Може ли се ултразвучна млазница користити за прскање наноцеви?

Угљеничне наноцеви (ЦНТ) су типичан једнодимензионални наноматеријал и биле су једно од истраживачких жаришта у области науке о материјалима већ дуги низ година. Угљеничне наноцеви су изомер изотопа кристалног угљеника. Структурно, оне су једнодимензионалне шупље наноцеви у облику саћа, у којима ЦЦ атоми формирају ковалентне везе са сп2 хибридизацијом. Према броју зидова угљеничних наноцеви, могу се поделити на угљеничне наноцеви са једним зидом (СВЦНТ) и вишезидне угљеничне наноцеви (МВЦНТ). Према структурним карактеристикама угљеничних наноцеви, могу се поделити на три типа: фотеље, цик-цак и спиралне. Спиралне угљеничне наноцеви имају хиралност, док цик-цак и фотеље угљеничне наноцеви немају хиралност.

Предности перформанси угљеничних наноцеви:

1. Највећа специфична чврстоћа: Ковалентна веза која повезује атоме угљеника у угљеничним наноцевима је најстабилнија хемијска веза у природи. Угљеничне наноцеви имају изузетно високу затезну чврстоћу и модул еластичности. У исто време, густина угљеничних наноцеви је само 1/6 густине челика, што их чини материјалом са највећом специфичном чврстоћом која се тренутно може припремити.

2. Снажна флексибилност: Угљене наноцеви су јаке, али нису ломљиве. Када савијате угљеничне наноцеви или вршите притисак на њих аксијално, чак и ако спољна сила премашује Ојлерову границу чврстоће или чврстоћу савијања, угљеничне наноцеви се неће сломити, већ ће се прво савити под великим углом. Када се спољна сила ослободи, угљеничне наноцеви се враћају у првобитно стање.

3. Добра проводљивост: Структура угљеничних наноцеви је иста као ламеларна структура графита и има добру проводљивост. Отпор угљеничних наноцеви је независан од њихове дужине и пречника. Када електрони пролазе кроз угљеничне наноцеви, они не стварају топлоту за загревање угљеничних наноцеви. Пренос електрона у угљеничним наноцевима је попут преноса светлосних сигнала у кабловима са оптичким влакнима, са минималним губитком енергије, што их чини одличним проводницима батерија.

4. Добре перформансе складиштења водоника: угљеничне наноцеви имају високу специфичну површину и имају одличан капацитет складиштења водоника након третмана.

5. Одлична својства уметања литијума: шупљина шупљине цеви угљеничних наноцеви, празнине између цеви, празнине између слојева зида цеви и различити дефекти у структури цеви пружају обилан простор за складиштење и транспортне канале за литијум јоне.

6. Хемијска стабилност: угљеничне наноцеви су хемијски стабилне и имају отпорност на киселине и алкалије. Додавање угљеничних наноцеви у полимерне композите може побољшати отпорност самог материјала на киселину и оксидацију.

Ултразвучно прскање наноцеви је напредна технологија премаза која користи ултразвучну технологију за равномерно распршивање и прскање материјала наноцеви (као што су угљеничне наноцеви или друге структуре наноцеви) на површину подлоге. Срж лежи у комбиновању дисперзивне способности ултразвука и прецизне контроле прскања како би се постигло ефикасно и уједначено таложење наноматеријала.

Ултразвучни системи за распршивање су посебно погодни за распршивање нано суспензија као што су ЦНТ, наножице, перовскити, графен, итд. Због инхерентне ултразвучне вибрације главе за распршивање, енергија разбија агломериране честице у суспензији, а течност је подвргнута континуираним механичким вибрацијама током процеса наношења премаза. Ово је посебно корисно у случајевима када је потребна униформна дисперзија функционалних наночестица.

Ултразвучни системи за прскање се користе за прскање премаза уједначене дебљине на подлоге било које ширине. Могућност производње ових веома танких и веома уједначених премаза чак и на веома широким ширинама чини технологију ултразвучног распршивања посебно погодном за многе прецизне нанотехнолошке примене прскања.

1. Технички принцип

Ултразвучна дисперзија:

Ефекат кавитације се ствара у високофреквентној ултразвучној течности. Тренутни високи притисак и микро млаз могу ефикасно да разбију агломерацију наноцеви, чинећи их равномерно диспергованим у растварачу, избегавајући оштећење или реагломерацију узроковану традиционалним механичким мешањем.

Процес прскања:

Дисперзована суспензија наноцеви се атомизује кроз млазницу и распршује на површину супстрата користећи компресовани гас или електростатичку помоћ. Ултразвучне вибрације такође могу оптимизовати ефекат атомизације, формирати ситније капљице и побољшати униформност премаза.

2. Кључне предности

Уједначеност: Ултразвучни таласи обезбеђују да су наноцеви монодисперзне, избегавајући агломерацију честица или пукотине у премазу.

Процес ниске температуре: Погодан за подлоге осетљиве на топлоту (као што су пластика, флексибилни електронски уређаји).

Висока адхезија: Наноцеви су чврсто везане за подлогу, погодне за апликације које проводе електричну енергију, топлоту или побољшавају својства интерфејса.

Контролисана дебљина: подешавањем ултразвучних параметара, брзине прскања и концентрације, могу се постићи прецизни премази од нанометара до микрометара.

3. Области примене

Електронски уређаји:

Прозирна проводљива фолија (замена ИТО, користи се у екранима осетљивим на додир и флексибилним дисплејима).

Сензорске електроде (високо осетљиви гас/биосензори).

Енергија: Превлаке електрода литијумске батерије (побољшање проводљивости и животног века).

Слојеви катализатора горивне ћелије.

Ваздухопловство: Побољшање површине композита (угљеничне наноцеви побољшавају отпорност на ударе композита од угљеничних влакана).

Биомедицина: Антибактеријски премази или електроде неуронског интерфејса (користећи предности биокомпатибилности наноцеви).

Примена технологије ултразвучног прскања у медицинској индустрији не само да побољшава ниво производње медицинских уређаја, већ доноси и сигурнија и ефикаснија медицинска решења за пацијенте. Предузећа за производњу медицинске опреме треба да активно прихвате технолошке иновације, ојачају технолошко истраживање и развој и обуку особља, узму ултразвучну технологију прскања као пробој, промовишу развој медицинске производње у правцу прецизности и интелигенције и дају већи допринос узроку здравља људи. Уз континуирани напредак технологије, технологија ултразвучног прскања ће играти важнију улогу у области медицинске производње и промовисати медицинску индустрију на виши ниво.

РПС-СОНИЦ Ултразвучна опрема за прскање видео снимци: