Kuchaytirilgan kompozitlarning ultratovushli formulasi
- Kompozitlar sezilarli darajada yaxshilangan termo-barqarorlik, elastik modul, valentlik kuchi, sinish kuchi kabi noyob material xususiyatlarini ko'rsatadi va shuning uchun manifold mahsulotlarini ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.
- Sonication yuqori dispersli CNT, grafen va boshqalar bilan yuqori sifatli nanokompozitlarni ishlab chiqarishi isbotlangan.
- Sanoat miqyosida mustahkamlangan kompozitlarni shakllantirish uchun ultratovush uskunalari mavjud.
nanokompozitlar
Nanokompozitlar mexanik, elektr, termal, optik, elektrokimyoviy va/yoki katalitik xususiyatlari bilan ajralib turadi.
Nanokompozitlar mustahkamlovchi fazaning haddan tashqari yuqori sirtiga nisbati va/yoki juda yuqori tomonlar nisbati tufayli an'anaviy kompozitlarga qaraganda ancha yuqori samaradorlikka ega. Sferik kremniy dioksidi kabi nano zarralar, eksfoliatsiyalangan grafen yoki loy kabi mineral qatlamlar yoki uglerod nanotubalari yoki elektrospun tolalari kabi nano tolalar ko'pincha mustahkamlash uchun ishlatiladi.
Masalan, elektr va issiqlik o'tkazuvchanligini yaxshilash uchun uglerod nanotubalari qo'shiladi, nano silika mexanik, issiqlik va suvga chidamlilik xususiyatlarini yaxshilash uchun ishlatiladi. Nanopartikulyarlarning boshqa turlari yaxshilangan optik xususiyatlar, dielektrik xususiyatlar, issiqlikka chidamlilik yoki qattiqlik, kuch va korroziyaga va shikastlanishga qarshilik kabi mexanik xususiyatlarni beradi.
Ultrasonik formulali nanokompozitlarga misollar:
- vinil ester matritsasidagi uglerod nanotubalari (CNT).
- Nikel metall matritsasidagi CNTs / uglerod piyozi / nano olmos
- Magniy qotishma matritsasidagi CNTlar
- Polivinil spirti (PVA) matritsasidagi CNTlar
- epoksi qatronli matritsadagi ko'p devorli uglerod nanotube (MWCNT) (qo'llash vositasi sifatida metil tetrahidroftalik angidriddan (MTHPA) foydalanish)
- poli(vinil spirt) (PVA) matritsasida grafen oksidi
- Magniy matritsasidagi SiC nanozarralari
- polistirolli matritsadagi nano silika (Aerosil).
- moslashuvchan poliuretan (PU) matritsadagi magnit temir oksidi
- grafit/poli(vinilxlorid)dagi nikel oksidi
- poli-laktik-ko-glikolik kislota (PLGA) matritsasidagi titaniya nanozarralari
- Poli-laktik-ko-glikolik kislota (PLGA) matritsasidagi nanogidroksiapatit
Ultrasonik dispersiya
Ultrasonik jarayon parametrlari aniq nazorat qilinishi va material tarkibiga va kerakli chiqish sifatiga optimal tarzda moslashtirilishi mumkin. Ultrasonik dispersiya nanokompozitlarga CNT yoki grafen kabi nanozarrachalarni kiritish uchun tavsiya etilgan usuldir. Uzoq vaqt davomida ilmiy darajada sinovdan o'tgan va ko'plab sanoat ishlab chiqarish zavodlarida amalga oshirilgan, nanokompozitlarning ultratovush dispersiyasi va formulasi yaxshi tasdiqlangan usuldir. Hielscherning nanomateriallarni ultratovushli qayta ishlash bo'yicha ko'p yillik tajribasi chuqur konsultatsiyani, tegishli ultratovushli sozlashni tavsiya qilishni va jarayonni ishlab chiqish va optimallashtirishda yordam berishni ta'minlaydi.
Ko'pincha, mustahkamlovchi nanozarrachalar ishlov berish jarayonida matritsaga tarqaladi. Qo'shilgan nanomaterialning og'irlik ulushi (massa ulushi) quyi shkalada, masalan, 0,5% dan 5% gacha, chunki sonikatsiya orqali erishilgan bir xil dispersiya mustahkamlovchi plomba moddalarini tejashga va mustahkamlashning yuqori ishlashiga imkon beradi.
Ishlab chiqarishda ultratovushning odatiy qo'llanilishi nanopartikulyar-qatron kompozitsiyasini shakllantirishdir. CNT bilan mustahkamlangan vinil ester ishlab chiqarish uchun sonikatsiya CNTlarni tarqatish va funksionallashtirish uchun ishlatiladi. Ushbu CNT-vinil Ester yaxshilangan elektr va mexanik xususiyatlar bilan ajralib turadi.
CNTlarning tarqalishi haqida ko'proq o'qish uchun bu yerni bosing!
grafen
Grafen ajoyib jismoniy xususiyatlar, yuqori tomonlar nisbati va past zichlikni taqdim etadi. Grafen va grafen oksidi engil, yuqori quvvatli polimerlarni olish uchun kompozit matritsaga birlashtirilgan. Mexanik mustahkamlashga erishish uchun grafen plitalari / trombotsitlar juda nozik disperslangan bo'lishi kerak, chunki aglomeratsiyalangan grafen plitalari mustahkamlovchi ta'sirni keskin cheklaydi.
Ilmiy tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, yaxshilanish kattaligi asosan matritsadagi grafen varaqlarining tarqalish darajasiga bog'liq. Faqat bir hil disperslangan grafen kerakli effektlarni beradi. O'zining kuchli hidrofobikligi va Van der Vaalsni jalb qilish tufayli grafen zaif o'zaro ta'sir qiluvchi bir qatlamli varaqlar bo'laklariga to'planib, aglomeratsiyaga moyil bo'ladi.
Umumiy dispersiya usullari ko'pincha bir hil, shikastlanmagan grafen dispersiyalarini ishlab chiqara olmasa-da, yuqori quvvatli ultrasonikatorlar yuqori sifatli grafen dispersiyalarini ishlab chiqaradi. Hielscher ultrasonikatorlari toza grafen, grafen oksidi va kamaytirilgan grafen oksidi bilan pastdan yuqori konsentratsiyaga va kichik hajmdan katta hajmgacha muammosiz ishlaydi. Keng tarqalgan ishlatiladigan hal qiluvchi N-metil-2-pirolidon (NMP), ammo yuqori quvvatli ultratovush bilan grafen hatto aseton, xloroform, IPA va sikloheksanon kabi zaif, past qaynash nuqtasi erituvchilarda tarqalishi mumkin.
Grafenning ommaviy eksfoliatsiyasi haqida ko'proq o'qish uchun bu yerni bosing!
Uglerod nanotubalari va boshqa nanomateriallar
Quvvatli ultratovushlar uglerod nanotubalari (CNTs), SWNTs, MWNTs, fullerenlar, silika (SiO) kabi turli xil nanomateriallarning nozik o'lchamdagi dispersiyasiga olib kelishi isbotlangan.2), titan dioksidi (TiO2), kumush (Ag), rux oksidi (ZnO), nanofibrillangan tsellyuloza va boshqalar. Umuman olganda, sonikatsiya an'anaviy disperserlardan ustun turadi va noyob natijalarga erishishi mumkin.
Nanozarrachalarni maydalash va tarqatishdan tashqari, nanozarrachalarni ultratovushli cho'kma (pastdan yuqoriga sintez) orqali sintez qilish orqali ajoyib natijalarga erishiladi. An'anaviy usul yordamida olingan zarrachalar hajmi, masalan, ultratovushli magnetit, natriy rux molibdati va boshqalarning o'lchami pastroq ekanligi kuzatildi. Pastki o'lcham ultratovushli kavitatsiya natijasida hosil bo'lgan siljish va turbulentlik tufayli yaxshilangan yadrolanish tezligi va yaxshi aralashtirish naqshlari bilan bog'liq.
Pastdan yuqoriga ultratovushli yog'ingarchilik haqida ko'proq ma'lumot olish uchun shu yerni bosing!
Ultrasonik zarrachalarni funksionallashtirish
Zarrachaning o'ziga xos sirt maydoni hajmining kichrayishi bilan ortadi. Ayniqsa, nanotexnologiyada zarrachaning kattalashgan sirt maydoni tufayli moddiy xususiyatlarning ifodasi sezilarli darajada oshadi. Zarrachalar yuzasiga tegishli funktsional molekulalarni biriktirish orqali sirt maydoni ultratovushli ravishda oshirilishi va o'zgartirilishi mumkin. Nanomateriallarni qo'llash va ulardan foydalanishga kelsak, sirt xususiyatlari zarracha yadrosi xususiyatlari kabi muhimdir.
Ultrasonik funktsional zarralar polimerlarda, kompozitlarda keng qo'llaniladi & biokompozitlar, nano-suyuqliklar, yig'ilgan qurilmalar, nanomikalar va boshqalar. Zarrachalarning funksionallashuvi bo'yicha barqarorlik, mustahkamlik kabi xususiyatlar & qattiqlik, eruvchanlik, polidisperslik, lyuminestsentlik, magnitlanish, superparamagnetizm, optik yutilish, yuqori elektron zichligi, fotoluminissensiya va boshqalar keskin yaxshilanadi.
Hielscher bilan tijoratda ishlab chiqilgan umumiy zarralar’ ultratovush tizimlari CNTs, SWNTs, MWNTs, grafen, grafit, silika (SiO) ni o'z ichiga oladi.2), nanoolmoslar, magnetit (temir oksidi, Fe3O4), kumush nano zarralar, oltin nano zarralar, gözenekli & mezoporli nanozarralar va boshqalar.
Ultrasonik zarrachalarni davolash uchun tanlangan ilovalar eslatmalarini ko'rish uchun shu yerni bosing!
ultratovushli disperserlar
Hielscherning ultratovushli disperslash uskunasi laboratoriya, dastgoh va sanoat ishlab chiqarishi uchun mavjud. Hielscher ning ultrasonikatorlari ishonchli, mustahkam, ishlatish uchun qulay va toza. Uskunalar og'ir ish sharoitida 24/7 ishlash uchun mo'ljallangan. Ultrasonik tizimlar ommaviy va inline ishlov berish uchun ishlatilishi mumkin – moslashuvchan va jarayon va talablaringizga osongina moslashtiriladi.
Ultrasonik to'plam va ichki quvvatlar
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 5 dan 200 ml gacha | 50 dan 500 ml / min | UP200Ht, UP400S |
| 0,1 dan 2L gacha | 0.25 dan 2 m gacha3/soat | UIP1000hd, UIP2000hd |
| 0.4 dan 10 l gacha | 1 dan 8 m gacha3/soat | UIP4000 |
| na | 4 dan 30 m gacha3/soat | UIP16000 |
| na | 30 m dan yuqori3/soat | ning klasteri UIP10000 yoki UIP16000 |
Zarrachalarni funksionallashtirish uchun ultratovushli laboratoriya qurilmasi
Adabiyot/Adabiyotlar
- Kapole, SA:; Bhanvase, BA; Pinjari, DV; Gogate, PR; Kulkami, RD; Sonawane, SH; Pandit, AB (2014): “Ikkita paketli epoksi-poliamid qoplamasida ultratovushli tayyorlangan natriy sink molibdat nanopigmentining korroziyaga qarshi ishlashini tekshirish. Kompozit interfeyslar 21/9, 2015. 833-852.
- Nikje, MMA; Mogaddam, ST; Noruzian, M. (2016): yadro qobig'i nanopartikullari yordamida yangi magnit poliuretan ko'pikli nanokompozitlarni tayyorlash. Polimeros 26-jild №4, 2016 yil.
- Tolasz, J.; Stengl, V.; Ecorchard, P. (2014): Grafen oksidi-polistirolning kompozit materialini tayyorlash. Atrof-muhit, kimyo va biologiya bo'yicha 3-xalqaro konferentsiya. IPCBEE jild.78, 2014 yil.
Bilishga arziydigan faktlar
Kompozit materiallar haqida
Kompozit materiallar (shuningdek, kompozitsion material sifatida ham tanilgan) sezilarli darajada farq qiladigan fizik yoki kimyoviy xususiyatlar bilan ajralib turadigan ikki yoki undan ortiq tarkibiy qismlardan tayyorlangan material sifatida tavsiflanadi. Ushbu tarkibiy qismlar birlashtirilganda, yangi material – kompozit deb ataladigan narsa – ishlab chiqariladi, bu alohida komponentlardan turli xil xususiyatlarni ko'rsatadi. Alohida komponentlar tayyor tuzilma ichida alohida va aniq bo'lib qoladi.
Yangi material yaxshiroq xususiyatlarga ega, masalan, an'anaviy materiallarga nisbatan kuchliroq, engilroq, chidamliroq yoki arzonroq. Nanokompozitlarni yaxshilash mexanik, elektr / o'tkazuvchanlik, termal, optik, elektrokimyoviydan katalitik xususiyatlarga ega.
Oddiy kompozitsion materiallarga quyidagilar kiradi:
- biokompozitlar
- mustahkamlangan plastmassalar, masalan, tola bilan mustahkamlangan polimer
- metall kompozitlari
- seramika kompozitlari (keramika matritsa va metall matritsali kompozit)
Kompozit materiallar odatda qayiq korpuslari, stol usti, avtomobil kuzovlari, vannalar, saqlash tanklari, taqlid granit va madaniy marmar lavabolar, shuningdek, kosmik kemalar va samolyotlarda qurilish va qurilish materiallari uchun ishlatiladi.
Kompozitlar, shuningdek, suyak (kollagen tolalari bilan mustahkamlangan gidroksiapatit), sermet (keramika va metall) va betonni o'z ichiga olgan metall matritsali kompozitlar (MMC) yoki keramik matritsali kompozitlarda (CMC) bo'lgani kabi, boshqa metallarni mustahkamlovchi metall tolalardan ham foydalanishi mumkin.
Organik matritsa/keramika agregati kompozitsiyalariga asfalt-beton, polimer beton, mastik asfalt, mastikli gibrid, dental kompozitsion, sintaktik ko'pik va marvarid onasi kiradi.
Zarrachalarga ultratovush ta'siri haqida
Zarrachalar xossalari zarrachalar hajmi ma'lum bir darajaga (kritik o'lcham deb ataladi) kamaytirilganda kuzatilishi mumkin. Zarrachalar o'lchamlari nanometr darajasiga yetganda, faza interfeyslaridagi o'zaro ta'sirlar sezilarli darajada yaxshilanadi, bu materialning xususiyatlarini yaxshilash uchun juda muhimdir. Shunday qilib, nanokompozitlarda mustahkamlash uchun ishlatiladigan materiallarning sirt maydoni: hajm nisbati eng muhim hisoblanadi. Nanokompozitlar sanoatning deyarli barcha tarmoqlari, jumladan, aerokosmik, avtomobilsozlik, elektron, biotexnologiya, farmatsevtika va tibbiyot sohalari uchun texnologik va iqtisodiy afzalliklarni taqdim etadi. Yana bir katta afzallik - ularning ekologik tozaligi.
Kuchli ultratovush intensiv aralashtirish va tarqatish orqali matritsa va zarralar o'rtasidagi namlanish va homogenizatsiyani yaxshilaydi. – tomonidan yaratilgan ultratovushli kavitatsiya. Nano materiallarga kelganda sonikatsiya eng keng tarqalgan va eng muvaffaqiyatli dispersiya usuli bo'lganligi sababli, Hielscherning ultratovush tizimlari butun dunyo bo'ylab laboratoriya, pilot zavod va ishlab chiqarishda o'rnatiladi.