Karbon Nanotüplerin 3D Yazdırılabilir Mürekkeplerde Dağılımı

CNT'lerin 3D yazdırılabilir mürekkeplerde homojen bir şekilde dağıtılması, mürekkebin özelliklerini geliştirebilir ve çeşitli alanlarda yeni uygulamalara olanak sağlayabilir. Prob tipi ultrasonikasyon, polimerlerde CNT'lerin kararlı nanosüspansiyonlarını üretmek için oldukça güvenilir bir dispersiyon tekniğidir.

Sonikasyon Nedeniyle Polimerlerde Verimli ve Kararlı CNT Dispersiyonu

Karbon nanotüpler (CNT'ler), benzersiz özellikleri nedeniyle genellikle çeşitli uygulamalar için silikon yağlarında dağılır. CNT'lerin silikon yağları içinde dağılması, elde edilen malzemelerin mekanik, termal ve elektriksel özelliklerini iyileştirebilir. Bu tür bir uygulama, örneğin giyilebilir dokunsal sensörlerin, hastaya özel doku rejenerasyon iskelelerinin ve esnek EKG ve EEG elektrotlarının biyo-bazlı eklemeli üretimi için iletken 3D yazdırılabilir mürekkepler için CNT katkılı polimerlerin üretimidir.
Ek olarak, silikon yağları içinde dağılan 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 dispersiyon tekniğidir. Polimerlerde karbon nanotüplerin (CNT'ler) ultrasonik olarak dağıtılmasının avantajları şunlardır:

CNT / PDMS Kompozitlerinin Ultrasonik Üretimi için Genel Protokol

Ultrasonikasyon, polimerlerde çok sayıda nano boyutlu malzemenin dağılması için kullanılır. Spesifik ve yaygın olarak kullanılan bir uygulama, karbon nanotüplerin (CNT'ler) dimetilpolisiloksan (PDMS) içinde prob tipi sonikasyon kullanılarak dağıtılmasıdır. CNT'leri PDMS matrisine dağıtmak için, güç ultrasonu ve akustik kavitasyonun ortaya çıkan etkileri, nanotüpleri açmak ve bunları bir nanosüspansiyona düzgün bir şekilde karıştırmak için kullanılır. Prob tipi sonikasyon, aglomera 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 işlem gerektirmeyen basit bir işlem adımıdır. Ultrasonik ekipmanın kendisi güvenli ve kullanımı kolaydır.
Prob tipi sonikasyon kullanarak dispersiyon işlemi 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 sıralanmıştır) 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. Hacim ve formülasyona bağlı olarak, sonikasyon tipik olarak CNT'lerin tam dağılımını sağlamak için birkaç dakika boyunca gerçekleştirilir.
3. Dağılımın izlenmesi: CNT'lerin dağılımı, taramalı elektron mikroskobu (SEM), transmisyon elektron mikroskobu (TEM) veya UV-Vis spektroskopisi gibi teknikler kullanılarak izlenir. Bu teknikler, PDMS matrisi içindeki CNT'lerin dağılımını görselleştirmek ve CNT'lerin düzgün bir şekilde dağılmasını sağlamak için kullanılabilir.

Özetle, prob tipi sonikasyon, aglomera 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 İmalatının Vaka Çalışmaları

Nanotüplerin ve diğer karbon bazlı nanomalzemelerin prob tipi ultrasonikasyon kullanılarak dağılımı kapsamlı bir şekilde araştırılmış 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 ve ark. (2022), CNT dispersiyonunun etkinliği için üç silindirli frezeleme ve sonikasyonu karşılaştırdı. Nanopartiküllerin polimer matrisine dispersiyon prosedürünün analizi, ultrasonikasyon tekniğinin, kavitasyon kuvvetleri tarafından indüklenen CNT dağılımının daha yüksek homojenliği nedeniyle üç silindirli frezeleme ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir elektriksel hassasiyet sağladığını göstermektedir. Çeşitli CNT yüklemeleri test edildiğinde, CNT-PDMS sisteminin sızma eşiğinin, yani elektriksel olarak iletken hale geldiği kritik CNT içeriğinin ağırlıkça %0.4 CNT olduğu bulundu. Çok Duvarlı Karbon Nanotüpler (MWCNT'ler), Hielscher ultrasonicator UP400ST kullanılarak ultrasonikasyon ile dağıtıldı (soldaki resme bakın) 0.5 darbe döngüsünde ve% 50 genlik 2 saat boyunca. Sonikasyon süresi boyunca ultrasonik dağılmanın etkileri aşağıdaki resimde gösterilmiştir.
Bu analize dayanarak, giyilebilir sensörlerin üretimi için en uygun koşullar, ultrasonikasyon işlemi ile ağırlıkça% 0.4 CNT olarak seçildi. Bu bağlamda, ardışık yük döngüleri altındaki elektriksel tepkinin bir analizi, geliştirilen sensörlerin %2, %5 ve 'luk gerinimlerde herhangi bir hasar olmaksızın yüksek sağlamlığını gösterdi ve bu da bu sensörleri orta gerinimin izlenmesi için güvenilir hale getirdi.

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

CNT / Polimer Nanokompozitler için Yüksek Performanslı Ultrasonik Dispersiyon Ekipmanı

Hielscher Ultrasonics, laboratuvar, tezgah üstü ve endüstride zorlu dispersiyon uygulamaları için yüksek güçlü ultrason probları üretmektedir. Hielscher Ultrasonik dağıtıcılar, nanomalzemelerin çözücüler, polimerler ve kompozitlerde verimli ve hassas bir şekilde homojenizasyonunu ve dağılımını sağlar.
Gelişmiş ultrasonik teknolojileri ile bu dağıtıcılar, tek tip parçacık boyutu dağılımı, kararlı dağılımlar ve / veya nanoparçacık işlevselleştirmesi elde etmek için hızlı ve kolay bir çözüm sunar.
Ultrasonik prob dağıtıcılar, işlem süresini azaltarak ve enerji tüketimini en aza indirerek, çeşitli endüstrilerdeki işletmeler için üretkenliği artırabilir ve operasyonel maliyetleri azaltabilir.
Hielscher ultrasonicators ayrıca bir dizi prob boyutu, güçlendirici boynuzlar, güç seviyeleri ve akış hücreleri için seçeneklerle belirli 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 en yüksek kalite ve tasarım standartları için iyi bilinir. Sağlamlık ve kolay kullanım, ultrasonicators'ımızın endüstriyel tesislere sorunsuz bir şekilde entegre edilmesini sağlar. Zorlu koşullar ve zorlu ortamlar Hielscher ultrasonicators tarafından güvenilir bir şekilde ele alınır.

Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve en son teknoloji ve kullanıcı dostu özelliklere sahip yüksek performanslı ultrasonicators'a özel önem vermektedir. Tabii ki, Hielscher ultrasonicators CE uyumludur ve UL, CSA ve RoHs gereksinimlerini karşılar.

Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: