มอร์ตาร์ซีเมนต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโนโดยใช้การกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิก

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงการกระจายตัว การแยกชั้น และการสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกันของกราฟีน CNTs และวัสดุนาโนในซีเมนต์เพสต์และมอร์ตาร์ เครื่องโซนิเคเตอร์ของ Hielscher ช่วยให้สามารถพัฒนาสูตรซีเมนต์สมรรถนะสูงได้ตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาไปจนถึงการผลิตระดับอุตสาหกรรม

มอร์ตาร์ซีเมนต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโน – การกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกันที่ดีขึ้นด้วยการใช้คลื่นอัลตราโซนิก

มอร์ตาร์ซีเมนต์และซีเมนต์เพสต์ที่เสริมแรงด้วยวัสดุนาโนเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพสูงในการพัฒนาวัสดุก่อสร้างสมรรถนะสูง การเติมวัสดุนาโน เช่น กราฟีน กราฟีนออกไซด์ ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) นาโนซิลิกา นาโนเคลย์ หรือสารเติมแต่งชนิดเติมเต็มที่มีหน้าที่เฉพาะอื่น ๆ ช่วยให้สามารถออกแบบวัสดุฐานซีเมนต์ให้มีความแข็งแรงเชิงกล ความต้านทานการแตกร้าว ความทนทาน และการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น มีความสามารถในการซึมผ่านลดลง และมีสมรรถนะระยะยาวที่ดีขึ้น
ปัญหา: วัสดุนาโนในระบบซีเมนต์จะให้ศักยภาพเต็มที่ได้ก็ต่อเมื่ออนุภาคกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอเท่านั้น แผ่นกราฟีน มัด CNT และสารเติมแต่งนาโนอื่น ๆ มีแนวโน้มที่จะเกาะรวมกันเป็นกลุ่มเนื่องจากแรงแวนเดอร์วาลส์ที่รุนแรง พลังงานพื้นผิวสูง และการพันกัน การกวนแบบทั่วไป การผสมด้วยโรเตอร์–สเตเตอร์ หรือการผสมผงอย่างง่ายมักไม่สามารถสลายกลุ่มอนุภาคเหล่านี้ได้อย่างเพียงพอ ผลที่เกิดขึ้นคือการกระจายที่ไม่ดี จุดอ่อนในเมทริกซ์มอร์ตาร์ การใช้วัสดุนาโนราคาแพงอย่างไม่มีประสิทธิภาพ และสมบัติของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ
วิธีแก้ปัญหา: เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบของ Hielscher เป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพ สามารถขยายขนาดได้ และผ่านการพิสูจน์ในการใช้งานระดับอุตสาหกรรม สำหรับการกระจายตัว การแยกชั้น การสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกัน และการพันเชื่อมกันเพื่อให้เกิดหน้าที่เฉพาะของวัสดุนาโนในซีเมนต์เพสต์ สูตรมอร์ตาร์ และสารแขวนลอยตั้งต้น Hielscher พัฒนาและผลิตเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกสำหรับกระบวนการของเหลว ตั้งแต่งานศึกษาความเป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตแบบต่อเนื่องระดับอุตสาหกรรม โดยมีผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบให้รองรับการขยายขนาดจากระบบห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดไปสู่อุปกรณ์อุตสาหกรรมกำลังสูง

เหตุใดการกระจายตัวของวัสดุนาโนจึงมีความสำคัญต่อมอร์ตาร์ซีเมนต์

วัสดุนาโนสามารถปรับปรุงวัสดุคอมโพสิตฐานซีเมนต์ได้อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากวัสดุเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับเมทริกซ์ซีเมนต์ในระดับความยาวที่เล็กมาก กราฟีน CNTs และสารเติมแต่งชนิดเติมเต็มระดับนาโนอื่น ๆ ที่กระจายตัวอย่างเหมาะสมสามารถทำหน้าที่เป็นตำแหน่งก่อกำเนิดนิวเคลียส เชื่อมข้ามรอยร้าวจุลภาค ปรับโครงสร้างรูพรุนให้ละเอียดขึ้น และปรับปรุงการถ่ายโอนแรงภายในเมทริกซ์ที่แข็งตัวแล้ว
ในทางปฏิบัติ สมรรถนะขึ้นอยู่กับปริมาณวัสดุนาโนที่ระบุว่าเติมลงไปน้อยกว่าคุณภาพของการกระจายตัว กราฟีนหรือ CNTs ปริมาณเล็กน้อยที่กระจายตัวได้ดีอาจให้สมรรถนะเหนือกว่าวัสดุปริมาณมากกว่าที่กระจายตัวได้ไม่ดี กลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกันมีพฤติกรรมเป็นตำหนิมากกว่าเป็นส่วนเสริมแรง กลุ่มอนุภาคเหล่านี้ลดความสามารถในการทำงาน ก่อให้เกิดการกระจุกตัวของความเค้น และจำกัดพื้นที่ผิวที่ใช้งานได้จริงของสารเติมแต่ง
การกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกช่วยจัดการกับความท้าทายหลักนี้ในการพัฒนาสูตร คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงก่อให้เกิดแรงเฉือนเฉพาะที่ที่รุนแรง การผสมระดับจุลภาค คลื่นกระแทก และลำเจ็ตของเหลวระดับจุลภาคผ่านคาวิเทชันเชิงเสียง ผลเหล่านี้แยกวัสดุนาโนที่รวมเป็นมัด ทำให้พื้นผิวอนุภาคเปียก และกระจายอนุภาคอย่างสม่ำเสมอทั่ววัฏภาคของเหลวก่อนนำไปผสมกับผงซีเมนต์ ซีเมนต์เพสต์ หรือมอร์ตาร์

การสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกันของกราฟีน CNTs และสารเติมแต่งนาโนด้วยอัลตราโซนิก

กราฟีนนาโนเพลตเล็ต กราฟีนออกไซด์ กราฟีนออกไซด์ที่ผ่านการรีดิวซ์ และท่อนาโนคาร์บอนน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับวัสดุฐานซีเมนต์ขั้นสูง วัสดุเหล่านี้สามารถช่วยเพิ่มกำลังรับแรงดึง กำลังรับแรงดัด ความเหนียวต้านการแตกหัก การนำไฟฟ้า พฤติกรรมทางความร้อน และความทนทาน ในขณะเดียวกัน วัสดุเหล่านี้ก็เป็นหนึ่งในกลุ่มสารเติมแต่งที่กระจายตัวได้ยากที่สุด
คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกช่วยเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโครงสร้างระดับนาโน ในของเหลวที่ได้รับคลื่นอัลตราโซนิก การยุบตัวของฟองคาวิเทชันทำให้เกิดการป้อนพลังงานเฉพาะที่อย่างเข้มข้น ซึ่งสามารถสลายกลุ่มอนุภาค แยกมัด CNT แยกชั้นวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นชั้น และปรับปรุงการกระจายของสารเติมแต่งชนิดเติมเต็มระดับนาโน

ผลสำคัญของอัลตราโซนิกในการผลิตมอร์ตาร์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโน ได้แก่:

• การสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกัน: การสลายกลุ่มกราฟีน CNTs นาโนซิลิกา หรือสารเติมแต่งแบบไฮบริดให้มีการกระจายของอนุภาคที่เล็กลงและสม่ำเสมอมากขึ้น
• การกระจายตัว: การกระจายวัสดุนาโนอย่างเป็นเนื้อเดียวกันในน้ำ สารละลายสารลดน้ำ สารผสมของสารผสมเพิ่ม หรือสลาร์รีฐานซีเมนต์
• การแยกชั้น: การแยกวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นชั้น เช่น กราไฟต์ กราฟีนนาโนเพลตเล็ต หรือแร่ดินเหนียว ให้เป็นแผ่นที่บางลงและมีพื้นที่ผิวที่ออกฤทธิ์ได้สูงขึ้น
• การทำให้เปียกและการกระตุ้น: การปรับปรุงการสัมผัสระหว่างของเหลวกับพื้นผิววัสดุนาโน เพื่อให้มีปฏิสัมพันธ์กับผลิตภัณฑ์ไฮเดรตของซีเมนต์และสารผสมเพิ่มได้ดีขึ้น
• การพันเชื่อมกันและการก่อตัวของโครงข่าย: การส่งเสริมการก่อตัวของโครงข่าย CNT หรือกราฟีนที่กระจายตัว ซึ่งสามารถเพิ่มการเชื่อมข้ามรอยร้าว การนำไฟฟ้า และหน้าที่เชิงโครงสร้าง
• ความสามารถในการทำซ้ำ: การสร้างสภาวะกระบวนการที่ควบคุมได้เพื่อให้ได้สูตรที่สม่ำเสมอ ตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการไปจนถึงระดับการผลิต

ข้อดีของการกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกในซีเมนต์เพสต์และมอร์ตาร์

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกมีคุณค่าทางเศรษฐกิจและทางเทคนิคสูงเป็นพิเศษในการผลิตซีเมนต์สมรรถนะสูง วัสดุนาโนมักมีราคาแพง และประโยชน์ของวัสดุเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการใช้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อการใช้คลื่นอัลตราโซนิกปรับปรุงคุณภาพการกระจายตัว ผู้พัฒนาสูตรมักสามารถลดการเติมเกินปริมาณ เพิ่มความสามารถในการทำซ้ำ และให้สมรรถนะที่สูงขึ้นต่อสารเติมแต่งหนึ่งกิโลกรัม

สำหรับผู้ผลิตมอร์ตาร์ขั้นสูง วัสดุซ่อมแซม ชิ้นส่วนสำเร็จรูป วัสดุฐานซีเมนต์ที่พิมพ์ 3 มิติได้ หรือเคมีภัณฑ์ก่อสร้างเฉพาะทาง กระบวนการอัลตราโซนิกสามารถช่วยให้เกิด:

• สมรรถนะการรับแรงอัด แรงดัด และแรงดึงที่สูงขึ้นจากการกระจายของสารเติมแต่งชนิดเติมเต็มระดับนาโนที่ดีขึ้น
• ความต้านทานการแตกร้าวและความเหนียวที่ดีขึ้น เนื่องจากการเสริมแรงระดับจุลภาคที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
• ความสามารถในการซึมผ่านที่ลดลงและความทนทานที่ดีขึ้นด้วยการปรับโครงสร้างรูพรุนให้ละเอียดขึ้น
• คุณภาพวัสดุที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นระหว่างรุ่นการผลิต
• การใช้ประโยชน์จากกราฟีน CNTs และสารเติมแต่งนาโนอื่น ๆ ที่มีราคาแพงได้ดีขึ้น
• การคัดกรองสูตรและการปรับกระบวนการให้เหมาะสมที่รวดเร็วยิ่งขึ้น
• การผลิตที่สามารถขยายขนาดได้ ตั้งแต่การพัฒนาในห้องปฏิบัติการไปจนถึงกระบวนการอุตสาหกรรมแบบต่อเนื่อง
• การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการได้ดีขึ้น เช่น แอมพลิจูด พลังงานที่ป้อน อัตราการไหล อุณหภูมิ และเวลาพำนัก

เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ออกแบบมาเพื่อถ่ายโอนพลังงานเข้าสู่ของเหลว สารแขวนลอย และสลาร์รีในลักษณะที่วัดได้และทำซ้ำได้ กลไกหลักเดียวกันของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกสามารถใช้ได้กับเครื่องในหลายระดับกำลัง ทำให้ลูกค้าสามารถพัฒนาพารามิเตอร์กระบวนการในระดับเล็ก แล้วนำไปใช้กับระบบตั้งโต๊ะ ระบบนำร่อง หรือระบบอุตสาหกรรมที่ใหญ่ขึ้นได้

ภาพถ่ายความร้อนอินฟราเรดของซีเมนต์เพสต์ที่ปรับปรุงด้วยวัสดุนาโนและเสริมแรงด้วย (a) CNTs และ (b) GNPs โดยกระจาย CNT และกราฟีนด้วยเครื่องโซนิเคเตอร์ UP400S
การศึกษาและกราฟ: ©Farmaki et al., 2025

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกก่อนเติมซีเมนต์: แนวทางกระบวนการที่ควรเลือกใช้

สำหรับสูตรซีเมนต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโนหลายสูตร แนวทางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดคือการกระจายวัสดุนาโนในวัฏภาคของเหลวก่อน ของเหลวนี้อาจเป็นน้ำ สารละลายสารลดน้ำพิเศษ สารช่วยกระจายตัวที่มีสารลดแรงตึงผิว สารผสมเพิ่มชนิดพอลิเมอร์ ซิลิกาโซล หรือองค์ประกอบของเหลวอื่นในสูตรมอร์ตาร์
แนวทางกระบวนการอัลตราโซนิกโดยทั่วไปมีดังนี้:

1. เติมกราฟีน CNTs หรือวัสดุนาโนอื่น ๆ ลงในวัฏภาคของเหลว
2. ทำให้ผงหรือสารเติมแต่งชนิดเติมเต็มระดับนาโนเปียกเบื้องต้นภายใต้การผสมระดับปานกลาง
3. ใช้คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงเพื่อสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกันและกระจายวัสดุ
4. ควบคุมอุณหภูมิหากจำเป็น
5. เติมสารกระจายตัวระดับนาโนที่ผ่านคลื่นอัลตราโซนิกลงในซีเมนต์ ทราย และองค์ประกอบมอร์ตาร์อื่น ๆ
6. ผสมจนได้ความข้นเหลวสุดท้ายของซีเมนต์เพสต์หรือมอร์ตาร์

แนวทางนี้ช่วยให้ควบคุมได้ดีกว่าการผสมอนุภาคนาโนกับผงซีเมนต์แบบแห้ง อีกทั้งยังเพิ่มโอกาสที่วัสดุนาโนจะแยกออกจากกัน เปียก และกระจายอย่างสม่ำเสมอแล้วก่อนที่ไฮเดรชันและการก่อตัวจะเริ่มขึ้น

ประโยชน์ทางเศรษฐกิจสำหรับการผลิตซีเมนต์สมรรถนะสูง

สารเติมแต่งนาโนอาจมีราคาแพง และการใช้ต้องมีเหตุผลรองรับด้วยสมรรถนะที่เพิ่มขึ้นซึ่งวัดได้ การกระจายตัวที่ไม่ดีทำให้สิ้นเปลืองวัสดุ กราฟีนหรือ CNTs ที่เกาะรวมกันเป็นกลุ่มเพิ่มต้นทุนสูตรโดยไม่ให้ผลการเสริมแรงตามที่คาดหวัง ในทางตรงกันข้าม การกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงการใช้ประโยชน์จากวัสดุนาโนอย่างมีประสิทธิผล
ประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ได้แก่:

• การสูญเสียสารเติมแต่งที่ลดลง: วัสดุนาโนมีส่วนช่วยเพิ่มสมรรถนะในสัดส่วนมากขึ้น แทนที่จะยังคงติดอยู่ในกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกัน
• ความเสี่ยงในการพัฒนาสูตรที่ลดลง: การกระจายตัวที่สม่ำเสมอช่วยลดรุ่นการผลิตที่ไม่ผ่านเกณฑ์และผลทดสอบที่ไม่คงที่
• วงจรการวิจัยและพัฒนาที่รวดเร็วขึ้น: สามารถคัดกรองสูตรด้วยพารามิเตอร์การใช้คลื่นอัลตราโซนิกที่ควบคุมได้
• การขยายขนาดที่ดีขึ้น: สามารถถ่ายโอนพารามิเตอร์กระบวนการจากการทดสอบความเป็นไปได้ไปสู่อุปกรณ์อุตสาหกรรม
• ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงขึ้น: มอร์ตาร์ที่แข็งแรงขึ้น ทนทานขึ้น และมีหน้าที่เฉพาะ รองรับการใช้งานระดับพรีเมียม
• ศักยภาพในการผลิตแบบต่อเนื่อง: การใช้คลื่นอัลตราโซนิกในสายการผลิตช่วยให้ประมวลผลได้ในปริมาณสูงสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์

สำหรับผู้ผลิต คุณค่าหลักไม่ได้อยู่เพียงที่คุณภาพการกระจายตัวที่ดีขึ้น แต่ยังอยู่ที่ความสามารถในการเปลี่ยนซีเมนต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโนจากแนวคิดในห้องปฏิบัติการให้เป็นกระบวนการผลิตที่ควบคุมได้และสามารถขยายขนาดได้

จากการพัฒนาสูตรในห้องปฏิบัติการสู่การผลิตซีเมนต์ระดับอุตสาหกรรม

ข้อได้เปรียบสำคัญของเทคโนโลยีอัลตราโซนิกของ Hielscher คือแนวทางการขยายขนาดที่ใช้งานได้จริง สามารถพัฒนาสูตรซีเมนต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโนในระดับตั้งโต๊ะ แล้วถ่ายโอนไปยังระบบที่ใหญ่ขึ้นโดยไม่เปลี่ยนหลักการพื้นฐานของกระบวนการ แทนที่จะคิดค้นกระบวนการกระจายตัวใหม่สำหรับการผลิต ผู้ผลิตสามารถปรับขนาดกำลังอัลตราโซนิก รูปทรงเรขาคณิตของเซลล์การไหล เวลาพำนัก และรูปแบบการจัดวางเครื่องปฏิกรณ์ได้
แนวทางนี้ช่วยลดความเสี่ยงทางเทคนิค อีกทั้งยังทำให้เส้นทางจากตัวอย่างมอร์ตาร์ที่ประสบความสำเร็จไปสู่ผลิตภัณฑ์ซีเมนต์สมรรถนะสูงเชิงพาณิชย์สั้นลง

ขั้นตอนการขยายขนาดโดยทั่วไปประกอบด้วย:

1. กำหนดสมรรถนะมอร์ตาร์เป้าหมายและระบบวัสดุนาโน
2. คัดกรองกราฟีน CNT นาโนซิลิกา หรือสารเติมแต่งแบบไฮบริด
3. กำหนดความเข้มของการใช้คลื่นอัลตราโซนิกและพลังงานที่ป้อนที่จำเป็น
4. ปรับตัวกลางการกระจายตัว สารผสมเพิ่ม และการควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสม
5. ผลิตรุ่นทดสอบด้วยระบบ UIP1000hdT หรือ UIP2000hdT
6. ตรวจสอบยืนยันสมบัติของมอร์ตาร์ เช่น ความแข็งแรง ความสามารถในการทำงาน และความทนทาน
7. ถ่ายโอนกระบวนการไปยังชุดเครื่อง UIP6000hdT หรือ UIP16000hdT สำหรับการผลิต
8. ผสานการใช้คลื่นอัลตราโซนิกในสายการผลิตเข้ากับการผลิตแบบต่อเนื่อง

ซีเมนต์สมรรถนะสูงต้องการการกระจายตัวคุณภาพสูง

อนาคตของเทคโนโลยีซีเมนต์ไม่ได้อาศัยเพียงเคมีของวัสดุประสานแบบใหม่เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการควบคุมโครงสร้างจุลภาค สารเติมแต่งที่มีหน้าที่เฉพาะ และกระบวนการให้ดีขึ้นด้วย วัสดุนาโน เช่น กราฟีนและ CNTs สามารถช่วยผลิตวัสดุฐานซีเมนต์ที่แข็งแรงขึ้น เหนียวขึ้น ชาญฉลาดขึ้น และทนทานขึ้น แต่สิ่งนี้ต้องอาศัยการกระจายตัวที่เชื่อถือได้
เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher มอบเครื่องมือที่สามารถขยายขนาดได้สำหรับกระบวนการสารเติมแต่งนาโนแก่ผู้ผลิตซีเมนต์ ผู้ผลิตเคมีภัณฑ์ก่อสร้าง และสถาบันวิจัย ตั้งแต่การพัฒนาสูตรระยะแรกไปจนถึงการผลิตในสายการผลิตที่มีปริมาณการประมวลผลสูง การใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงการกระจายตัว การแยกชั้น การสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกัน และการจัดโครงสร้างเพื่อให้เกิดหน้าที่เฉพาะของวัสดุนาโนในซีเมนต์เพสต์และมอร์ตาร์
สำหรับการผลิตซีเมนต์สมรรถนะสูง กระบวนการอัลตราโซนิกให้ข้อได้เปรียบที่ชัดเจน ได้แก่ สมรรถนะวัสดุที่ดีขึ้น การใช้สารเติมแต่งนาโนราคาแพงอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเส้นทางโดยตรงจากความสำเร็จในห้องปฏิบัติการไปสู่การผลิตระดับอุตสาหกรรม

ตารางด้านล่างแสดงขีดความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

เครื่องโซนิเคเตอร์ของ Hielscher สำหรับการวิจัย การทดสอบความเป็นไปได้ และการผลิต

Hielscher มีเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกครอบคลุมระดับกำลังสำหรับห้องปฏิบัติการ ระดับตั้งโต๊ะ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้พัฒนาซีเมนต์และมอร์ตาร์ เนื่องจากสูตรเสริมแรงด้วยวัสดุนาโนมักต้องผ่านหลายขั้นตอน ได้แก่ การคัดกรองวัสดุเบื้องต้น การพัฒนาพารามิเตอร์การกระจายตัว การทดสอบมอร์ตาร์ การผลิตรุ่นนำร่อง และการผลิตระดับอุตสาหกรรม
กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Hielscher มีพื้นฐานจากกระบวนการอัลตราโซนิกที่สามารถขยายขนาดได้ โดยมีระบบสำหรับการพัฒนาในห้องปฏิบัติการ การทดสอบระดับนำร่องและระดับตั้งโต๊ะ การทำงานหนักในอุตสาหกรรม และการผลิตในสายการผลิตแบบต่อเนื่องโดยใช้เซลล์การไหลและเครื่องปฏิกรณ์

UIP1000hdT และ UIP2000hdT สำหรับการวิจัยระดับตั้งโต๊ะและการทดสอบความเป็นไปได้

UIP1000hdT และ UIP2000hdT เป็นเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกแบบตั้งโต๊ะกำลังสูงสำหรับการพัฒนาสูตร การศึกษาความเป็นไปได้ และกระบวนการระดับกลาง เครื่องเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาสูตรซีเมนต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโน ซึ่งนักวิจัยจำเป็นต้องทดสอบชนิดวัสดุนาโน ความเข้มข้น เคมีของสารช่วยกระจายตัว ความเข้มของการใช้คลื่นอัลตราโซนิก เวลาในการประมวลผล และการควบคุมอุณหภูมิ

ระบบเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ:

• การกระจายตัวของกราฟีนและ CNT ในน้ำหรือสารละลายสารผสมเพิ่ม
• การทดสอบความเป็นไปได้ของซีเมนต์เพสต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโน
• การปรับพลังงานที่ป้อนในการใช้คลื่นอัลตราโซนิกให้เหมาะสม
• การเตรียมรุ่นทดสอบที่สามารถทำซ้ำได้
• การพัฒนาสูตรมอร์ตาร์สมรรถนะสูง
• กระบวนการแบบต่อเนื่องขนาดเล็กด้วยชุดติดตั้งเซลล์การไหล
• การตรวจสอบยืนยันการขยายขนาดก่อนการผลิตระดับอุตสาหกรรม

สำหรับทีมวิจัยและพัฒนา UIP1000hdT และ UIP2000hdT ให้ความเข้มของกระบวนการที่จำเป็นสำหรับวัสดุนาโนที่ต้องการการประมวลผลสูง ขณะเดียวกันก็ยังมีชุดติดตั้งที่ใช้งานได้จริงในสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการ ศูนย์เทคนิค และระดับนำร่อง

การแยกชั้นกราฟีนด้วยอัลตราโซนิก

ชุดเครื่อง UIP6000hdT และ UIP16000hdT สำหรับการผลิตที่มีปริมาณการประมวลผลสูง

สำหรับการผลิตสารเติมแต่งซีเมนต์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโน สารกระจายตัวระดับนาโน หรือองค์ประกอบมอร์ตาร์สมรรถนะสูงในระดับเชิงพาณิชย์ เครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมของ Hielscher เช่น UIP6000hdT และ UIP16000hdT สามารถจัดเป็นชุดเครื่องเพื่อรองรับกระบวนการแบบต่อเนื่องที่มีปริมาณการประมวลผลสูง
ชุดเครื่อง UIP6000hdT หรือ UIP16000hdT ช่วยให้ผู้ผลิตเพิ่มขีดความสามารถในการประมวลผลได้ ขณะเดียวกันก็ยังควบคุมพลังงานอัลตราโซนิกที่ป้อน แนวทางแบบโมดูลาร์นี้มีประโยชน์เป็นพิเศษเมื่อปริมาณการผลิตเพิ่มจากระดับนำร่องไปสู่การผลิตเต็มขนาด

รูปแบบการจัดระบบอุตสาหกรรมรองรับ:

• การกระจายตัวของกราฟีน CNTs และสารเติมแต่งนาโนแบบต่อเนื่องในสายการผลิต
• การประมวลผลสารกระจายตัวเข้มข้นของวัสดุนาโนในปริมาณสูง
• การผสานเข้ากับสายการผลิตสารผสมเพิ่มสำหรับซีเมนต์หรือมอร์ตาร์ผสมแห้ง
• การเดินเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกแบบขนานเพื่อเพิ่มขีดความสามารถ
• สภาพแวดล้อมการผลิตที่ต้องการความทนทานในการทำงาน 24/7
• การควบคุมและติดตามกระบวนการเพื่อให้คุณภาพผลิตภัณฑ์สม่ำเสมอ

ระบบอุตสาหกรรมของ Hielscher ออกแบบมาสำหรับการทำงานต่อเนื่องที่มีความต้องการสูง และมีเครื่องกำลังสูงให้เลือกได้สูงสุดถึง 16 kW ต่อเครื่อง

วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง

• Dalla, Panagiota T., Ilias K. Tragazikis, George Trakakis, Costas Galiotis, Konstantinos G. Dassios, Theodore E. Matikas (2021): Multifunctional Cement Mortars Enhanced with Graphene Nanoplatelets and Carbon Nanotubes. Sensors 21, no. 3: 933.
• Ilias Κ. Tragazikis, Konstantinos G. Dassios, Panagiota T. Dalla, Dimitrios A. Exarchos, Theodore E. Matikas (2019): Acoustic emission investigation of the effect of graphene on the fracture behavior of cement mortars. Engineering Fracture Mechanics, Volume 210, 2019. 444-451.
• Bibi, U., Bahrami, A., Shabbir, F., Imran, M., Nasir, M. A., Ahmad, A. (2023): Graphene-Based Strain Sensing of Cementitious Composites with Natural and Recycled Sands. Sensors, 23(16), 2023. 7175.
• Farmaki, S. G., Dalla, P. T., Exarchos, D. A., Dassios, K. G., & Matikas, T. E. (2025): Thermal and Electrical Properties of Cement-Based Materials Reinforced with Nano-Inclusions. Nanomanufacturing, 5(3), 13; 2025.