3D bosib chiqarish uchun yaroqli siyohlarda uglerod nanonaychalarini dispersiyalash

3D bosib chiqarish uchun yaroqli siyohlarda CNTlarning bir tekis dispersiyalanishi siyoh xususiyatlarini yaxshilashi va turli sohalarda yangi qoʻllanish imkoniyatlarini yaratishi mumkin. Zondli ultratovush bilan ishlov berish polimerlarda CNTlarning barqaror nanosuspenziyalarini hosil qilish uchun juda ishonchli dispersiyalash usulidir.

Ultratovush bilan ishlov berish orqali polimerlarda CNTlarni samarali va barqaror dispersiyalash

Uglerod nanonaychalari (CNTlar) oʻziga xos xususiyatlari tufayli turli qoʻllanishlar uchun koʻpincha kremniy moylarida dispersiyalanadi. CNTlarni kremniy moylarida dispersiyalash hosil boʻladigan materiallarning mexanik, issiqlik va elektr xususiyatlarini yaxshilashi mumkin. Bunday qoʻllanishlardan biri elektr oʻtkazuvchi, 3D bosib chiqarish uchun yaroqli siyohlar uchun CNTlar qoʻshilgan polimerlarni tayyorlashdir, masalan, taqiladigan taktil sensorlar, muayyan bemorga mos toʻqima regeneratsiyasi karkaslari hamda egiluvchan ECG va EEG elektrodlarini biologik asosli additiv ishlab chiqarish uchun.
Bundan tashqari, kremniy moylarida dispersiyalangan CNTlardan egiluvchan displeylar va sensorlar kabi elektron qurilmalarda elektr oʻtkazuvchi siyohlar sifatida foydalanish mumkin. CNTlar elektr tokini oʻtkazishga imkon beruvchi oʻtkazuvchan yoʻllar vazifasini bajaradi.

Uglerod nanonaychalarini (CNTs) polimerlarda dispersiyalash UIP1000hdT kabi ultratovushli zondlarning odatiy qo‘llanish sohasidir. Ultratovushli disperserlar CNTs ning erituvchilar va polimerlarda bir tekis taqsimlanishini, masalan, 3D bosib chiqarish uchun siyohlar tayyorlashda ta’minlaydi.

Yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalari nanodispersiyalar, masalan, additiv ishlab chiqarish uchun elektr oʻtkazuvchi, 3D bosib chiqarishga yaroqli nanosiyohlar ishlab chiqarish uchun ishonchli va yuqori samarali, oqim ichida aralashtirish tizimlaridir.

Sanoatda oqim ichida dispersiyalash uchun kuchli ultratovushli sanoat tizimi: yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalari polimerlardagi CNTlar kabi nanodispersiyalarni ishlab chiqarish uchun ishonchli va yuqori samarali, oqim ichida aralashtirish tizimlaridir.

CNT/polimerlarni ultratovush bilan dispersiyalashning afzalliklari

Ultratovush bilan ishlov berish bir qator afzalliklarga ega boʻlgan juda samarali dispersiyalash usulidir. Polimerlarda uglerod nanonaychalarini (CNTlarni) ultratovush bilan dispersiyalashning afzalliklari quyidagilardan iborat:

Yaxshilangan dispersiyalash: Ultratovush energiyasi CNT aglomeratlarini samarali parchalashi va ularning polimerlarda bir tekis dispersiyalanishiga yordam berishi mumkin. Natijada mexanik xususiyatlari, elektr oʻtkazuvchanligi va issiqlik oʻtkazuvchanligi yaxshilangan bir jinsli aralashma hosil boʻladi.

Aniq boshqaruv: Ultratovush energiyasi dispersiyalash jarayonini, jumladan dispersiyalanish darajasi va CNTlar oʻlchamini yaxshiroq boshqarish imkonini beradi. Bu hosil boʻladigan nanokompozit materialning kerakli xususiyatlariga erishishga yordam berishi mumkin.

Qisqargan ishlov berish vaqti: Ultratovush bilan dispersiyalash magnitli aralashtirish yoki qizdirmasdan ultratovush bilan ishlov berish kabi boshqa dispersiyalash usullariga nisbatan ishlov berish vaqtini sezilarli darajada qisqartirishi mumkin. Bu jarayon samaradorligini va koʻlamini kengaytirish imkoniyatini yaxshilashi mumkin.

Universallik: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari har qanday turdagi nanozarrachalarga, jumladan nanosferalar (masalan, nano-kremniy dioksidi), nanonaychalar (SWNT, MWNT), grafen yoki borphene kabi nanovaraqlar, funksionallashtirilgan nanomateriallar hamda yadro-qobiq tuzilishidagi nanozarrachalarga ishlov bera oladi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari qattiq modda miqdori yuqori boʻlgan aralashmalarga ishlov bera oladi va har qanday erituvchi va suyuqlik bilan mos keladi.

Xarajat jihatidan samarali: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari tegirmonlar va boshqa dispersiyalash usullari bilan solishtirilganda nisbatan arzon aralashtirish uskunalaridir. Bundan tashqari, ultratovushli protsessorlar juda mustahkam, juda kam texnik xizmat talab qiladi va energiya jihatidan juda samaralidir.

Partiyali va oqim ichida ishlov berish: Ultratovush bilan dispersiyalash partiyali yoki uzluksiz oqim rejimida amalga oshirilishi mumkin.

Oson foydalanish: Ultratovush zondlaridan foydalanish oddiy va xavfsizdir. Hielscher raqamli ultratovush qurilmalarini dasturlash va masofadan boshqarish mumkin. Maʼlumotlarni avtomatik qayd etish sifat standartlarini saqlashga yordam beradi.

Koʻlamni chiziqli kengaytirish imkoniyati: Ultratovush bilan dispersiyalash jarayonlarini har qanday koʻlamga toʻliq chiziqli ravishda kengaytirish mumkin; bu ultratovush bilan ishlov berishni nafaqat yuqori samarali, balki sanoat ishlab chiqarishida amalda qoʻllash mumkin boʻlgan tayyorlash usuliga ham aylantiradi.

Ekologik toza: Ultratovush bilan dispersiyalash zararli erituvchilar yoki kimyoviy moddalardan foydalanishdan voz kechish yoki ularni kamaytirish imkonini beruvchi ekologik toza va atrof-muhitga zararsiz usul boʻlib, sanoat qoʻllanishlari uchun xavfsizroq va barqaror variantdir.

Oqim ichida eritish jarayonlari uchun ultratovushli sanoat tizimi.

Oqim ichida eritish jarayonlari, masalan, uglerod nanonaychalarini polimer tarkiblarida bir tekis dispersiyalash uchun ultratovushli sanoat tizimi.

Ushbu videoda gaz bilan purkab tozalanadigan shkaf ichida oqimda ishlashga mo‘ljallangan 2 kilovattli ultratovush tizimini ko‘rsatamiz. Hielscher deyarli barcha sanoat tarmoqlari, jumladan, kimyo, farmatsevtika, kosmetika, neft-kimyo jarayonlari hamda erituvchilar yordamida ekstraksiya qilish jarayonlari uchun ultratovushli uskunalar yetkazib beradi. Gaz bilan purkab tozalanadigan ushbu zanglamaydigan po‘lat shkaf xavfli zonalarda ishlash uchun mo‘ljallangan. Shu maqsadda mijoz yonuvchan gazlar yoki bug‘larning shkafga kirishini oldini olish uchun germetik shkafni azot yoki toza havo bilan purkashi mumkin.

CNT/PDMS kompozitlarini ultratovush yordamida tayyorlashning umumiy protokoli

Ultratovush bilan ishlov berish nanooʻlchamdagi koʻplab materiallarni polimerlarda dispersiyalash uchun qoʻllanadi. Muayyan va keng qoʻllanadigan usullardan biri zondli ultratovush bilan ishlov berish yordamida uglerod nanonaychalarini (CNTlarni) dimetilpolisiloksanda (PDMS) dispersiyalashdir. CNTlarni PDMS matritsasida dispersiyalash uchun nanonaychalarning chigallashuvini yechish va ularni nanosuspenziyaga bir tekis aralashtirish maqsadida kuchli ultratovush va uning natijasida yuzaga keladigan akustik kavitatsiya taʼsirlaridan foydalaniladi. Zondli ultratovush bilan ishlov berish aglomeratlangan CNTlarni samarali parchalash va dispersiyalashga qodir kuchli kavitatsiya kuchlarini hosil qila olishi tufayli CNTlarni dispersiyalashning kuchli usulidir.
Ultratovush bilan dispersiyalash maxsus dastlabki yoki keyingi ishlov berishni talab qilmaydigan oddiy ishlov berish bosqichidir. Ultratovush uskunasining oʻzi xavfsiz va undan foydalanish oson.
Zondli ultratovush bilan ishlov berish yordamida dispersiyalash jarayoni odatda quyidagi bosqichlarni oʻz ichiga oladi:

CNT-PDMS aralashmasini tayyorlash: PDMS matritsasiga oldindan belgilangan miqdorda CNTlar qoʻshiladi va mexanik aralashtirgich yordamida dastlab aralashtiriladi. Qizigʻi shundaki, CNTlarni erituvchida oldindan dispersiyalash orqali elektr oʻtkazuvchanligini oshirish mumkin. Eng yaxshi natijalarga tetragidrofuran (THF), atseton yoki xloroform yordamida erishiladi (eng yaxshi natijalar boʻyicha tartiblangan).
Zondli ultratovush bilan ishlov berish: Aralashmaga odatda taxminan 20 kHz chastotali ultratovush toʻlqinlarini hosil qiladigan yuqori intensivlikdagi ultratovush zondi yordamida zondli ultratovush bilan ishlov beriladi. Hajm va tarkibga qarab, CNTlarning toʻliq dispersiyalanishini taʼminlash uchun ultratovush bilan ishlov berish odatda bir necha daqiqa davomida amalga oshiriladi.
Dispersiyalanishni kuzatish: CNTlarning dispersiyalanishi skanerlovchi elektron mikroskopiya (SEM), transmission elektron mikroskopiya (TEM) yoki UV-Vis spektroskopiya kabi usullar yordamida kuzatiladi. Bu usullardan PDMS matritsasi ichida CNTlarning taqsimlanishini koʻrish va CNTlarning bir tekis dispersiyalanganini tekshirish uchun foydalanish mumkin.

Xulosa qilib aytganda, zondli ultratovush bilan ishlov berish aglomeratlangan CNTlarni samarali parchalash va dispersiyalashga qodir kuchli kavitatsiya kuchlarini hosil qila olishi tufayli CNTlarni PDMS kabi polimerlarda dispersiyalashning kuchli usulidir.

Dispersiyalash va aralashtirish uchun ultratovushli gomogenizator

Ultratovushli gomogenizator UIP1000hdT

CNT/polimer kompozitlarini ultratovush yordamida tayyorlash boʻyicha amaliy tadqiqotlar

Nanonaychalar va uglerod asosidagi boshqa nanomateriallarni zondli ultratovush bilan dispersiyalash keng oʻrganilgan va keyinchalik sanoat ishlab chiqarishiga joriy etilgan. Quyida nanonaychalarni ultratovush bilan dispersiyalashning nihoyatda yuqori samaradorligini koʻrsatuvchi bir nechta ilmiy tadqiqotni taqdim etamiz.

Taqiladigan sensorlar uchun CNTlarni PDMSda ultratovush bilan dispersiyalash

Del Bosque et al. (2022) CNTlarni dispersiyalash samaradorligi boʻyicha uch valikli maydalash va ultratovush bilan ishlov berishni solishtirgan. Nanozarrachalarni polimer matritsasida dispersiyalash jarayoni tahlili shuni koʻrsatadiki, kavitatsiya kuchlari taʼsirida CNTlar taqsimlanishining bir jinsliligi yuqoriroq boʻlgani tufayli ultratovush bilan ishlov berish usuli uch valikli maydalashga nisbatan yuqoriroq elektr sezgirligini taʼminlaydi. CNTlarning turli miqdorlarini sinashda CNT-PDMS tizimining perkolatsiya chegarasi, yaʼni tizim elektr oʻtkazuvchan boʻlib qoladigan kritik CNT miqdori 0,4 wt% CNT ekanligi aniqlangan. Koʻp devorli uglerod nanonaychalari (MWCNTlar) Hielscher UP400ST ultratovush qurilmasi yordamida (chapdagi rasmga qarang) 0,5 impuls sikllari va 50 % amplitudada 2h davomida ultratovush bilan dispersiyalangan. Ultratovush bilan ishlov berish davomiyligi boʻyicha ultratovushli dispersiyalashning taʼsiri quyidagi rasmda koʻrsatilgan.
Ushbu tahlil asosida taqiladigan sensorlarni tayyorlash uchun optimal sharoitlar sifatida ultratovush bilan ishlov berish jarayoni yordamida 0,4 wt.% CNT tanlangan. Shu nuqtayi nazardan, ketma-ket yuklama sikllaridagi elektr javobining tahlili ishlab chiqilgan sensorlarning yuqori mustahkamligini, 2%, 5% va 10% deformatsiyada hech qanday shikastlanish kuzatilmaganini koʻrsatgan; bu esa ushbu sensorlarni oʻrtacha deformatsiyani kuzatish uchun ishonchli qiladi.

Uglerod nanonaychalarini ultratovush bilan dispersiyalash nanonaychalarni dimetilpolisiloksan (PDMS) kabi polimer matritsalarida bir tekis taqsimlash uchun juda samaralidir

Turli ultratovush bilan ishlov berish davomiyliklarida UP400St ultratovush qurilmasi yordamida MWCNTlarni PDMSda ultratovush bilan dispersiyalash.
(Tadqiqot va rasm: ©del Bosque et al., 2022)

CNT/polimer nanokompozitlari uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovushli dispersiyalash uskunalari

Hielscher Ultrasonics laboratoriyada, stol usti miqyosida va sanoatda murakkab dispersiyalash vazifalari uchun yuqori quvvatli ultratovush zondlarini ishlab chiqaradi. Hielscher Ultrasonics dispersiyalash qurilmalari nanomateriallarni erituvchilar, polimerlar va kompozitlarda samarali va aniq gomogenizatsiyalash hamda dispersiyalashni taʼminlaydi.
Ilgʻor ultratovush texnologiyasi tufayli ushbu dispersiyalash qurilmalari zarrachalar oʻlchamining bir tekis taqsimlanishiga, barqaror dispersiyalarga va/yoki nanozarrachalarni funksionallashtirishga erishish uchun tez va oson yechimni taklif etadi.
Ishlov berish vaqtini qisqartirish va energiya sarfini imkon qadar kamaytirish orqali zondli ultratovushli dispersiyalash qurilmalari turli sanoat sohalaridagi korxonalarning unumdorligini oshirishi va foydalanish xarajatlarini kamaytirishi mumkin.
Hielscher ultratovush qurilmalari turli zond oʻlchamlari, amplitudani kuchaytiruvchi ruporlar, quvvat darajalari va oqim hujayralari variantlari bilan muayyan talablarga moslab ham tayyorlanishi mumkin; bu ularni turli nanotarkiblar va hajmlar uchun universal va moslashuvchan qiladi.
Umuman olganda, zondli ultratovushli dispersiyalash qurilmalari nanomateriallarga ishlov berish jarayonlarini optimallashtirish va izchil, ishonchli natijalarga erishishni istaydigan laboratoriyalar va sanoat korxonalari uchun ajoyib investitsiyadir.

Loyihalash, ishlab chiqarish va maslahat – Germaniyada yaratilgan sifat

Hielscher ultratovush qurilmalari eng yuqori sifat va loyihalash standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va foydalanishning osonligi ultratovush qurilmalarimizni sanoat obyektlariga muammosiz integratsiyalash imkonini beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari ogʻir sharoitlarda va yuqori talab qoʻyiladigan muhitlarda ishonchli ishlaydi.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya boʻlib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanish qulayligini oʻzida birlashtirgan yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalariga alohida eʼtibor beradi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari CE talablariga muvofiq boʻlib, UL, CSA va RoHs talablariga javob beradi.

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:

Partiya hajmi	Hajmiy oqim tezligi	Tavsiya etiladigan qurilmalar
0,5–1,5mL	n.a.	VialTweeter
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
10–2000mL	20–400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1–20L	0,2–4L/min	UIP2000hdT
10–100L	2–10L/min	UIP4000hdT
15–150L	3–15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10–100L/min	UIP16000
n.a.	kattaroq	klasterga birlashtirilgan UIP16000

Biz bilan bogʻlaning! / Bizga savol bering!

Uglerod nanonaychalarini ultratovush yordamida disperslash: Hielscher UP400S (400W) ultratovush qurilmasi chigallashgan uglerod nanonaychalarini tez va samarali ravishda bir-biridan ajratib, alohida nanonaychalar holida disperslaydi.

Yuqori siljish kuchlariga ega ultratovushli gomogenizatorlar laboratoriyada, stol usti, tajriba-sinov va sanoat miqyosida ishlov berishda qoʻllanadi.

Hielscher Ultrasonics laboratoriya, tajriba-sinov va sanoat miqyosida aralashtirish, dispersiyalash, emulsiyalash va ekstraksiya uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovushli gomogenizatorlarni ishlab chiqaradi.

Tegishli mavzular

Yuqori quvvatli ultratovush zondlari yordamida nanodispersiyalar tayyorlash uchun sanoat aralashtirish reaktori.

Sanoatda ishlov berish uchun ultratovushli partiyali reaktor, masalan, additiv ishlab chiqarish uchun 3D bosib chiqarishga yaroqli siyohlar tayyorlash maqsadida CNTlar va boshqa nanotoʻldirgichlarni polimerlarga kiritish uchun.

Adabiyotlar / Manbalar

del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
Kim, J., Hwang, JY., Hwang, H. et al. (2018): Simple and cost-effective method of highly conductive and elastic carbon nanotube/polydimethylsiloxane composite for wearable electronics. Scientific Reports 8, 1375 (2018).
Lima, Márcio; Andrade, Mônica; Skákalová, Viera; Bergmann, Carlos; Roth, Siegmar (2007): Dynamic percolation of carbon nanotubes in liquid medium. Journal of Materials Chemistry 17, 2007. 4846-4853.
Shar, A., Glass, P., Park, S. H., Joung, D. (2023): 3D Printable One-Part Carbon Nanotube-Elastomer Ink for Health Monitoring Applications. Advanced Functional Materials 33, 2023.

Yuqori unumdorlikdagi ultratovush texnologiyasi! Hielscher mahsulotlari assortimenti ixcham laboratoriya ultratovush qurilmasidan stol usti qurilmalari orqali toʻliq sanoat ultratovush tizimlarigacha boʻlgan butun koʻlamni qamrab oladi.

Hielscher Ultrasonics yuqori unumdorlikdagi ultratovushli gomogenizatorlarni laboratoriya miqyosidan sanoat miqyosigacha ishlab chiqaradi.