Công thức siêu âm của vật liệu tổng hợp gia cố

• Vật liệu tổng hợp cho thấy các đặc tính vật liệu độc đáo như độ ổn định nhiệt được tăng cường đáng kể, mô đun đàn hồi, độ bền kéo, độ bền đứt gãy và do đó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm đa tạp.
• Sonication được chứng minh là tạo ra vật liệu tổng hợp nano chất lượng cao với CNT phân tán cao, graphene, v.v.
• Thiết bị siêu âm để xây dựng vật liệu tổng hợp gia cố có sẵn ở quy mô công nghiệp.

Vật liệu nanocomposite

Vật liệu tổng hợp nano vượt trội bởi các đặc tính cơ học, điện, nhiệt, quang học, điện hóa và / hoặc xúc tác.
Do tỷ lệ bề mặt trên thể tích đặc biệt cao của pha gia cố và/hoặc tỷ lệ khung hình đặc biệt cao, vật liệu tổng hợp nano có hiệu suất cao hơn đáng kể so với vật liệu tổng hợp thông thường. Các hạt nano như silica hình cầu, các tấm khoáng như graphene hoặc đất sét tẩy tế bào chết, hoặc sợi nano như ống nano carbon hoặc sợi kéo sợi điện thường được sử dụng để gia cố.
Ví dụ, ống nano carbon được thêm vào để cải thiện độ dẫn điện và nhiệt, nano silica được sử dụng để cải thiện các đặc tính cơ học, nhiệt và khả năng chống nước. Các loại hạt nano khác mang lại các đặc tính quang học nâng cao, tính chất điện môi, khả năng chịu nhiệt hoặc các tính chất cơ học như độ cứng, độ bền và khả năng chống ăn mòn và hư hỏng.

Ví dụ về vật liệu tổng hợp nano có công thức siêu âm:

• ống nano carbon (CNT) trong ma trận vinyl ester
• CNT / hành than / kim cương nano trong ma trận kim loại niken
• CNT trong ma trận hợp kim magiê
• CNT trong ma trận polyvinyl alcohol (PVA)
• ống nano carbon nhiều vách (MWCNT) trong ma trận nhựa epoxy (sử dụng methyl tetrahydrophthalic anhydride (MTHPA) làm chất đóng rắn)
• graphene oxide trong ma trận poly (vinyl alcohol) (PVA)
• Các hạt nano SiC trong ma trận magiê
• nano silica (Aerosil) trong ma trận polystyrene
• oxit sắt từ tính trong ma trận polyurethane dẻo (PU)
• niken oxit trong than chì / poly (vinyl clorua)
• các hạt nano titania trong ma trận axit poly-lactic-co-glycolic (PLGA)
• nano hydroxyapatite trong ma trận axit poly-lactic-co-glycolic (PLGA)

phân tán siêu âm

Các thông số quy trình siêu âm có thể được kiểm soát chính xác và thích ứng tối ưu với thành phần vật liệu và chất lượng đầu ra mong muốn. Phân tán siêu âm là kỹ thuật được khuyến nghị để kết hợp các hạt nano như CNT hoặc graphene vào vật liệu tổng hợp nano. Được thử nghiệm lâu dài ở cấp độ khoa học và được thực hiện trên nhiều nhà máy sản xuất công nghiệp, phân tán siêu âm và công thức vật liệu nano là một phương pháp được thiết lập tốt. Kinh nghiệm lâu năm của Hielscher trong quá trình xử lý siêu âm vật liệu nano đảm bảo tư vấn chuyên sâu, đề xuất thiết lập siêu âm phù hợp và hỗ trợ trong quá trình phát triển và tối ưu hóa quy trình.
Hầu hết, các hạt nano gia cố được phân tán vào ma trận trong quá trình xử lý. Tỷ lệ phần trăm trọng lượng (phần khối lượng) của phạm vi vật liệu nano được thêm vào ở quy mô thấp hơn, ví dụ: 0,5% đến 5%, vì sự phân tán đồng đều đạt được bằng sonication cho phép tiết kiệm chất độn gia cố và hiệu suất gia cố cao hơn.
Một ứng dụng điển hình của siêu âm trong sản xuất là công thức của vật liệu tổng hợp hạt nano-nhựa. Để sản xuất vinyl ester gia cố CNT, sonication được sử dụng để phân tán và chức năng hóa CNT. Các este CNT-vinyl này được đặc trưng bởi các tính chất điện và cơ học được nâng cao.
Bấm vào đây để đọc thêm về sự phân tán của CNT!

Graphene

Graphene cung cấp các đặc tính vật lý đặc biệt, tỷ lệ khung hình cao và mật độ thấp. Graphene và graphene oxide được tích hợp vào một ma trận tổng hợp để thu được các polyme nhẹ, độ bền cao. Để đạt được gia cố cơ học, các tấm graphene / tiểu cầu phải được phân tán rất mịn, đối với các tấm graphene kết tụ hạn chế hiệu quả gia cố đáng kể.
Nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng mức độ cải thiện chủ yếu phụ thuộc vào cấp độ phân tán của các tấm graphene trong ma trận. Chỉ graphene phân tán đồng nhất mới mang lại hiệu quả mong muốn. Do tính kỵ nước mạnh và lực hút van der Waals, graphene có xu hướng kết tụ và kết tụ thành các mảnh của các tấm đơn lớp tương tác yếu.
Trong khi các kỹ thuật phân tán thông thường thường không thể tạo ra các chất phân tán graphene đồng nhất, không bị hư hại, thì máy siêu âm công suất cao tạo ra các chất phân tán graphene chất lượng cao. Máy siêu âm của Hielscher xử lý graphene nguyên sơ, oxit graphene và oxit graphene khử từ nồng độ thấp đến cao và từ khối lượng nhỏ đến khối lượng lớn dễ dàng. Một dung môi được sử dụng phổ biến là N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), nhưng với siêu âm công suất cao, graphene thậm chí có thể được phân tán trong các dung môi kém, nhiệt độ sôi thấp như axeton, chloroform, IPA và cyclohexanone.
Bấm vào đây để đọc thêm về tẩy tế bào chết hàng loạt graphene!

Ống nano carbon và các vật liệu nano khác

Siêu âm công suất được chứng minh là tạo ra sự phân tán kích thước nhỏ của các vật liệu nano khác nhau bao gồm ống nano carbon (CNT), SWNT, MWNT, fullerenes, silica (SiO₂), titanium dioxide (TiO₂), bạc (Ag), oxit kẽm (ZnO), cellulose nanofibrillated và nhiều loại khác. Nói chung, siêu âm vượt trội hơn các chất phân tán thông thường và có thể đạt được kết quả độc đáo.
Bên cạnh việc nghiền và phân tán các hạt nano, kết quả tuyệt vời đạt được bằng cách tổng hợp các hạt nano thông qua kết tủa siêu âm (tổng hợp từ dưới lên). Người ta đã quan sát thấy rằng kích thước hạt, ví dụ như magnetit tổng hợp siêu âm, natri kẽm molybdate và các loại khác, thấp hơn so với kích thước thu được bằng phương pháp thông thường. Kích thước thấp hơn được cho là do tốc độ tạo mầm được tăng cường và các mô hình trộn tốt hơn do lực cắt và nhiễu loạn được tạo ra bởi xâm thực siêu âm.
Bấm vào đây để tìm hiểu thêm về lượng mưa siêu âm từ dưới lên!

Chức năng hóa hạt siêu âm

Diện tích bề mặt riêng của hạt tăng lên khi kích thước giảm. Đặc biệt trong công nghệ nano, biểu hiện của các đặc tính vật liệu được tăng lên đáng kể do diện tích bề mặt của hạt được mở rộng. Diện tích bề mặt có thể được tăng lên và sửa đổi bằng siêu âm bằng cách gắn các phân tử chức năng thích hợp trên bề mặt hạt. Về ứng dụng và sử dụng vật liệu nano, tính chất bề mặt cũng quan trọng như tính chất lõi hạt.
Các hạt chức năng siêu âm được sử dụng rộng rãi trong polyme, vật liệu tổng hợp & vật liệu tổng hợp sinh học, chất lỏng nano, thiết bị lắp ráp, thuốc nano, v.v. Bằng chức năng hóa hạt, các đặc tính như độ ổn định, độ bền & Độ cứng, độ hòa tan, đa phân tán, huỳnh quang, từ tính, siêu thuận từ, hấp thụ quang học, mật độ electron cao, quang phát quang, v.v. được cải thiện đáng kể.
Các hạt thông thường được chức năng thương mại hóa với Hielscher’ Hệ thống siêu âm bao gồm CNT, SWNT, MWNT, graphene, than chì, silica (SiO₂), kim cương nano, magnetit (oxit sắt, Fe₃O₄), hạt nano bạc, hạt nano vàng, xốp & các hạt nano mesoporous, v.v.
Nhấp vào đây để xem các lưu ý ứng dụng được chọn để xử lý hạt siêu âm!

máy phân tán siêu âm

Thiết bị phân tán siêu âm của Hielscher có sẵn cho phòng thí nghiệm, sản xuất để bàn và công nghiệp. Máy siêu âm của Hielscher đáng tin cậy, mạnh mẽ, dễ vận hành và làm sạch. Thiết bị được thiết kế để hoạt động 24/7 trong điều kiện nặng nhọc. Các hệ thống siêu âm có thể được sử dụng để xử lý hàng loạt và nội tuyến – linh hoạt và dễ dàng thích ứng với quy trình và yêu cầu của bạn.

Siêu âm Batch và Inline Dung lượng