CNT'lerin 3D yazdırılabilir mürekkeplerde eşit bir şekilde dağılması, mürekkebin özelliklerini geliştirebilir ve çeşitli alanlarda yeni uygulamalara olanak sağlayabilir. Prob tipi ultrasonikasyon, polimerlerde CNT'lerin kararlı nanosüspansiyonlarını üretmek için son derece güvenilir bir dağılım tekniğidir.

Sonication nedeniyle Polimerlerde Verimli ve Kararlı CNT Dispersiyonu

Karbon nanotüpler (CNT'ler), benzersiz özelliklerinden dolayı çeşitli uygulamalar için genellikle silikon yağlarda dağılır. CNT'lerin silikon yağlarda dağılması, elde edilen malzemelerin mekanik, termal ve elektriksel özelliklerini iyileştirebilir. Böyle bir uygulama, iletken 3D yazdırılabilir mürekkepler için, örneğin giyilebilir dokunsal sensörlerin, hastaya özgü doku rejenerasyon iskelelerinin ve esnek EKG ve EEG elektrotlarının biyolojik bazlı katkı maddesi üretimi için CNT katkılı polimerlerin üretilmesidir.
Ek olarak, silikon yağlara dağılmış CNT'ler, esnek ekranlar ve sensörler gibi elektronik cihazlarda iletken mürekkepler olarak kullanılabilir. CNT'ler, elektrik akımının akışına izin veren iletken yollar olarak işlev görür.

Ultrasonik CNT / Polimer Dispersiyonunun Avantajları

Ultrasonication çeşitli faydaları ile birlikte gelen çok verimli bir dağılım tekniğidir. Polimerlerde karbon nanotüplerin (CNT'ler) ultrasonik dispersiyonunun avantajları şunlardır:

CNT / PDMS Kompozitlerinin Ultrasonik Üretimi için Genel Protokol

Ultrasonication polimerlerde çok sayıda nano boyutlu malzemelerin dağılması için kullanılır. Özel ve yaygın olarak kullanılan bir uygulama, prob tipi sonikasyon kullanılarak dimetilpolissiloksan (PDMS) içindeki karbon nanotüplerin (CNT'ler) dağılmasıdır. CNT'leri PDMS matrisine dağıtmak için, güç ultrasonu ve akustik kavitasyonun ortaya çıkan etkileri, nanotüpleri çözmek ve bunları bir nanosüspansiyona eşit şekilde karıştırmak için kullanılır. Prob tipi sonikasyon, topaklanmış CNT'leri etkili bir şekilde parçalayabilen ve dağıtabilen yoğun kavitasyon kuvvetleri üretme kabiliyeti nedeniyle CNT'leri dağıtmak için güçlü bir yöntemdir.
Ultrasonik dispersiyon, belirli bir ön veya son tedavi gerektirmeyen basit bir işlem adımıdır. Ultrasonik ekipmanın kendisi güvenli ve kullanımı kolaydır.
Prob tipi sonikasyon kullanarak dağılım süreci tipik olarak aşağıdaki adımları içerir:

1. CNT-PDMS karışımının hazırlanması: PDMS matrisine önceden belirlenmiş miktarda CNT eklenir ve mekanik karıştırıcı kullanılarak önceden karıştırılır. İlginç bir şekilde, CNT'leri bir çözücü içinde önceden dağıtarak, elektriksel iletkenlik arttırılabilir. En iyi sonuçlar tetrahidrofuran (THF), aseton veya kloroform (en iyi sonuçlara göre sıralanır) ile elde edilir.
2. Prob tipi sonikasyon: Karışım, tipik olarak yaklaşık 20 kHz frekansında ultrason dalgaları üreten yüksek yoğunluklu bir ultrasonik prob kullanılarak prob tipi sonikasyona tabi tutulur. Hacme ve formülasyona bağlı olarak, sonikasyon tipik olarak CNT'lerin tamamen dağılmasını sağlamak için birkaç dakika boyunca gerçekleştirilir.
3. Dağılımın izlenmesi: CNT'lerin dağılımı, taramalı elektron mikroskobu (SEM), iletim elektron mikroskobu (TEM) veya UV-Vis spektroskopisi gibi teknikler kullanılarak izlenir. Bu teknikler, CNT'lerin PDMS matrisi içindeki dağılımını görselleştirmek ve CNT'lerin eşit şekilde dağılmasını sağlamak için kullanılabilir.

Özetle, prob tipi sonikasyon, topaklanmış CNT'leri etkili bir şekilde parçalayabilen ve dağıtabilen yoğun kavitasyon kuvvetleri üretme kabiliyeti nedeniyle PDMS gibi polimerlerde CNT'leri dağıtmak için güçlü bir yöntemdir.

CNT / Polimer Kompozitlerin Ultrasonik İmalatı Vaka Çalışmaları

Prob tipi ultrasonikasyon kullanarak nanotüplerin ve diğer karbon bazlı nanomalzemelerin dağılımı kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır ve daha sonra endüstriyel üretime uygulanmıştır. Aşağıda, ultrasonik nanotüp dispersiyonunun olağanüstü verimliliğini gösteren birkaç araştırma çalışması sunuyoruz.

Giyilebilir sensörler için PDMS'de CNT'lerin ultrasonik dağılımı

Del Bosque et al. (2022), CNT dispersiyonunun etkinliği için üç rulolu frezeleme ve sonikasyonu karşılaştırdı. Nanopartiküllerin polimer matrisine dağılım prosedürünün analizi, ultrasonikasyon tekniğinin, kavitasyon kuvvetleri tarafından indüklenen CNT dağılımının daha yüksek homojenliği nedeniyle üç rulolu frezelemeye kıyasla daha yüksek bir elektriksel hassasiyet sağladığını göstermektedir. Çeşitli CNT yüklemelerinin test edilmesi, CNT-PDMS sisteminin sızma eşiğinin, yani elektriksel olarak iletken hale geldiği kritik CNT içeriğinin, ağırlıkça% 0.4 CNT olduğu bulunmuştur. Çok Duvarlı Karbon Nanotüpler (MWCNT'ler) Hielscher ultrasonicator UP400ST (soldaki resme bakın) 0.5 darbe döngüleri ve% 50 genlik 2 saat için kullanarak ultrasonikasyon ile dağıtılmıştır. Sonication zaman boyunca ultrasonik dağılım etkileri aşağıdaki resimde gösterilmiştir.
Bu analize dayanarak, giyilebilir sensörlerin üretimi için optimum koşullar, bir ultrasonikasyon işlemi ile ağırlıkça% 0.4 CNT olarak seçildi. Bu bağlamda, ardışık yük döngüleri altındaki elektriksel tepkinin bir analizi, geliştirilen sensörlerin% 2,% 5 ve% 10 geriniminde herhangi bir hasar bulunmadan, bu sensörlerin orta gerinimin izlenmesi için güvenilir olmasını sağlayan yüksek sağlamlığını göstermiştir.

Çeşitli sonikasyon zamanlarında ultrasonicator UP400St kullanarak PDMS'de MWCNT'lerin ultrasonik dağılımı.
(Çalışma ve resim: ©del Bosque ve ark., 2022)

CNT / Polimer Nanokompozitler için Yüksek Performanslı Ultrasonik Dispersiyon Ekipmanları

Hielscher Ultrasonics, laboratuar, tezgah üstü ve endüstride zorlu dispersiyon uygulamaları için yüksek güçlü ultrason probları üretmektedir. Hielscher Ultrasonik dağıtıcılar verimli ve hassas homojenizasyon ve çözücüler, polimerler ve kompozitler nanomalzemelerin dispersiyonunu sağlar.
Gelişmiş ultrasonik teknolojileri ile bu dağıtıcılar, düzgün parçacık boyutu dağılımı, kararlı dağılımlar ve / veya nanopartikül işlevselliği elde etmek için hızlı ve kolay bir çözüm sunar.
İşlem süresini azaltarak ve enerji tüketimini en aza indirerek, ultrasonik prob dağıtıcılar verimliliği artırabilir ve çeşitli endüstrilerdeki işletmeler için operasyonel maliyetleri azaltabilir.
Hielscher ultrasonicators ayrıca prob boyutları, güçlendirici boynuzlar, güç seviyeleri ve akış hücreleri bir dizi seçenekleri ile özel gereksinimlere uyacak şekilde özelleştirilebilir, bu da onları çok yönlü ve çeşitli nano-formülasyonlara ve hacimlere uyarlanabilir hale getirir.
Genel olarak, ultrasonik prob dağıtıcılar, nanomalzeme işleme iş akışlarını optimize etmek ve tutarlı, güvenilir sonuçlar elde etmek isteyen laboratuvarlar ve endüstriler için mükemmel bir yatırımdır.

Tasarım, İmalat ve Danışmanlık – Almanya'da Üretilen Kalite

Hielscher ultrasonicators iyi onların en yüksek kalite ve tasarım standartları için bilinir. Sağlamlık ve kolay kullanım, ultrasonicator'larımızın endüstriyel tesislere sorunsuz entegrasyonunu sağlar. Zorlu koşullar ve zorlu ortamlar Hielscher ultrasonicators tarafından güvenilir bir şekilde ele alınmaktadır.

Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve state-of-the-son teknoloji ve kullanıcı dostu özelliğine sahip yüksek performanslı ultrasonicator'lara özel önem vermektedir. Tabii ki, Hielscher ultrasonicators CE uyumlu ve UL, CSA ve RoHs gereksinimlerini karşılamak.

Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir: