การกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอนในหมึกพิมพ์ 3 มิติ

การกระจายตัวของ CNT ที่สม่ําเสมอในหมึกพิมพ์ 3 มิติสามารถเพิ่มคุณสมบัติของหมึกและเปิดใช้งานการใช้งานใหม่ๆ ในด้านต่างๆ อัลตราโซนิกชนิดโพรบเป็นเทคนิคการกระจายตัวที่มีความน่าเชื่อถือสูงในการผลิตนาโนแขวนลอยที่เสถียรของ CNTs ในโพลีเมอร์

การกระจายตัว CNT ที่มีประสิทธิภาพและเสถียรในโพลีเมอร์เนื่องจาก Sonication

ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) มักกระจายตัวในน้ํามันซิลิกอนสําหรับการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ การกระจายตัวของ CNTs ในน้ํามันซิลิกอนสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกล ความร้อน และไฟฟ้าของวัสดุที่ได้ หนึ่งในการใช้งานดังกล่าวคือการประดิษฐ์โพลีเมอร์เจือ CNT สําหรับหมึกพิมพ์ 3 มิติที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เช่น สําหรับการผลิตสารเติมแต่งทางชีวภาพของเซ็นเซอร์สัมผัสที่สวมใส่ได้ นั่งร้านการสร้างเนื้อเยื่อใหม่เฉพาะผู้ป่วย และอิเล็กโทรด ECG และ EEG ที่ยืดหยุ่นได้
นอกจากนี้ CNT ที่กระจายตัวในน้ํามันซิลิกอนยังสามารถใช้เป็นหมึกนําไฟฟ้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น จอแสดงผลและเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น CNT ทําหน้าที่เป็นเส้นทางนําไฟฟ้า ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลเวียนได้

ข้อดีของการกระจายตัวของอัลตราโซนิก CNT / โพลีเมอร์

อัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพมากซึ่งมีประโยชน์หลายประการ ข้อดีของการกระจายอัลตราโซนิกของท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) ในโพลีเมอร์ ได้แก่ :

โปรโตคอลทั่วไปสําหรับการผลิตอัลตราโซนิกของคอมโพสิต CNT / PDMS

อัลตราโซนิกใช้สําหรับการกระจายตัวของวัสดุขนาดนาโนจํานวนมากในโพลีเมอร์ การใช้งานที่เฉพาะเจาะจงและใช้กันทั่วไปคือการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) ใน dimethylpolysiloxane (PDMS) โดยใช้การ sonication แบบโพรบ ในการกระจาย CNTs ลงในเมทริกซ์ PDMS อัลตราซาวนด์กําลังและผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการเกิดโพรงอากาศแบบอะคูสติกจะถูกนํามาใช้เพื่อคลายท่อนาโนพันกันและผสมให้สม่ําเสมอเป็นสารแขวนลอยนาโน การ sonication แบบโพรบเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจาย CNTs เนื่องจากความสามารถในการสร้างแรงโพรงอากาศที่รุนแรงซึ่งสามารถสลายและกระจาย CNTs ที่รวมตัวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การกระจายอัลตราโซนิกเป็นขั้นตอนการประมวลผลที่เรียบง่ายซึ่งไม่จําเป็นต้องมีก่อนหรือหลังการรักษาโดยเฉพาะ อุปกรณ์อัลตราโซนิกนั้นปลอดภัยและใช้งานง่าย
กระบวนการกระจายตัวโดยใช้ sonication แบบโพรบมักเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การเตรียมส่วนผสม CNT-PDMS: CNTs ในปริมาณที่กําหนดไว้ล่วงหน้าจะถูกเพิ่มลงในเมทริกซ์ PDMS และผสมล่วงหน้าโดยใช้เครื่องกวนเชิงกล ที่น่าสนใจคือ การกระจายตัว CNTs ล่วงหน้าในตัวทําละลาย การนําไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นได้ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดทําได้โดย tetrahydrofuran (THF), อะซิโตน หรือคลอโรฟอร์ม (เรียงตามผลลัพธ์ที่ดีที่สุด)
2. การ sonication ชนิดโพรบ: ส่วนผสมอยู่ภายใต้การ sonication แบบโพรบโดยใช้โพรบอัลตราโซนิกความเข้มสูงที่สร้างคลื่นอัลตราซาวนด์ที่มีความถี่โดยทั่วไปประมาณ 20 kHz ขึ้นอยู่กับปริมาตรและสูตรโดยทั่วไปแล้ว sonication จะดําเนินการเป็นเวลาหลายนาทีเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายตัวของ CNT อย่างสมบูรณ์
3. การตรวจสอบการกระจาย: การกระจายตัวของ CNT ได้รับการตรวจสอบโดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) หรือสเปกโทรสโกปี UV-Vis เทคนิคเหล่านี้สามารถใช้เพื่อแสดงภาพการกระจายของ CNTs ภายในเมทริกซ์ PDMS และเพื่อให้แน่ใจว่า CNTs กระจายตัวอย่างสม่ําเสมอ

โดยสรุป sonication แบบโพรบเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจายตัว CNTs ในโพลีเมอร์เช่น PDMS เนื่องจากความสามารถในการสร้างแรงโพรงอากาศที่รุนแรงซึ่งสามารถสลายและกระจายตัว CNTs ที่รวมตัวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กรณีศึกษาการผลิตอัลตราโซนิกของคอมโพสิต CNT / พอลิเมอร์

การกระจายตัวของท่อนาโนและวัสดุนาโนคาร์บอนอื่น ๆ โดยใช้อัลตราโซนิกชนิดโพรบได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางและถูกนําไปใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมในภายหลัง ด้านล่างนี้เรานําเสนอการศึกษาวิจัยสองสามชิ้นซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของการกระจายตัวของท่อนาโนอัลตราโซนิก

การกระจายอัลตราโซนิกของ CNTs ใน PDMS สําหรับเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้

Del Bosque et al. (2022) เปรียบเทียบการกัดสามม้วนและ sonication เพื่อประสิทธิภาพของการกระจายตัว CNT การวิเคราะห์ขั้นตอนการกระจายตัวของอนุภาคนาโนลงในเมทริกซ์โพลีเมอร์แสดงให้เห็นว่าเทคนิคอัลตราโซนิกให้ความไวทางไฟฟ้าที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับการกัดสามม้วนเนื่องจากความเป็นเนื้อเดียวกันที่สูงขึ้นของการกระจาย CNT ที่เกิดจากแรงโพรงอากาศ การทดสอบการโหลด CNT ต่างๆ เกณฑ์การซึมผ่านของระบบ CNT-PDMS นั่นคือปริมาณ CNT ที่สําคัญซึ่งกลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าพบว่าเป็น 0.4 wt% CNT Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNT) ถูกกระจายโดยอัลตราโซนิกโดยใช้ Hielscher ultrasonicator UP400ST (ดูภาพซ้าย) ที่ 0.5 รอบพัลส์และแอมพลิจูด 50% เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ผลกระทบของการกระจายอัลตราโซนิกในช่วงเวลาของ sonication แสดงในภาพด้านล่าง
จากการวิเคราะห์นี้เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการผลิตเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ถูกเลือกเป็น 0.4 wt.% CNT โดยใช้กระบวนการอัลตราโซนิก ในเรื่องนี้การวิเคราะห์การตอบสนองทางไฟฟ้าภายใต้รอบโหลดต่อเนื่องกันแสดงให้เห็นถึงความทนทานสูงของเซ็นเซอร์ที่พัฒนาขึ้นโดยไม่มีความเสียหายใด ๆ ที่ความเครียด 2%, 5% และ 10% ซึ่งทําให้เซ็นเซอร์เหล่านี้เชื่อถือได้สําหรับการตรวจสอบความเครียดปานกลาง

การกระจายอัลตราโซนิกของ MWCNTs ใน PDMS โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก UP400St ในช่วงเวลาต่างๆ
(การศึกษาและภาพ: ©del Bosque et al., 2022)

อุปกรณ์กระจายอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับ CNT / Polymer Nanocomposites

Hielscher Ultrasonics ผู้ผลิตโพรบอัลตราซาวนด์กําลังสูงสําหรับการใช้งานการกระจายตัวที่ต้องการในห้องปฏิบัติการ เครื่องกระจายตัวอัลตราโซนิกของ Hielscher ให้การทําให้เป็นเนื้อเดียวกันและการกระจายตัวของวัสดุนาโนในตัวทําละลายโพลีเมอร์และคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพและแม่นยํา
ด้วยเทคโนโลยีอัลตราโซนิกขั้นสูงเครื่องกระจายตัวเหล่านี้นําเสนอวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและรวดเร็วเพื่อให้ได้การกระจายขนาดอนุภาคที่สม่ําเสมอการกระจายตัวที่เสถียรและ / หรือการทํางานของอนุภาคนาโน
ด้วยการลดเวลาในการประมวลผลและลดการใช้พลังงาน เครื่องกระจายโพรบอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงผลผลิตและลดต้นทุนการดําเนินงานสําหรับธุรกิจในอุตสาหกรรมต่างๆ
เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ยังสามารถปรับแต่งให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะด้วยตัวเลือกสําหรับขนาดโพรบแตรบูสเตอร์ระดับพลังงานและเซลล์การไหลทําให้ใช้งานได้หลากหลายและปรับให้เข้ากับสูตรและปริมาตรนาโนต่างๆ
โดยรวมแล้ว เครื่องกระจายโพรบอัลตราโซนิกเป็นการลงทุนที่ยอดเยี่ยมสําหรับห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมที่ต้องการเพิ่มประสิทธิภาพเวิร์กโฟลว์การประมวลผลวัสดุนาโนและได้ผลลัพธ์ที่สม่ําเสมอและเชื่อถือได้

การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการได้รับการจัดการอย่างน่าเชื่อถือโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: