การกระจายอัลตราโซนิกของคาร์บอนอสัณฐานชั้นเดียว (MAC) ในของเหลว
Monolayer amorphous carbon (MAC) เป็นวัสดุนาโนคาร์บอนชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงเชิงกล ความยืดหยุ่น และการนําไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม การรวมเข้ากับเมทริกซ์เหลวมีความสําคัญสําหรับการใช้งานในคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงการจัดเก็บพลังงานการเคลือบและวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม การบรรลุการกระจายตัวของ MAC ที่สม่ําเสมอและเสถียรทําให้เกิดความท้าทายเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของ van der Waals ที่แข็งแกร่งและมีแนวโน้มที่จะรวมตัว การกระจายอัลตราโซนิกโดยใช้เครื่องโซนิคเตอร์ชนิดโพรบ Hielscher เป็นโซลูชันที่ปรับขนาดได้และมีประสิทธิภาพสูงสําหรับการแยกคลัสเตอร์ MAC และให้มั่นใจว่ามีการกระจายที่เป็นเนื้อเดียวกันในเฟสของเหลว
ความท้าทายในการกระจาย MAC
เนื่องจากโครงสร้างที่บางเฉียบและพลังงานพื้นผิวสูง MAC จึงรวมตัวกันเป็นกองหลายชั้นตามธรรมชาติเมื่อนําเข้าสู่ตัวกลางที่เป็นของเหลว วิธีการผสมหรือแรงเฉือนแบบเดิมมักไม่สามารถกระจาย MAC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งนําไปสู่:
- ความเป็นเนื้อเดียวกันไม่ดีในวัสดุคอมโพสิต
- คุณสมบัติทางกลลดลงเนื่องจากการรวมตัวกัน
- ความสามารถในการปรับขนาดกระบวนการที่จํากัด
โพรงอากาศอัลตราโซนิกนําเสนอเทคนิคที่ไม่สร้างความเสียหายมีประสิทธิภาพและปรับขนาดได้เพื่อให้ได้ MAC ชั้นเดียวที่กระจายตัวในตัวทําละลายเมทริกซ์โพลีเมอร์และสูตรปฏิกิริยาต่างๆ
การกระจายอัลตราโซนิก: กลไกและประโยชน์
เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบสร้างโพรงอากาศอะคูสติกที่รุนแรงในของเหลวซึ่งส่งผลให้เกิดแรงเฉือนสูงเฉพาะที่ไมโครเจ็ตและคลื่นกระแทก สภาวะที่รุนแรงเหล่านี้สามารถแยกมวลรวม MAC แยกชิ้นส่วนและกระจายแผ่นนาโนอย่างสม่ําเสมอได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อได้เปรียบที่สําคัญของการกระจายอัลตราโซนิก ได้แก่ :
- การขัดผิวที่มีประสิทธิภาพ: แปลง MAC หลายชั้นเป็นโมโนเลเยอร์
- ความเสถียรสูง: ป้องกันการรวมตัวกันอีกครั้งโดยการปรับปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารลดแรงตึงผิวและตัวทําละลายให้เหมาะสม
- ความสามารถในการปรับขนาดของกระบวนการ: เหมาะสําหรับการวิจัยในห้องปฏิบัติการการผลิตนําร่องและการผลิตทางอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ
- การประมวลผลที่มีการควบคุม: พารามิเตอร์ที่ปรับได้ (แอมพลิจูด เวลา ความดัน อุณหภูมิ) ช่วยให้สามารถปรับให้เหมาะสมสําหรับการใช้งานเฉพาะ
Hielscher Probe-Type Sonicators: โซลูชันที่ปรับขนาดได้สําหรับการกระจาย MAC
Hielscher Ultrasonics นําเสนอโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่ล้ําสมัยซึ่งรองรับการกระจาย MAC ทุกระดับตั้งแต่ตัวอย่างห้องปฏิบัติการขนาดเล็กไปจนถึงกระบวนการอินไลน์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ระบบโมดูลาร์และปรับแต่งได้ให้ความแม่นยําและประสิทธิภาพที่ไม่มีใครเทียบได้
เครื่องอัลตราโซนิก UP400St สําหรับการกระจายตัวของอนุภาคนาโนคาร์บอนที่เป็นเนื้อเดียวกัน
การกระจาย MAC ระดับห้องปฏิบัติการ
สําหรับการวิจัยและพัฒนาเครื่องโซนิคเตอร์ Hielscher รุ่น UP200Ht (200W) และ UP400St (400W) ให้การควบคุมพารามิเตอร์การกระจายที่แม่นยํา อุปกรณ์อัลตราโซนิกเหล่านี้ช่วยให้:
- การประมวลผลแบบแบทช์ขนาดเล็กเพื่อการศึกษาความเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว
- การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์เพื่อกําหนดแอมพลิจูดและระยะเวลาการประมวลผลในอุดมคติ
- ความสามารถในการทําซ้ําสําหรับการปรับแต่งสูตร
การผลิตนําร่องและขนาดกลาง
สําหรับการผลิตระดับนําร่องหรืออุตสาหกรรมขนาดเล็ก UIP1000hdT (1kW) และ UIP2000hdT (2kW) ให้พลังงานที่เพิ่มขึ้นในขณะที่ยังคงควบคุมคุณภาพการกระจายที่ปรับแต่งอย่างละเอียด คุณสมบัติของพวกเขารวมถึง:
- การประมวลผลอย่างต่อเนื่องเพื่อปริมาณงานที่สูงขึ้น
- เครื่องปฏิกรณ์โฟลว์เซลล์เพื่อเปิดใช้งานการกระจายแบบอินไลน์
- โฟลว์เซลล์แรงดันช่วยให้สามารถประมวลผลภายใต้แรงดันสูง
การกระจายอินไลน์ระดับอุตสาหกรรม
สําหรับการกระจาย MAC ในปริมาณมาก ซีรีส์ UIP4000hdT, UIP6000hdT และ UIP16000hdT ของ Hielscher (4kW–16kW ต่อหน่วย) ช่วยให้กระจายตัวแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่อง สิทธิประโยชน์รวมถึง:
- ความสามารถในการประมวลผลสูง: ออกแบบมาสําหรับการผลิตคอมโพสิตและสารเคลือบขนาดใหญ่
- การออกแบบโมดูลาร์ที่ปรับขนาดได้: สามารถใช้งานหลายยูนิตแบบขนานได้
- ระบบอัตโนมัติของกระบวนการ: การผสานรวมกับเซ็นเซอร์และระบบควบคุมเพื่อการตรวจสอบแบบเรียลไทม์
ฉันจะบรรลุการกระจายตัวที่เหมาะสมของคาร์บอนอสัณฐานชั้นเดียวได้อย่างไร
เพื่อให้ได้คุณภาพการกระจายตัวสูงสุดพารามิเตอร์การประมวลผลที่สําคัญจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม:
การกระจายอัลตราโซนิกโดยใช้เครื่องโซนิคเตอร์ชนิดโพรบ Hielscher เป็นเทคนิคที่ได้รับการพิสูจน์ปรับขนาดได้และมีประสิทธิภาพสูงสําหรับการแปรรูปคาร์บอนอสัณฐานชั้นเดียวในของเหลว ไม่ว่าจะในระดับห้องปฏิบัติการขนาดเล็กหรือการผลิตทางอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบเครื่องสะท้อนเสียงของ Hielscher ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายตัวที่เป็นเนื้อเดียวกันและมีเสถียรภาพปลดล็อกศักยภาพสูงสุดของคาร์บอนอสัณฐานชั้นเดียว (MAC) สําหรับคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงรุ่นต่อไปการเคลือบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและผลิตภัณฑ์ที่ปรับปรุงวัสดุนาโน
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
|---|---|---|
| 0.5 ถึง 1.5 มล. | ไม่ | ไวอัลทวีตเตอร์ |
| 1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล. / นาที | UP100H |
| 10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
| 15 ถึง 150L | 3 ถึง 15 ลิตร / นาที | UIP6000hdT |
| ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000hdT |
| ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000hdT |
- ประสิทธิภาพสูง
- เทคโนโลยีล้ําสมัย
- ความน่าเชื่อถือ & กําลังกาย
- การควบคุมกระบวนการที่ปรับได้และแม่นยํา
- ชุด & แบบ อิน ไลน์
- สําหรับทุกโวลุ่ม
- ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ
- คุณสมบัติอัจฉริยะ (เช่น ตั้งโปรแกรมได้ โปรโตคอลข้อมูล รีโมทคอนโทรล)
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- การบํารุงรักษาต่ํา
- CIP (ทําความสะอาดในสถานที่)
การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี
เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher
Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs
เครื่องสะท้อนเสียงอุตสาหกรรม UIP16000hdT สําหรับการกระจายตัวของนาโนที่ปริมาณงานสูง
วรรณกรรม / อ้างอิง
- SOP – Ultrasonic Dispersion of Multi-Walled Carbon-Nanotubes using the UP400ST Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
คําถามที่พบบ่อย
Monolayer Amorphous Carbon คืออะไร?
คาร์บอนอสัณฐานชั้นเดียว (MAC) เป็นคาร์บอนในรูปแบบที่ไม่มีผลึกหนาเท่าอะตอมเดียว ซึ่งโดยทั่วไปจะสังเคราะห์ผ่านการสะสมไอเคมี (CVD) หรือเทคนิคการสะสมแบบฟิล์มบางอื่นๆ ซึ่งแตกต่างจากกราฟีนซึ่งมีตาข่ายหกเหลี่ยมที่เป็นระเบียบดี MAC ขาดลําดับอะตอมระยะไกล ซึ่งแสดงโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบแต่สม่ําเสมอในระดับอะตอม
คาร์บอนอสัณฐานคืออะไร?
คาร์บอนอสัณฐาน (ac) เป็นอัลโลโทรปอรึ้งที่ไม่ใช่ผลึกของคาร์บอนที่มีลักษณะเฉพาะโดยไม่มีลําดับอะตอมเป็นระยะระยะยาว ประกอบด้วยส่วนผสมของอะตอมคาร์บอนไฮบริดแบบ sp² (กราไฟติก) และ sp³ (คล้ายเพชร) โดยมีคุณสมบัติแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการสะสมและปริมาณไฮโดรเจน ตัวแปร ได้แก่ คาร์บอนอสัณฐานไฮโดรเจน (AC:H) คาร์บอนอสัณฐานสี่เหลี่ยม (ta-C) และคาร์บอนคล้ายเพชร (DLC)
Monolayer Amorphous Carbon มีจําหน่ายจํานวนมากหรือไม่?
ไม่ คาร์บอนอสัณฐานชั้นเดียวไม่มีจําหน่ายจํานวนมากเนื่องจากมีลักษณะสองมิติ มันถูกสังเคราะห์เป็นฟิล์มบางเฉียบบนพื้นผิวและไม่สามารถผลิตในปริมาณมากและอิสระเช่นกราไฟท์หรือเพชร
อะไรคือความแตกต่างระหว่างคาร์บอนอสัณฐานและคาร์บอนผลึก?
ความแตกต่างหลักอยู่ที่การจัดเรียงอะตอม ผลึกคาร์บอน (เช่น กราไฟท์ เพชร) มีตาข่ายเป็นระยะที่กําหนดไว้อย่างดี ในขณะที่คาร์บอนอสัณฐานขาดลําดับระยะยาว ความแตกต่างของโครงสร้างนี้ส่งผลต่อคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ ทางกล และแสง รูปแบบผลึกแสดงโครงสร้างแอนไอโซโทรปีและแถบที่แตกต่างกัน ในขณะที่คาร์บอนอสัณฐานมีคุณสมบัติไอโซโทรปิกและการนําไฟฟ้าที่แปรผัน
รูปแบบของคาร์บอนคืออะไร?
คาร์บอนมีอยู่ในอัลโลโทรปหลายชนิด ได้แก่:
- รูปแบบผลึก: เพชร, กราไฟท์, กราฟีน, ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs), ฟูลเลอรีน (เช่น C₆₀)
- รูปแบบอสัณฐาน: ถ่าน, เขม่า, คาร์บอนแบล็ค, คาร์บอนแก้ว, คาร์บอนคล้ายเพชร (DLC), คาร์บอนอสัณฐานชั้นเดียว (MAC)
- โครงสร้างนาโนไฮบริด: นาโนไดมอนด์ คาร์บอนหัวหอม คาร์บอนแอโรเจล และคอมโพสิต เช่น นาโนคาร์บอน-โลหะไฮบริด
แต่ละรูปแบบมีคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ที่แตกต่างกันซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้งานในวัสดุศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ และการจัดเก็บพลังงาน
Hielscher Ultrasonics ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงจาก ห้องทดลอง ถึง ขนาดอุตสาหกรรม