Kan ultralydsdyse bruges til nanorørsprøjtning?

Kulstofnanorør (CNT'er) er et typisk endimensionelt nanomateriale og har i mange år været et af forsknings-hotspots inden for materialevidenskab. Carbon nanorør er en isotop-isomer af krystallinsk kulstof. Strukturelt er de honeycomb-formede endimensionelle hule nanorør, hvor CC-atomer danner kovalente bindinger med sp2-hybridisering. I henhold til antallet af vægge af kulstofnanorør kan de opdeles i enkeltvæggede kulstofnanorør (SWCNT'er) og flervæggede kulstofnanorør (MWCNT'er). I henhold til de strukturelle egenskaber af carbon nanorør kan de opdeles i tre typer: lænestol, zigzag og spiralformet. Helical carbon nanorør har chiralitet, mens zigzag og lænestol carbon nanorør ikke har chiralitet.

Ydeevne fordele ved kulstof nanorør:

1. Højeste specifik styrke: Den kovalente binding, der forbinder carbonatomerne i carbonnanorør, er den mest stabile kemiske binding i naturen. Carbon nanorør har ekstrem høj trækstyrke og elasticitetsmodul. Samtidig er tætheden af ​​kulstofnanorør kun 1/6 af stålets, hvilket gør dem til det materiale med den højeste specifikke styrke, der kan fremstilles på nuværende tidspunkt.

2. Stærk fleksibilitet: Carbon nanorør er stærke, men ikke skøre. Ved bøjning af kulstofnanorør eller tryk på dem aksialt, selvom den ydre kraft overstiger Eulers styrkegrænse eller bøjningsstyrke, vil kulstofnanorørene ikke knække, men vil først bøje i en stor vinkel. Når den ydre kraft frigives, vender kulstofnanorørene tilbage til deres oprindelige tilstand.

3. God ledningsevne: Strukturen af ​​carbon nanorør er den samme som den lamelformede struktur af grafit og har god ledningsevne. Kulstofnanorørs modstand er uafhængig af deres længde og diameter. Når elektroner passerer gennem kulstofnanorør, genererer de ikke varme til at opvarme kulstofnanorørene. Transmissionen af ​​elektroner i kulstofnanorør er som transmissionen af ​​lyssignaler i optiske fiberkabler, med minimalt energitab, hvilket gør dem til fremragende batteriledere.

4. God brintlagringsydelse: Kulstofnanorør har et højt specifikt overfladeareal og har fremragende brintlagringskapacitet efter behandling.

5. Fremragende lithiumindføringsegenskaber: det hule rørs hulrum i carbonnanorør, mellemrummene mellem rørene, mellemrummene mellem lagene af rørvæggen og forskellige defekter i rørstrukturen giver rigelig lagerplads og transportkanaler til lithiumioner.

6. Kemisk stabilitet: Kulstofnanorør er kemisk stabile og har syre- og alkaliresistens. Tilføjelse af carbon nanorør til polymerkompositter kan forbedre syre- og oxidationsbestandigheden af ​​selve materialet.

Ultralyds-nanorørsprøjtning er en avanceret belægningsteknologi, der bruger ultralydsteknologi til jævnt at sprede og sprøjte nanorørmaterialer (såsom kulstofnanorør eller andre nanorørstrukturer) på overfladen af ​​substratet. Kernen ligger i at kombinere ultralydens spredningsevne og den præcise styring af sprøjtning for at opnå effektiv og ensartet aflejring af nanomaterialer.

Ultralydssprøjtesystemer er særligt velegnede til sprøjtning af nanosuspensioner som CNT, nanotråde, perovskiter, grafen osv. På grund af sprøjtehovedets iboende ultralydsvibration nedbryder energien de agglomererede partikler i suspensionen, og væsken udsættes for kontinuerlige mekaniske vibrationer gennem hele belægningsprocessen uden at beskadige materialet. Dette er især fordelagtigt i tilfælde, hvor ensartet spredning af funktionelle nanopartikler er påkrævet.

Ultralydssprøjtesystemer bruges til at sprøjte belægninger med ensartet tykkelse på underlag af enhver bredde. Evnen til at producere disse meget tynde og meget ensartede belægninger selv over meget brede bredder gør ultralydssprøjteteknologi særligt velegnet til mange præcisionsnanoteknologiske sprøjteanvendelser.

1. Teknisk princip

Ultralydspredning:

Kavitationseffekten genereres i den højfrekvente ultralydsvæske. Det øjeblikkelige højtryk og mikrostråle kan effektivt bryde agglomereringen af ​​nanorør, hvilket gør dem jævnt fordelt i opløsningsmidlet, hvilket undgår skader eller reagglomerering forårsaget af traditionel mekanisk omrøring.

Sprøjteproces:

Den dispergerede nanorørsuspension forstøves gennem en dyse og sprøjtes på overfladen af ​​substratet ved hjælp af komprimeret gas eller elektrostatisk assistance. Ultralydsvibrationer kan også optimere forstøvningseffekten, danne finere dråber og forbedre belægningens ensartethed.

2. Vigtige fordele

Ensartethed: Ultralydsbølger sikrer, at nanorørene er monodispergerede, hvilket undgår partikelagglomerering eller revner i belægningen.

Lavtemperaturproces: Velegnet til varmefølsomme substrater (såsom plast, fleksible elektroniske enheder).

Høj vedhæftning: Nanorørene er tæt bundet til underlaget, velegnet til applikationer, der leder elektricitet, varme eller forbedrer grænsefladeegenskaber.

Kontrollerbar tykkelse: Ved at justere ultralydsparametrene, sprøjtehastighed og koncentration kan der opnås præcise belægninger fra nanometer til mikrometer.

3. Anvendelsesområder

Elektroniske enheder:

Transparent ledende film (erstatter ITO, brugt i berøringsskærme og fleksible skærme).

Sensorelektroder (højfølsom gas/biosensorer).

Energi: Lithium-batterielektrodebelægninger (forbedrer ledningsevne og cykluslevetid).

Brændselscelle katalysator lag.

Luftfart: Forbedring af kompositoverfladen (kulstofnanorør forbedrer slagfastheden af ​​kulfiberkompositter).

Biomedicin: Antibakterielle belægninger eller neurale grænsefladeelektroder (der udnytter biokompatibiliteten af ​​nanorør).

Anvendelsen af ​​ultralydssprøjteteknologi i den medicinske industri forbedrer ikke kun produktionsniveauet for medicinsk udstyr, men bringer også sikrere og mere effektive medicinske løsninger til patienter. Medicinske fremstillingsvirksomheder er nødt til aktivt at omfavne teknologisk innovation, styrke teknologisk forskning og udvikling og personaleuddannelse, tage ultralydssprøjteteknologi som et gennembrud, fremme udviklingen af ​​medicinsk fremstilling i retning af præcision og intelligens og yde større bidrag til årsagen til menneskers sundhed. Med den fortsatte teknologiske udvikling vil ultralydssprøjteteknologi spille en vigtigere rolle inden for medicinsk fremstilling og fremme den medicinske industri til et højere niveau.

RPS-SONIC Ultrasonic sprøjteudstyr videoer: