3D bosib chiqarish mumkin bo'lgan siyohlarda CNTlarning bir xil tarqalishi siyoh xususiyatlarini yaxshilashi va turli sohalarda yangi ilovalarni yoqishi mumkin. Prob tipidagi ultratovush - bu polimerlarda CNTlarning barqaror nanosuspenziyalarini ishlab chiqarish uchun juda ishonchli dispersiyalash usuli.

Sonikatsiya tufayli polimerlarda samarali va barqaror CNT dispersiyasi

Uglerod nanotubalari (CNTs) o'zlarining noyob xususiyatlari tufayli ko'pincha turli xil ilovalar uchun kremniy moylarida tarqaladi. KNTlarning kremniy moylarida tarqalishi natijasida olingan materiallarning mexanik, issiqlik va elektr xususiyatlarini yaxshilash mumkin. Bunday ilovalardan biri o'tkazuvchan 3D-bosib chiqarish mumkin bo'lgan siyohlar uchun CNT qo'shilgan polimerlarni ishlab chiqarishdir, masalan, taqiladigan teginish sensorlari, bemorga xos to'qimalarni qayta tiklash iskalalari va moslashuvchan EKG va EEG elektrodlarini bio-asosli qo'shimchalar ishlab chiqarish uchun.
Bundan tashqari, silikon moylarda tarqalgan CNTlar moslashuvchan displeylar va sensorlar kabi elektron qurilmalarda o'tkazuvchan siyoh sifatida ishlatilishi mumkin. CNTlar elektr tokining oqishiga imkon beruvchi o'tkazuvchi yo'llar sifatida ishlaydi.

Ultrasonik CNT/polimer dispersiyasining afzalliklari

Ultrasonikatsiya - bu juda samarali tarqatish usuli bo'lib, u bir nechta afzalliklarga ega. Polimerlarda uglerod nanotubalarini (CNTs) ultratovush dispersiyasining afzalliklari quyidagilardan iborat:

CNT/PDMS kompozitlarini ultratovushli ishlab chiqarish uchun umumiy protokol

Ultrasonikatsiya polimerlarda ko'plab nano o'lchamdagi materiallarni tarqatish uchun ishlatiladi. Muayyan va tez-tez ishlatiladigan dastur - bu prob tipidagi sonikatsiya yordamida dimetilpolisiloksan (PDMS) da uglerod nanotubalarining (CNTs) tarqalishi. CNTlarni PDMS matritsasiga tarqatish uchun nanotubkalarni ajratish va ularni bir xilda nanosuspenziyaga aralashtirish uchun kuchli ultratovush va akustik kavitatsiyaning ta'siridan foydalaniladi. Prob tipidagi sonikatsiya aglomeratsiyalangan CNTlarni samarali ravishda parchalash va tarqatish mumkin bo'lgan kuchli kavitatsiya kuchlarini yaratish qobiliyati tufayli CNTlarni tarqatishning kuchli usuli hisoblanadi.
Ultrasonik dispersiya - bu oddiy ishlov berish bosqichi bo'lib, u oldindan yoki keyingi davolanishni talab qilmaydi. Ultrasonik uskunaning o'zi xavfsiz va oson ishlaydi.
Prob tipidagi sonikatsiya yordamida dispersiya jarayoni odatda quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

1. CNT-PDMS aralashmasini tayyorlash: PDMS matritsasiga oldindan belgilangan miqdordagi CNT qo'shiladi va mexanik aralashtirgich yordamida oldindan aralashtiriladi. Qizig'i shundaki, CNTlarni erituvchida oldindan tarqatish orqali elektr o'tkazuvchanligini oshirish mumkin edi. Eng yaxshi natijalarga tetrahidrofuran (THF), aseton yoki xloroform (eng yaxshi natijalar bo'yicha saralangan) erishiladi.
2. Prob tipidagi sonikatsiya: Aralash odatda taxminan chastotali ultratovush to'lqinlarini hosil qiluvchi yuqori intensivlikdagi ultratovushli zond yordamida zond tipidagi sonikatsiyaga duchor bo'ladi. 20 kHz. Hajmi va formulasiga qarab, sonikatsiya odatda CNTlarning to'liq tarqalishini ta'minlash uchun bir necha daqiqa davomida amalga oshiriladi.
3. Dispersiyani kuzatish: CNTlarning tarqalishi skanerlash elektron mikroskopiyasi (SEM), transmissiya elektron mikroskopiyasi (TEM) yoki UV-Vis spektroskopiyasi kabi usullar yordamida nazorat qilinadi. Ushbu usullardan PDMS matritsasi ichida CNTlarning taqsimlanishini tasavvur qilish va CNTlarning bir xilda tarqalishini ta'minlash uchun foydalanish mumkin.

Xulosa qilib aytganda, prob tipidagi sonikatsiya aglomeratsiyalangan CNTlarni samarali ravishda parchalash va tarqatish mumkin bo'lgan kuchli kavitatsiya kuchlarini yaratish qobiliyati tufayli PDMS kabi polimerlarda CNTlarni tarqatishning kuchli usuli hisoblanadi.

CNT/polimer kompozitlarini ultratovushli ishlab chiqarish bo'yicha amaliy tadqiqotlar

Nanotubalar va boshqa uglerod asosidagi nanomateriallarning prob tipidagi ultratovush yordamida tarqalishi keng qamrovli tadqiq qilingan va keyinchalik sanoat ishlab chiqarishiga kiritilgan. Quyida biz ultratovushli nanotuba dispersiyasining ajoyib samaradorligini ko'rsatadigan bir nechta tadqiqot ishlarini taqdim etamiz.

Kiyinadigan sensorlar uchun PDMSda CNTlarning ultratovushli dispersiyasi

Del Bosque va boshqalar. (2022) CNT dispersiyasi samaradorligi uchun uch rulonli frezalash va sonikatsiyani solishtirdi. Nanozarrachalarning polimer matritsaga tarqalish jarayonining tahlili shuni ko'rsatadiki, ultratovush texnikasi kavitatsiya kuchlari tomonidan qo'zg'atilgan CNT taqsimotining yuqori bir xilligi tufayli uch rulonli frezalash bilan solishtirganda yuqori elektr sezgirligini ta'minlaydi. Turli xil CNT yuklarini sinovdan o'tkazish, CNT-PDMS tizimining o'tkazuvchanlik chegarasi, ya'ni uning elektr o'tkazuvchanligiga aylanadigan kritik CNT tarkibi 0,4 wt% CNT ekanligi aniqlandi. Ko'p devorli uglerod nanotubalari (MWCNTs) Hielscher ultrasonikatori UP400ST (chapdagi rasmga qarang) yordamida 2 soat davomida 0,5 impuls siklida va 50% amplitudada ultratovush orqali tarqaldi. Ultrasonik dispersiyaning ultrasonik vaqt davomida ta'siri quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Ushbu tahlilga asoslanib, ultratovush jarayoni orqali kiyinadigan sensorlarni ishlab chiqarish uchun optimal sharoitlar 0,4 wt.% CNT sifatida tanlangan. Shu munosabat bilan, ketma-ket yuklanish davrlarida elektr ta'sirining tahlili ishlab chiqilgan sensorlarning yuqori mustahkamligini ko'rsatdi, 2%, 5% va 10% deformatsiyalarda hech qanday zarar yo'q, bu sensorlarni o'rta kuchlanishni kuzatish uchun ishonchli qiladi.

Turli sonikatsiya vaqtlarida ultrasonikator UP400St yordamida PDMSda MWCNTlarning ultratovushli tarqalishi.
(O'rganish va rasm: ©del Bosque va boshqalar, 2022)

CNT / Polimer nanokompozitlari uchun yuqori samarali ultratovushli disperslash uskunalari

Hielscher Ultrasonics laboratoriya, dastgoh va sanoatda dispersli dasturlarni talab qilish uchun yuqori quvvatli ultratovush zondlarini ishlab chiqaradi. Hielscher Ultrasonics disperserlari erituvchilar, polimerlar va kompozitlarda nanomateriallarning samarali va aniq homogenlashuvi va tarqalishini ta'minlaydi.
O'zlarining ilg'or ultratovush texnologiyasi bilan ushbu disperserlar zarrachalar hajmining bir xil taqsimlanishiga, barqaror dispersiyalarga va / yoki nanopartikullarning funksionallashuviga erishish uchun tez va oson yechim taklif qiladi.
Qayta ishlash vaqtini qisqartirish va energiya sarfini kamaytirish orqali ultratovushli prob disperserlari turli sohalardagi korxonalar uchun unumdorlikni oshirishi va operatsion xarajatlarni kamaytirishi mumkin.
Hielscher ultrasonikatorlari, shuningdek, bir qator zond o'lchamlari, kuchaytiruvchi shoxlar, quvvat darajalari va oqim hujayralari uchun imkoniyatlar bilan maxsus talablarga mos ravishda moslashtirilishi mumkin, bu ularni ko'p qirrali va turli nano-formulalar va hajmlarga moslashtiradi.
Umuman olganda, ultratovushli prob disperserlari nanomateriallarni qayta ishlash ish oqimlarini optimallashtirish va izchil, ishonchli natijalarga erishmoqchi bo'lgan laboratoriyalar va sanoat uchun ajoyib sarmoyadir.

Dizayn, ishlab chiqarish va konsalting – Germaniyada ishlab chiqarilgan sifat

Hielscher ultrasonikatorlari eng yuqori sifat va dizayn standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va qulay foydalanish ultratovush qurilmalarimizni sanoat ob'ektlariga silliq integratsiya qilish imkonini beradi. Qo'pol sharoitlar va talabchan muhit Hielscher ultrasonikatorlari tomonidan ishonchli tarzda boshqariladi.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya bo'lib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanuvchilarga qulaylik bilan ajralib turadigan yuqori samarali ultratovush apparatlariga alohida e'tibor beradi. Albatta, Hielscher ultrasonikatorlari Idoralar talablariga javob beradi va UL, CSA va RoHs talablariga javob beradi.

Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi: