Se poate folosi duza cu ultrasunete pentru pulverizarea cu nanotuburi?

Nanotuburile de carbon (CNT) sunt un nanomaterial tipic unidimensional și au fost unul dintre punctele fierbinți de cercetare în domeniul științei materialelor de mulți ani. Nanotuburile de carbon sunt un izomer izotop al carbonului cristalin. Din punct de vedere structural, sunt nanotuburi goale unidimensionale în formă de fagure, în care atomii CC formează legături covalente cu hibridizarea sp2. În funcție de numărul de pereți ai nanotuburilor de carbon, acestea pot fi împărțite în nanotuburi de carbon cu pereți unici (SWCNT) și nanotuburi de carbon cu pereți multipli (MWCNT). În funcție de caracteristicile structurale ale nanotuburilor de carbon, acestea pot fi împărțite în trei tipuri: fotoliu, în zig-zag și elicoidal. Nanotuburile de carbon elicoidale au chiralitate, în timp ce nanotuburile de carbon în zigzag și fotoliu nu au chiralitate.

Avantajele de performanță ale nanotuburilor de carbon:

1. Cea mai mare rezistență specifică: Legătura covalentă care conectează atomii de carbon din nanotuburile de carbon este cea mai stabilă legătură chimică din natură. Nanotuburile de carbon au o rezistență la tracțiune și un modul elastic extrem de ridicat. În același timp, densitatea nanotuburilor de carbon este de doar 1/6 din cea a oțelului, făcându-le materialul cu cea mai mare rezistență specifică care poate fi preparată în prezent.

2. Flexibilitate puternică: nanotuburile de carbon sunt puternice, dar nu fragile. Când îndoiți nanotuburile de carbon sau aplicați presiune asupra lor axial, chiar dacă forța externă depășește limita de rezistență Euler sau rezistența la încovoiere, nanotuburile de carbon nu se vor rupe, ci se vor îndoi mai întâi la un unghi mare. Când forța externă este eliberată, nanotuburile de carbon revin la starea lor inițială.

3. Conductivitate bună: Structura nanotuburilor de carbon este aceeași cu structura lamelară a grafitului și are o conductivitate bună. Rezistența nanotuburilor de carbon este independentă de lungimea și diametrul lor. Când electronii trec prin nanotuburi de carbon, ei nu generează căldură pentru a încălzi nanotuburile de carbon. Transmiterea electronilor în nanotuburi de carbon este ca transmisia semnalelor luminoase în cablurile de fibră optică, cu pierderi minime de energie, făcându-le conductoare excelente de baterie.

4. Performanță bună de stocare a hidrogenului: nanotuburile de carbon au o suprafață specifică mare și au o capacitate excelentă de stocare a hidrogenului după tratament.

5. Proprietăți excelente de inserție a litiului: cavitatea tubului gol al nanotuburilor de carbon, golurile dintre tuburi, golurile dintre straturile peretelui tubului și diferitele defecte ale structurii tubului oferă spațiu abundent de depozitare și canale de transport pentru ionii de litiu.

6. Stabilitate chimică: nanotuburile de carbon sunt stabile din punct de vedere chimic și au rezistență la acizi și alcalii. Adăugarea de nanotuburi de carbon la compozitele polimerice poate îmbunătăți rezistența la acid și la oxidare a materialului în sine.

Pulverizarea cu nanotuburi cu ultrasunete este o tehnologie avansată de acoperire care utilizează tehnologia cu ultrasunete pentru a dispersa și pulveriza uniform materiale de nanotuburi (cum ar fi nanotuburi de carbon sau alte structuri de nanotuburi) pe suprafața substratului. Miezul constă în combinarea capacității de dispersie a ultrasunetelor și a controlului precis al pulverizării pentru a obține o depunere eficientă și uniformă a nanomaterialelor.

Sistemele de pulverizare cu ultrasunete sunt deosebit de potrivite pentru pulverizarea suspensiilor nano, cum ar fi CNT, nanofire, perovskite, grafen etc. Datorită vibrației ultrasonice inerente a capului de pulverizare, energia sparge particulele aglomerate din suspensie, iar lichidul este supus vibrațiilor mecanice continue pe tot parcursul procesului de acoperire fără a deteriora materialul. Acest lucru este deosebit de benefic în cazurile în care este necesară dispersia uniformă a nanoparticulelor funcționale.

Sistemele de pulverizare cu ultrasunete sunt utilizate pentru a pulveriza acoperiri de grosime uniformă pe substraturi de orice lățime. Capacitatea de a produce aceste acoperiri foarte subțiri și foarte uniforme chiar și pe lățimi foarte largi face ca tehnologia de pulverizare cu ultrasunete să fie deosebit de potrivită pentru multe aplicații de pulverizare cu nanotehnologie de precizie.

1. Principiul tehnic

Dispersie cu ultrasunete:

Efectul de cavitație este generat în lichidul ultrasonic de înaltă frecvență. Presiunea instantanee de înaltă presiune și microjetul pot sparge eficient aglomerarea nanotuburilor, făcându-le dispersate uniform în solvent, evitând deteriorarea sau reaglomerarea cauzate de agitarea mecanică tradițională.

Procesul de pulverizare:

Suspensia de nanotuburi dispersate este atomizată printr-o duză și pulverizată pe suprafața substratului folosind gaz comprimat sau asistență electrostatică. Vibrația cu ultrasunete poate optimiza, de asemenea, efectul de atomizare, poate forma picături mai fine și poate îmbunătăți uniformitatea acoperirii.

2. Avantaje cheie

Uniformitate: Undele ultrasunete asigură că nanotuburile sunt monodispersate, evitând aglomerarea particulelor sau fisurile în acoperire.

Proces la temperatură scăzută: potrivit pentru substraturi sensibile la căldură (cum ar fi materiale plastice, dispozitive electronice flexibile).

Aderență ridicată: nanotuburile sunt strâns legate de substrat, potrivite pentru aplicații care conduc electricitatea, căldura sau îmbunătățesc proprietățile interfeței.

Grosimea controlabilă: Prin ajustarea parametrilor ultrasonici, a vitezei de pulverizare și a concentrației, pot fi obținute acoperiri precise de la nanometri la micrometri.

3. Domenii de aplicare

Dispozitive electronice:

Film conductor transparent (inlocuind ITO, folosit in ecrane tactile si afisaje flexibile).

Electrozi senzori (gaz/biosenzori foarte sensibili).

Energie: Acoperiri cu electrozi pentru baterie cu litiu (îmbunătățirea conductibilității și a duratei de viață).

Straturi de catalizator pentru celule de combustie.

Aerospațial: Îmbunătățirea suprafeței compozitelor (nanotuburile de carbon îmbunătățesc rezistența la impact a compozitelor din fibră de carbon).

Biomedicină: Acoperiri antibacteriene sau electrozi de interfață neuronală (profitând de biocompatibilitatea nanotuburilor).

Aplicarea tehnologiei de pulverizare cu ultrasunete în industria medicală nu numai că îmbunătățește nivelul de fabricație al dispozitivelor medicale, dar oferă și soluții medicale mai sigure și mai eficiente pacienților. Întreprinderile de producție medicală trebuie să îmbrățișeze în mod activ inovația tehnologică, să consolideze cercetarea și dezvoltarea tehnologiei și formarea personalului, să ia tehnologia de pulverizare cu ultrasunete ca un progres, să promoveze dezvoltarea producției medicale în direcția preciziei și inteligenței și să aducă contribuții mai mari la cauza sănătății umane. Odată cu progresul continuu al tehnologiei, tehnologia de pulverizare cu ultrasunete va juca un rol mai important în domeniul producției medicale și va promova industria medicală la un nivel superior.

Videoclipuri cu echipamente de pulverizare cu ultrasunete RPS-SONIC: