์นี้เงื่อนไขที่เหมาะสมสําหรับการผลิตเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ถูกเลือกเป็น 0.4 wt.% CNT โดยใช้กระบวนการอัลตราโซนิก ในเรื่องนี้การวิเคราะห์การตอบสนองทางไฟฟ้าภายใต้รอบโหลดต่อเนื่องแสดงให้เห็นถึงความทนทานสูงของเซ็นเซอร์ที่พัฒนาขึ้นโดยไม่มีความเสียหายใด ๆ ที่ความเครียด 2%, 5% และ 10% ซึ่งทําให้เซ็นเซอร์เหล่านี้เชื่อถือได้สําหรับการตรวจสอบสายพันธุ์ปานกลาง

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกของ MWCNTs ใน PDMS โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก UP400St ในเวลา sonication ต่างๆ
(การศึกษาและภาพ: ©del Bosque et al., 2022)

อุปกรณ์กระจายอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับ CNT / Polymer Nanocomposites

Hielscher Ultrasonics ผลิตโพรบอัลตราซาวนด์กําลังสูงสําหรับการใช้งานการกระจายตัวในห้องปฏิบัติการม้านั่งและอุตสาหกรรม Hielscher Ultrasonics dispersers ให้การทําให้เป็นเนื้อเดียวกันและแม่นยําและการกระจายตัวของวัสดุนาโนในตัวทําละลายโพลีเมอร์และคอมโพสิต
ด้วยเทคโนโลยีอัลตราโซนิกขั้นสูงเครื่องกระจายเหล่านี้นําเสนอวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและรวดเร็วเพื่อให้ได้การกระจายขนาดอนุภาคที่สม่ําเสมอการกระจายตัวที่มั่นคงและ / หรือการทํางานของอนุภาคนาโน
ด้วยการลดเวลาในการประมวลผลและลดการใช้พลังงานเครื่องกระจายโพรบอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุนการดําเนินงานสําหรับธุรกิจในหลากหลายอุตสาหกรรม
เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ยังสามารถปรับแต่งให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะด้วยตัวเลือกสําหรับขนาดหัววัดแตรบูสเตอร์ระดับพลังงานและเซลล์การไหลทําให้ใช้งานได้หลากหลายและปรับให้เข้ากับสูตรและปริมาตรนาโนต่างๆ
โดยรวมแล้วเครื่องกระจายโพรบอัลตราโซนิกเป็นการลงทุนที่ยอดเยี่ยมสําหรับห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมที่ต้องการเพิ่มประสิทธิภาพเวิร์กโฟลว์การประมวลผลวัสดุนาโนและบรรลุผลลัพธ์ที่สม่ําเสมอและเชื่อถือได้

ออกแบบ ผลิต และให้คําปรึกษา – คุณภาพผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้การรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่หยาบกร้านและสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการได้รับการจัดการอย่างน่าเชื่อถือโดยเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: