Czy dyszę ultradźwiękową można stosować do natryskiwania nanorurek?

Nanorurki węglowe (CNT) są typowym jednowymiarowym nanomateriałem i od wielu lat stanowią jeden z głównych ośrodków badawczych w dziedzinie inżynierii materiałowej. Nanorurki węglowe są izotopowym izomerem krystalicznego węgla. Strukturalnie są to jednowymiarowe puste nanorurki w kształcie plastra miodu, w których atomy CC tworzą wiązania kowalencyjne z hybrydyzacją sp2. Ze względu na liczbę ścianek nanorurek węglowych można je podzielić na jednościenne nanorurki węglowe (SWCNT) i wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT). Ze względu na cechy strukturalne nanorurek węglowych można je podzielić na trzy typy: fotelowe, zygzakowate i spiralne. Spiralne nanorurki węglowe mają chiralność, podczas gdy nanorurki węglowe zygzakowate i fotelowe nie mają chiralności.

Zalety wydajnościowe nanorurek węglowych:

1. Najwyższa wytrzymałość właściwa: Wiązanie kowalencyjne łączące atomy węgla w nanorurkach węglowych jest najbardziej stabilnym wiązaniem chemicznym w przyrodzie. Nanorurki węglowe charakteryzują się wyjątkowo dużą wytrzymałością na rozciąganie i modułem sprężystości. Jednocześnie gęstość nanorurek węglowych wynosi zaledwie 1/6 gęstości stali, co czyni je materiałem o największej wytrzymałości właściwej, jaką można obecnie wytworzyć.

2. Silna elastyczność: nanorurki węglowe są mocne, ale nie kruche. Podczas zginania nanorurek węglowych lub wywierania na nie nacisku osiowego, nawet jeśli siła zewnętrzna przekroczy granicę wytrzymałości Eulera lub wytrzymałość na zginanie, nanorurki węglowe nie pękną, ale najpierw uginają się pod dużym kątem. Po uwolnieniu siły zewnętrznej nanorurki węglowe powracają do swojego pierwotnego stanu.

3. Dobra przewodność: Struktura nanorurek węglowych jest taka sama jak struktura lamelarna grafitu i ma dobrą przewodność. Opór nanorurek węglowych jest niezależny od ich długości i średnicy. Kiedy elektrony przechodzą przez nanorurki węglowe, nie wytwarzają ciepła w celu ogrzania nanorurek węglowych. Transmisja elektronów w nanorurkach węglowych przypomina transmisję sygnałów świetlnych w kablach światłowodowych, przy minimalnych stratach energii, co czyni je doskonałymi przewodnikami akumulatorów.

4. Dobra wydajność magazynowania wodoru: nanorurki węglowe mają dużą powierzchnię właściwą i doskonałą zdolność magazynowania wodoru po obróbce.

5. Doskonałe właściwości wstawiania litu: pusta wnęka rurowa z nanorurek węglowych, szczeliny między rurkami, szczeliny między warstwami ścianki rurki i różne defekty w strukturze rurki zapewniają dużą przestrzeń magazynowania i kanały transportowe dla jonów litu.

6. Stabilność chemiczna: nanorurki węglowe są stabilne chemicznie i mają odporność na kwasy i zasady. Dodanie nanorurek węglowych do kompozytów polimerowych może poprawić odporność samego materiału na kwasy i utlenianie.

Natryskiwanie nanorurkami ultradźwiękowymi to zaawansowana technologia powlekania, która wykorzystuje technologię ultradźwiękową do równomiernego rozpraszania i natryskiwania materiałów nanorurek (takich jak nanorurki węglowe lub inne struktury nanorurek) na powierzchnię podłoża. Podstawą jest połączenie zdolności dyspergowania ultradźwięków z precyzyjną kontrolą natryskiwania w celu uzyskania wydajnego i równomiernego osadzania nanomateriałów.

Ultradźwiękowe systemy natryskowe są szczególnie odpowiednie do natryskiwania nanozawiesin, takich jak CNT, nanodruty, perowskity, grafen itp. Ze względu na nieodłączne wibracje ultradźwiękowe głowicy natryskowej, energia rozbija aglomerowane cząstki w zawiesinie, a ciecz poddawana jest ciągłym wibracjom mechanicznym przez cały proces powlekania bez uszkadzania materiału. Jest to szczególnie korzystne w przypadkach, gdy wymagane jest równomierne rozproszenie funkcjonalnych nanocząstek.

Systemy natrysku ultradźwiękowego służą do natryskiwania powłok o jednakowej grubości na podłożach o dowolnej szerokości. Możliwość wytwarzania bardzo cienkich i wysoce jednorodnych powłok nawet przy bardzo dużych szerokościach sprawia, że ​​technologia natryskiwania ultradźwiękowego jest szczególnie odpowiednia do wielu precyzyjnych zastosowań natryskiwania nanotechnologii.

1. Zasada techniczna

Dyspersja ultradźwiękowa:

Efekt kawitacji generowany jest w cieczy ultradźwiękowej o wysokiej częstotliwości. Natychmiastowe wysokie ciśnienie i mikrostrumień mogą skutecznie rozbić aglomerację nanorurek, powodując ich równomierne rozproszenie w rozpuszczalniku, unikając uszkodzeń lub ponownej aglomeracji spowodowanej tradycyjnym mieszaniem mechanicznym.

Proces natryskiwania:

Zdyspergowana zawiesina nanorurek jest rozpylana przez dyszę i natryskiwana na powierzchnię podłoża za pomocą sprężonego gazu lub wspomagania elektrostatycznego. Wibracje ultradźwiękowe mogą również zoptymalizować efekt atomizacji, utworzyć drobniejsze kropelki i poprawić jednorodność powłoki.

2. Kluczowe zalety

Jednorodność: Fale ultradźwiękowe zapewniają monodyspersję nanorurek, co pozwala uniknąć aglomeracji cząstek lub pęknięć powłoki.

Proces niskotemperaturowy: Nadaje się do podłoży wrażliwych na ciepło (takich jak tworzywa sztuczne, elastyczne urządzenia elektroniczne).

Wysoka przyczepność: Nanorurki są ściśle związane z podłożem, odpowiednie do zastosowań, które przewodzą prąd, ciepło lub poprawiają właściwości interfejsu.

Kontrolowana grubość: Dostosowując parametry ultradźwiękowe, prędkość natryskiwania i stężenie, można uzyskać precyzyjne powłoki od nanometrów do mikrometrów.

3. Obszary zastosowań

Urządzenia elektroniczne:

Przezroczysta folia przewodząca (zastępująca ITO, stosowana w ekranach dotykowych i wyświetlaczach elastycznych).

Elektrody sensoryczne (wysokoczułe gazy/biosensory).

Energia: Powłoki elektrod baterii litowej (poprawiające przewodność i żywotność).

Warstwy katalizatora ogniwa paliwowego.

Przemysł lotniczy: ulepszanie powierzchni kompozytów (nanorurki węglowe poprawiają odporność na uderzenia kompozytów z włókna węglowego).

Biomedycyna: Powłoki antybakteryjne lub elektrody interfejsu neuronowego (wykorzystujące biokompatybilność nanorurek).

Zastosowanie technologii natryskiwania ultradźwiękowego w branży medycznej nie tylko podnosi poziom produkcji wyrobów medycznych, ale także zapewnia pacjentom bezpieczniejsze i skuteczniejsze rozwiązania medyczne. Przedsiębiorstwa zajmujące się produkcją medyczną muszą aktywnie wykorzystywać innowacje technologiczne, wzmacniać badania i rozwój technologii oraz szkolenie personelu, traktować technologię natryskiwania ultradźwiękowego jako przełom, promować rozwój produkcji medycznej w kierunku precyzji i inteligencji oraz wnosić większy wkład w sprawę zdrowia ludzkiego. Wraz z ciągłym postępem technologii technologia natryskiwania ultradźwiękowego będzie odgrywać ważniejszą rolę w dziedzinie produkcji medycznej i promować przemysł medyczny na wyższy poziom.

Filmy dotyczące ultradźwiękowego sprzętu natryskowego RPS-SONIC: