CNTs กระจายอย่างสม่ําเสมอโดย Ultrasonication
ในการใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันพิเศษของท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) จะต้องกระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกัน
เครื่องกระจายอัลตราโซนิกเป็นเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในการกระจาย CNTs ลงในสารแขวนลอยที่เป็นน้ําและตัวทําละลาย
เทคโนโลยีการกระจายอัลตราโซนิกสร้างพลังงานเฉือนที่สูงเพียงพอเพื่อให้เกิดการแยก CNT อย่างสมบูรณ์โดยไม่ทําลาย
การกระจายอัลตราโซนิกของท่อนาโนคาร์บอน
ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) มีอัตราส่วนภาพที่สูงมากและมีความหนาแน่นต่ํารวมถึงพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ (หลายร้อยตร.ม./กรัม) ซึ่งทําให้มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ เช่น ความต้านทานแรงดึง ความแข็ง และความเหนียวที่สูงมาก และการนําไฟฟ้าและความร้อนสูงมาก เนื่องจากแรงของแวนเดอร์วาลส์ซึ่งดึงดูดท่อนาโนคาร์บอนเดี่ยว (CNTs) เข้าด้วยกัน CNTs จึงจัดเรียงตามปกติเป็นมัดหรือเขี้ยว แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การซ้อนพันธะ π ระหว่างท่อนาโนที่อยู่ติดกันที่เรียกว่าการซ้อน π เพื่อให้ได้ประโยชน์อย่างเต็มที่จากท่อนาโนคาร์บอนการรวมตัวกันเหล่านี้จะต้องถูกคลายออกและ CNTs จะต้องกระจายอย่างสม่ําเสมอในการกระจายตัวที่เป็นเนื้อเดียวกัน อัลตราโซนิกที่รุนแรงทําให้เกิดโพรงอากาศอะคูสติกในของเหลว ความเค้นเฉือนในท้องถิ่นจึงทําลายมวลรวม CNT และกระจายตัวอย่างสม่ําเสมอในสารแขวนลอยที่เป็นเนื้อเดียวกัน เทคโนโลยีการกระจายอัลตราโซนิกสร้างพลังงานเฉือนที่สูงเพียงพอเพื่อให้เกิดการแยก CNT อย่างสมบูรณ์โดยไม่ทําลาย แม้แต่สําหรับ sonication SWNT ที่ละเอียดอ่อนก็ถูกนําไปใช้เพื่อคลายความพันกันเป็นรายบุคคล อัลตราโซนิกให้ระดับความเครียดที่เพียงพอที่จะแยกมวลรวม SWNT โดยไม่ทําให้เกิดการแตกหักของท่อนาโนแต่ละหลอด (Huang, Terentjev 2012)
- CNT แบบกระจายเดี่ยว
- การกระจายที่เป็นเนื้อเดียวกัน
- ประสิทธิภาพการกระจายสูง
- โหลด CNT สูง
- ไม่มีการย่อยสลายของ CNT
- การประมวลผลที่รวดเร็ว
- การควบคุมกระบวนการที่แม่นยํา
UIP2000hdt – เครื่องอัลตราโซนิกทรงพลัง 2kW สําหรับการกระจายตัว CNT
ระบบอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการกระจายตัว CNT
Hielscher Ultrasonics จัดหาอุปกรณ์อัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สําหรับการกระจายตัวของ CNT อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ว่าคุณจะจําเป็นต้องเตรียมตัวอย่าง CNT ขนาดเล็กสําหรับการวิเคราะห์และ R&D หรือคุณต้องผลิตการกระจายตัวจํานวนมากในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Hielscher นําเสนอระบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสําหรับความต้องการของคุณ จาก เครื่องอัลตราโซนิก 50W สําหรับห้องปฏิบัติการสูงสุด หน่วยอัลตราโซนิกอุตสาหกรรม 16kW สําหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ Hielscher Ultrasonics ช่วยคุณได้
