แยกย้ายกันไปสม่ำเสมอโดย Ultrasonication
เพื่อใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันพิเศษของคาร์บอนท่อนาโน (CNTs), พวกเขาจะต้องมีการแยกย้ายกันเป็นเนื้อยาง.
กระจายอัลตราโซนิกเป็นเครื่องมือที่พบมากที่สุดในการแจกจ่าย CNTs เข้าไปในน้ำและสารแขวนลอยตามตัวทำละลาย
เทคโนโลยีกระจายอัลตราโซนิกสร้างพลังงานเฉือนสูงพอที่จะบรรลุการแยกที่สมบูรณ์ของ CNTs โดยไม่ทำลายพวกเขา
อัลตราโซนิกกันไปของท่อนาโนคาร์บอน
คาร์บอน nanotubes (CNTs) มีอัตราส่วนที่สูงมากและจัดแสดงความหนาแน่นต่ำเช่นเดียวกับพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ (หลายร้อย m2/g) ซึ่งจะช่วยให้พวกเขาคุณสมบัติที่ไม่ซ้ำกันเช่นความต้านทานแรงดึงสูงมากความตึงและความเหนียวและการนำไฟฟ้าสูงมาก เนื่องจากรถตู้แดร์ Waals กองกำลังซึ่งดึงดูด nanotubes คาร์บอนเดียว (CNTs) ให้กัน, CNTs จัดโดยปกติในการรวมกลุ่มหรือ skeins. กองกำลัง intermolecular เหล่านี้ของสถานที่ท่องเที่ยวจะขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การซ้อนทับπระหว่าง nanotubes ที่อยู่ติดกันที่เรียกว่าπซ้อน. ที่จะได้รับประโยชน์เต็มรูปแบบจากคาร์บอน nanotubes, agglomerates เหล่านี้จะต้อง disentangled และ CNTs ต้องกระจายอย่างสม่ำเสมอในการกระจายตัวเหมือนกัน Ultrasonication รุนแรงสร้าง cavitation อะคูสติกในของเหลว ดังนั้นจึงสร้างความเครียดแรงเฉือนท้องถิ่น CNT รวบรวมและ disperses พวกเขาอย่างสม่ำเสมอในการระงับเหมือนกัน เทคโนโลยีสลายอัลตราโซนิกมีพลังงานแรงเฉือนสูงพอที่จะบรรลุการแยกที่สมบูรณ์ของ CNTs โดยไม่ทำลายพวกเขา แม้แต่สำหรับ sonication SWNTs ที่มีความสำคัญถูกนำไปใช้เรียบร้อยแล้วกับ disentangle พวกเขาแต่ละ. Ultrasonication เพียงให้ระดับความเครียดที่เพียงพอที่จะแยกผลรวม SWNT โดยไม่ก่อให้เกิดการแตกหักมากที่ nanotubes บุคคล (หวง, Terentjev ๒๐๑๒).
- CNTs แยกย้ายกันเดี่ยว
- การกระจายที่เป็นเนื้อเดียวกัน
- ประสิทธิภาพการกระจายสูง
- โหลด CNT สูง
- ไม่มีการเสื่อมสภาพ CNT
- การประมวลผลอย่างรวดเร็ว
- การควบคุมกระบวนการผลิตได้อย่างแม่นยำ
UIP2000hdT – ultrasonicator ที่มีประสิทธิภาพ2kW สำหรับการกระจาย CNT
ระบบอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับ CNT กระจาย
Hielscher Ultrasonics วัสดุอุปกรณ์อัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สำหรับการกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพของ CNTs ไม่ว่าคุณจะต้องเตรียมตัวอย่าง CNT ขนาดเล็กสำหรับการวิเคราะห์และ R&D หรือคุณต้องผลิตจำนวนมากอุตสาหกรรมขนาดใหญ่กระจายจำนวนมาก, ผลิตภัณฑ์ Hielscher มีระบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสำหรับความต้องการของคุณ จาก ultrasonicators 50W สำหรับห้องปฏิบัติการถึง หน่วยอัลตราโซนิกในอุตสาหกรรม16kW สำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ Hielscher Ultrasonics มีคุณครอบคลุม
ในการผลิตนาโนคาร์บอนที่มีคุณภาพสูง dispersions พารามิเตอร์กระบวนการจะต้องมีการควบคุมอย่างดี ความกว้าง, อุณหภูมิ, แรงดันและเวลาในการเก็บรักษาเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการกระจายการ CNT แม้แต่. Ultrasonicators ของ Hielscher ไม่เพียงแต่อนุญาตให้มีการควบคุมที่แม่นยำของแต่ละพารามิเตอร์พารามิเตอร์กระบวนการทั้งหมดจะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติบนการ์ด SD แบบรวมของ Hielscher ระบบอัลตราโซนิก โพรโทคอลของแต่ละกระบวนการ sonication ช่วยให้แน่ใจว่าผลการจำลองและคุณภาพที่สอดคล้องกัน ผ่านการควบคุมเบราว์เซอร์ระยะไกลผู้ใช้สามารถทำงานและตรวจสอบอุปกรณ์อัลตราโซนิกโดยไม่มีอยู่ในตำแหน่งที่ตั้งของระบบอัลตราโซนิก
ตั้งแต่ท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว (SWNTs) และท่อนาโนคาร์บอนหลายผนัง (m Ts) เช่นเดียวกับน้ำที่เลือกหรือสื่อตัวทำละลายต้องการความเข้มของการประมวลผลเฉพาะที่กว้างล้ำเป็นปัจจัยสำคัญเมื่อมันมาถึงผลิตภัณฑ์สุดท้าย Hielscher Ultrasonics’ โปรเซสเซอร์ล้ำอุตสาหกรรมสามารถส่งมอบสูงมากเช่นเดียวกับช่วงกว้างของคลื่นที่ไม่รุนแรงมาก สร้างความกว้างที่เหมาะสมสำหรับความต้องการของกระบวนการของคุณ แม้ช่วงกว้างของคลื่นสูงสุด๒๐๐μ m สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องในการดำเนินงาน24/7 สำหรับช่วงกว้างของคลื่นที่สูงขึ้นที่มีการปรับแต่ง sonotrodes อัลตราโซนิกที่มีอยู่ ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้การดำเนินงาน24/7 ที่หนักและในสภาพแวดล้อมที่เรียกร้อง
ลูกค้าของเรามีความพึงพอใจในความทนทานที่โดดเด่นและความน่าเชื่อถือของ Hielscher ระบบอัลตราโซนิก การติดตั้งในสาขาของการใช้งานหนักที่เรียกร้องสภาพแวดล้อมและการดำเนินงาน24/7 ให้แน่ใจว่าการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพและประหยัด การเพิ่มความเข้มของกระบวนการอัลตราโซนิกช่วยลดเวลาในการประมวลผลและให้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นเช่นคุณภาพที่สูงขึ้นอัตราผลตอบแทนที่สูงขึ้นผลิตภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่
ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา:
| ปริมาณชุด | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 00.5 เพื่อ 1.5ml | N.A. | VialTweeter |
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL / นาที | UP100H |
| 10 ถึง 2000ml | 20 ถึง 400ml / นาที | Uf200 ःที, UP400St |
| 00.1 เพื่อ 20L | 00.2 เพื่อ 4L / นาที | UIP2000hdT |
| 10 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 100L / นาที | UIP16000 |
| N.A. | ที่มีขนาดใหญ่ | กลุ่มของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
หน่วยประมวลผลล้ำพลังงานสูงจากห้องปฏิบัติการไปยังนักบินและอุตสาหกรรมขนาด
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.
ข้อเท็จจริงที่รู้
ท่อนาโนคาร์บอน
คาร์บอนท่อนาโน (CNTs) เป็นส่วนหนึ่งของชั้นพิเศษของวัสดุคาร์บอนหนึ่งมิติ, การผลิตเครื่องจักรกลที่ยอดเยี่ยม, ไฟฟ้า, ความร้อน, และคุณสมบัติของแสง. พวกเขาเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่ใช้ในการพัฒนาและการผลิตวัสดุนาโนขั้นสูงเช่นนาโนคอมโพสิตโพลีเมอร์เสริมฯลฯและดังนั้นจึงถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีที่ทันสมัย CNTs เปิดเผยความแข็งแรงของแรงดึงสูงมาก, คุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนที่เหนือกว่า, ช่องว่างต่ำและความมั่นคงทางเคมีและกายภาพที่เหมาะสม, ซึ่งทำให้ท่อนาโนมีแนวโน้มสารเติมแต่งสำหรับวัสดุท่อ.
ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของพวกเขา, CNTS มีความโดดเด่นเข้าไปในผนังเดียวท่อนาโนคาร์บอน (SWNTs), สองผนังคาร์บอนท่อนาโน (DWCNTs), และหลายผนังคาร์บอนท่อนาโน (m Ts).
SWNTs เป็นกลวง, ท่อทรงกระบอกยาวที่ทำจากผนังคาร์บอนหนาหนึ่งอะตอม. แผ่นอะตอมของ carbons ถูกจัดอยู่ในตาข่ายรังผึ้ง บ่อยครั้งที่พวกเขามีแนวความเปรียบเทียบกับแผ่นสะสมของกราไฟท์ชั้นเดียวหรือ graphene
DWCNTs จะประกอบด้วยสองท่อนาโนผนังเดียวที่ซ้อนกันภายในอื่นๆ
เป็นรูปแบบ CNT, ที่หลายท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียวซ้อนกันอยู่ภายในคนอื่น. ตั้งแต่เส้นผ่าศูนย์กลางของพวกเขาช่วงระหว่าง3– 30 nm และพวกเขาสามารถเติบโตได้หลายเซนติเมตรยาวอัตราส่วนของพวกเขาสามารถแตกต่างกันระหว่าง10และ๑๐,๐๐๐,๐๐๐ เมื่อเทียบกับคาร์บอนนาโนเส้นใย, M# ts มีโครงสร้างผนังที่แตกต่างกัน, เส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็ก, และการตกแต่งภายในกลวง. ที่ใช้กันทั่วไปของอุตสาหกรรมที่มีอยู่พิมพ์ Mlcts เป็นเช่น Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema ความแข็งแรง® C100, และ FutureCarbon CNT-MW.
การสังเคราะห์ของ CNTs: CNTs สามารถผลิตโดยวิธีการสังเคราะห์พลาสม่าหรือโค้งปล่อยวิธีการระเหย, วิธีการกำจัดเลเซอร์, ขั้นตอนการสังเคราะห์ความร้อน, การสะสมไอสารเคมี (CVD) หรือพลาสม่าเพิ่มการสะสมไอสารเคมี.
ฟังก์ชันของ CNTs: ในการปรับปรุงลักษณะของคาร์บอนท่อนาโนและทำให้พวกเขาจึงเหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะ, CNTs มักจะทำงานเช่นโดยการเพิ่มกรด carboxylic (-COOH) หรือไฮดรอกซิล (-OH) กลุ่ม.
สารเติมแต่ง CNT กระจาย
ตัวทำละลายบางอย่างเช่นกรดซุปเปอร์, ของเหลวอนและ, และ cyclohexyl-2-pyrrolidnone มีความสามารถในการจัดเตรียม dispersions ความเข้มข้นสูงของ CNTs, ในขณะที่ตัวทำละลายที่พบมากที่สุดสำหรับ nanotubes, เช่น N-เมธิล-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), และ 1, 2-dichrolobenzene สามารถกระจาย nanotubes เฉพาะที่ความเข้มข้นต่ำมาก (เช่น, โดยทั่วไป <0. 02 wt% ของ CNTs ผนังเดียว) ตัวแทนการกระจายที่พบมากที่สุดคือ polyvinylpyrrolidone (PVP), โซเดียม Dodecyl ซีน Sulfonate (SDBS), ไทรทัน๑๐๐, หรือโซเดียม Dodecyl Sulfonate (SDS).
Cresols เป็นกลุ่มของสารเคมีอุตสาหกรรมที่สามารถประมวลผล CNTs ที่ความเข้มข้นได้ถึงสิบของน้ำหนักร้อยละ, ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องจากเจือจาง dispersions, วางหนา, และเจฟรีตั้งอยู่ในสภาพที่คล้าย playdough เป็นประวัติการณ์, เป็น การ CNT โหลดเพิ่มขึ้น รัฐเหล่านี้แสดงให้คุณสมบัติและคุณสมบัติ viscoelastic, ซึ่งไม่รูกับสารทำละลายทั่วไปอื่นๆ, บอกว่า nanotubes เป็นจริง disaggregated และประณีตกระจายใน cresols. Cresols สามารถลบออกหลังจากการประมวลผลโดยการทำความร้อนหรือซักผ้าโดยไม่ต้องดัดแปลงพื้นผิวของ CNTs [Chiou et al. ๒๐๑๘]
การประยุกต์ใช้งานของ CNT กระจาย
ในการใช้ประโยชน์ของ CNTs พวกเขาจะต้องถูกแยกย้ายกันเป็นของเหลวเช่นโพลิเมอร์, การแยกย้ายกันอย่างสม่ำเสมอ CNTs ใช้สำหรับการผลิตพลาสติกนำไฟฟ้า, จอแสดงผลคริสตัลเหลว, ไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์, หน้าจอสัมผัส, จอแสดงผลที่มีความยืดหยุ่น, เซลล์แสงอาทิตย์ , หมึกนำไฟฟ้า, วัสดุควบคุมคงที่, รวมทั้งฟิล์ม, โฟม, เส้นใย, และผ้า, เคลือบโพลิเมอร์และกาว, คอมโพสิตโพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงที่มีความแข็งแรงเชิงกลที่โดดเด่นและเหนียว, เส้นใยโพสิตโพลิเมอร์/CNT, เช่นเดียวกับ วัสดุที่มีน้ำหนักเบาและป้องกันไฟฟ้าสถิตย์