ในการผลิตการกระจายตัวของท่อนาโนคาร์บอนคุณภาพสูงพารามิเตอร์ของกระบวนการจะต้องได้รับการควบคุมอย่างดี แอมพลิจูด อุณหภูมิ ความดัน และเวลาเก็บรักษาเป็นพารามิเตอร์ที่สําคัญที่สุดสําหรับการกระจาย CNT ที่สม่ําเสมอ เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ไม่เพียง แต่ช่วยให้สามารถควบคุมแต่ละพารามิเตอร์ได้อย่างแม่นยําพารามิเตอร์กระบวนการทั้งหมดจะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติในการ์ด SD ในตัวของระบบอัลตราโซนิกดิจิตอลของ Hielscher โปรโตคอลของกระบวนการ sonication แต่ละกระบวนการช่วยให้มั่นใจได้ถึงผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้และคุณภาพที่สม่ําเสมอ ผู้ใช้สามารถใช้งานและตรวจสอบอุปกรณ์อัลตราโซนิกได้โดยไม่ต้องอยู่ในตําแหน่งของระบบอัลตราโซนิก
เนื่องจากท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียว (SWNTs) และท่อนาโนคาร์บอนหลายผนัง (MWNTs) ตลอดจนตัวกลางที่เป็นน้ําหรือตัวทําละลายที่เลือกต้องการความเข้มในการประมวลผลเฉพาะแอมพลิจูดอัลตราโซนิกจึงเป็นปัจจัยสําคัญเมื่อพูดถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย Hielscher อัลตราโซนิกส์’ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมากและอ่อนมาก สร้างแอมพลิจูดที่เหมาะสมที่สุดสําหรับความต้องการของกระบวนการของคุณ แม้แต่แอมพลิจูดสูงถึง 200μm ก็สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ
ลูกค้าของเราพึงพอใจกับความทนทานและความน่าเชื่อถือที่โดดเด่นของระบบของ Hielscher Ultrasonic การติดตั้งในด้านการใช้งานหนักสภาพแวดล้อมที่ต้องการและการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันช่วยให้มั่นใจได้ถึงการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพและประหยัด การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการอัลตราโซนิกช่วยลดเวลาในการประมวลผลและได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นเช่นคุณภาพที่สูงขึ้นผลผลิตที่สูงขึ้นผลิตภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่
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 |
| ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
| ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกกําลังสูงจากห้องปฏิบัติการไปจนถึงระดับนําร่องและอุตสาหกรรม
วรรณกรรม / อ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
ท่อนาโนคาร์บอน
ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) เป็นส่วนหนึ่งของวัสดุคาร์บอนมิติเดียวประเภทพิเศษ ซึ่งมีคุณสมบัติทางกล ไฟฟ้า ความร้อน และแสงที่ยอดเยี่ยม เป็นส่วนประกอบหลักที่ใช้ในการพัฒนาและผลิตวัสดุนาโนขั้นสูง เช่น นาโนคอมโพสิต โพลีเมอร์เสริมแรง ฯลฯ ดังนั้นจึงใช้ในเทคโนโลยีล้ําสมัย CNTs เผยให้เห็นความต้านทานแรงดึงที่สูงมากคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนที่เหนือกว่าช่องว่างแถบความถี่ต่ําและความเสถียรทางเคมีและทางกายภาพที่เหมาะสมซึ่งทําให้ท่อนาโนเป็นสารเติมแต่งที่มีแนวโน้มสําหรับวัสดุท่อร่วม
CNTS แบ่งออกเป็นท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียว (SWNTs) ท่อนาโนคาร์บอนสองชั้น (DWCNT) และท่อนาโนคาร์บอนหลายผนัง (MWNT) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง
SWNT เป็นท่อทรงกระบอกยาวกลวงที่ทําจากผนังคาร์บอนหนาหนึ่งอะตอม แผ่นอะตอมของคาร์บอนถูกจัดเรียงเป็นตาข่ายรังผึ้ง บ่อยครั้งที่เปรียบเทียบตามแนวคิดกับแผ่นกราไฟท์หรือกราฟีนชั้นเดียวที่ม้วนขึ้น
DWCNT ประกอบด้วยท่อนาโนผนังเดียวสองท่อ โดยท่อหนึ่งซ้อนอยู่ภายในอีกท่อหนึ่ง
MWNT เป็นรูปแบบ CNT ซึ่งท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียวหลายท่อซ้อนกันอยู่ภายใน เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของพวกมันอยู่ระหว่าง 3-30 นาโนเมตร และเนื่องจากสามารถเติบโตได้หลายซม. อัตราส่วนภาพของพวกมันจึงอาจแตกต่างกันไประหว่าง 10 ถึงสิบล้าน เมื่อเทียบกับคาร์บอนนาโนไฟเบอร์ MWNT มีโครงสร้างผนังที่แตกต่างกันเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่เล็กกว่าและภายในกลวง ประเภท MWNT ที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม ได้แก่ Baytubes® C150P , Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100 และ FutureCarbon CNT-MW
การสังเคราะห์ CNTs: CNTs สามารถผลิตได้ด้วยวิธีการสังเคราะห์ตามพลาสมาหรือวิธีการระเหยแบบอาร์ค, วิธีการระเหยด้วยเลเซอร์, กระบวนการสังเคราะห์ด้วยความร้อน, การสะสมไอเคมี (CVD) หรือการสะสมไอเคมีที่เพิ่มพลาสมา
การทํางานของ CNTs: เพื่อปรับปรุงลักษณะของท่อนาโนคาร์บอนและทําให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะมากขึ้น CNTs มักจะทํางาน เช่น โดยการเพิ่มกรดคาร์บอกซิลิก (-COOH) หรือกลุ่มไฮดรอกซิล (-OH)
สารเติมแต่งการกระจายตัว CNT
ตัวทําละลายบางชนิด เช่น กรดซุปเปอร์ ของเหลวไอออนิก และ N-cyclohexyl-2-pyrrolidnone สามารถเตรียมการกระจายตัวของ CNT ที่มีความเข้มข้นค่อนข้างสูงได้ ในขณะที่ตัวทําละลายที่พบบ่อยที่สุดสําหรับท่อนาโน เช่น N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF) และ 1,2-dichrolobenzene สามารถกระจายท่อนาโนได้ที่ความเข้มข้นต่ํามากเท่านั้น (เช่น โดยทั่วไป <0.02 wt% ของ CNT ผนังเดียว) สารกระจายตัวที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ โพลีไวนิลไพโรลิโดน (PVP), โซเดียมโดเดซิลเบนซินซัลโฟเนต (SDBS), ไทรทัน 100 หรือโซเดียมโดเดซิลซัลโฟเนต (SDS)
Cresols เป็นกลุ่มของสารเคมีอุตสาหกรรมที่สามารถประมวลผล CNTs ที่ความเข้มข้นได้ถึงสิบเปอร์เซ็นต์น้ําหนักส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องจากการกระจายตัวที่เจือจางแป้งข้นและเจลอิสระไปสู่สถานะเหมือนแป้งเพลย์แป้งที่ไม่เคยมีมาก่อนเมื่อการโหลด CNT เพิ่มขึ้น สถานะเหล่านี้แสดงคุณสมบัติการไหลและความหนืดคล้ายโพลีเมอร์ซึ่งไม่สามารถทําได้ด้วยตัวทําละลายทั่วไปอื่น ๆ ซึ่งบ่งชี้ว่าท่อนาโนถูกแยกตัวและกระจายตัวอย่างประณีตในเครซอล Cresols สามารถถอดออกได้หลังจากการแปรรูปโดยการให้ความร้อนหรือล้างโดยไม่เปลี่ยนแปลงพื้นผิวของ CNT [Chiou et al. 2018]
การประยุกต์ใช้การกระจายตัว CNT
ในการใช้ประโยชน์ของ CNT จะต้องกระจายตัวเป็นของเหลวเช่นโพลีเมอร์ CNTs ที่กระจายอย่างสม่ําเสมอใช้สําหรับการผลิตพลาสติกนําไฟฟ้าจอแสดงผลคริสตัลเหลวไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์หน้าจอสัมผัสจอแสดงผลแบบยืดหยุ่นเซลล์แสงอาทิตย์หมึกนําไฟฟ้าวัสดุควบคุมแบบคงที่รวมถึงฟิล์มโฟมเส้นใยและผ้าการเคลือบโพลีเมอร์และกาวคอมโพสิตโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงที่มีความแข็งแรงเชิงกลและความเหนียวเป็นพิเศษ เส้นใยคอมโพสิตโพลีเมอร์ / CNT รวมถึงวัสดุที่มีน้ําหนักเบาและป้องกันไฟฟ้าสถิตย์