Hiilinanoputkien jakautumiskone | Ei putkien leikkaamista, täysi johtavuus

Hiilinanoputkien hajottaminen on prosessi, jossa purkautuvat sekä entangloituneet hiilinanoputkien aglomeraatit ja yksittäiset putket jakautuvat tasaisesti perusmateriaalin läpi säilyttäen samalla putkirakenteen ehjänä.
Hiilinanoputkia kutsutaan nanomateriaalien kuninkaiksi hyvästä syystä: ne kuljettavat sähköä jopa tuhatkertaisesti suuremmilla virrantiukkuuksilla kuin kupari, ja ne muodostavat kolmiulotteisen johtavan verkon vain kuudesosasta–puolesta osasta tavallisten johtavien lisäaineiden määrästä.
Siksi hiilinanoputket (CNT) ovat nyt käytössä litiumakkujen elektrodeissa, johtavissa pinnoitteissa ja elektromagneettisen säteilyn suojaukseen tarkoitetuissa yhdisteissä – mutta jokainen sovellus vaatii nanoputkien erottamista toisistaan ilman, että niitä rikkoutuu.

Hiilinanoputkien dispersioiden keskitäisellinen ristiriita

Hiilinanoputket syntyvät sotkuisina: niiden korkea pituus/leveys -suhde ja korkea pinnan energia saavat ne tarttumaan toisiinsa, kiedoutumaan ympärilleen ja muodostamaan tiukkoja aglomeraatteja.
Näiden aglomeraattien hajottaminen vaatii riittävän suurta leikkausvoimaa, mutta liiallinen mekaaninen käsittely katkaisee putkia yhtä helposti kuin se hajottaa ryppäitä – lyhentäen putkia ja tuhoamalla juuri sen johtavan verkon, jonka rakentamiseen materiaali lisättiin.
Mittattavat seuraukset ovat lyhyempiä putkia, korkeampaa resistanssia ja ennakoimattomia eriä.
Lyhyesti sanottuna dispersiovaihe määrittää, kuinka paljon hiilinanoputkien teoreettisesta suorituskyvystä pääsee todellisuudessa lopputuotteeseen.

Kuinka arvioida hiilinanoputkien dispersiota: kolme tarkistusta

Kolme tarkistusta kattaa olennaisimmat asiat:

• Aglomeraattien hajottaminen.
  Mikroskoopissa näkyvät näkyvät kimpaleet tarkoittavat, että leikkauskenttä ei ollut riittävän voimakas tai tasainen.
• Putken pituuden säilyminen.
  Mitataan pituusjakauma sekoittamisen jälkeen; voimakas lyheneminen tarkoittaa, että prosessi on aiheuttanut liiallista leikkausvaikutusta – tämä on yleinen vika hiekka- ja korkean leikkausvoiman roottorijärjestelmissä.
• Hajauttamisen vakaus.
  Jätetään erä seisomaan ja tarkistetaan uudelleen; uudelleenmuodostuminen ja sedimentointi tarkoittavat, ettei hajauttaminen ollut koskaan todella vakautettu.

Nämä kolme tarkistusta tulee ottaa hyväksyntäkriteereiksi, ei sivutuotteeksi.

Miksi planeetta-keskipakoismikseri murtuu aglomeraatit rikkomatta putkia

Vastaus piilee voimakentässä, jonka planeetta-keskipakoismikseri luo.
Kaksi liikettä vaikuttaa samanaikaisesti: kiertoliike, jossa maljakon kantaja kiertää laitteen keskustakselin ympäri, ja pyörimisliike, jossa jokainen maljakko pyörii omansa akselin ympäri.
Kiertoliike puristaa erää ja vetää aglomeraatteja auseksi kolmessa ulottuvuudessa; pyörimisliike aiheuttaa tasaisen leikkausvaikutuksen koko maljakon alueella – ilman teräpäitä, ilman kapeita välejä, ilman liiallista leikkausvaikutusta.
Hiekka- ja pallojyrsintä puolestaan perustuvat voimakkaisiin paikallisesti tapahtuviin törmäyksiin – juuri tämä lyhentää CNT-putkia.
Planeettamainen keskipakomiksaaja erottaa aglomeraatit massakiihtyvyydellä, mikä säilyttää putkien pituuden samalla kun saavutetaan johtavan verkoston vaatima hajotuslaatu.
Tiukentavat kuppit tarjoavat toisen hyödyn: valinnainen tyhjiödegaasaatio 0,2 kPa:n paineeseen poistaa hajotuksen aikana sekoittuun ilman, joten erillistä degaasaatiovaihetta ei tarvita.

Käytännöllinen prosessi CNT-käyttäjille

Aloita alhaisesta pitoisuudesta ja alhaisesta nopeudesta löytääksesi hajotusikkunasi, sitten lisää nopeutta tarkistaen putkien pituutta jokaisella tasolla – SMIDAn itsenäinen nopeuden säätö 200–2000 rpm:n välillä muotoilee leikkauskentän tarkasti.
Hajottamisen jälkeen mittaa putkien pituusjakauma ja stabiilisuus, ja vakiinna sitten nuo parametrit standarditoimintaproseduuriksesi.
Tuotantoon siirryttäessä valitse suurempi laite, joka perustuu samaan sekoitusperiaatteeseen ja ohjauslogiikkaan, jotta voimakenttä – ja tulokset – pysyvät samanlaisina.
Lämmönlasisille järjestelmille tarkoitetuissa SMIDA:n TTC-malleissa erä pidetään -15 °C:n ja 25 °C:n välillä, jotta dispersioikkuna ei siirry sekoituksen aikana.

Miksi valita SMIDA CNT-dispersioon

• Yksi alusta: laboratorioista tuotantoon.
  Sekoitusmäärä 1 grammaasta yli 100 kilogrammaan – laitteet vaihtelevat 150 gramman pöytäyksiköistä yli 100 kilogramman tuotantokoneisiin; sama periaate kaikilla mittakaavoilla.
• Teräksetön suunnittelun mukaan.
  Aine koskettaa ainoastaan kuppia, joten metallijätteitä ei synty, ristiin saastumista ei tapahdu ja teriä ei tarvitse puhdistaa erien välillä.
• Prosessin joustavuus.
  Riippumaton pyörähdys- ja kiertonopeuden säätö, valinnainen tyhjiö 0,2 kPa:seen asti sekä lämpötilansäätö -15 °C:sta 25 °C:een TTC-malleissa.
• Tehtaalta suora luottamus.
  SMIDA on Shenzenissä sijaitseva valmistaja, jolla on yli 17 vuoden kokemus materiaalien käsittelystä; yritys on CE-, ISO 9001-, ISO 14001- ja ISO 45001-sertifioitu ja palvelee yli 2 000 asiakasta 40+ maassa.

Usein kysytyt kysymykset

Leikkaako tai lyhentääkö planeetta- ja keskipakomiksaaja hiilinanoputkiani?

Ei — prosessi ei käytä teriä, ja leikkausvoima on tasainen koko erän yli.
Koska korkean leikkausvoiman kärjet ja hienontusaineet puuttuvat, aglomeraatit hajoavat, mutta putkien pituus säilyy.

Mikä on paras nopeus hiilinanoputkien hajottamiseen?

Yleispätevää lukuarvoa ei ole — se riippuu hiilinanoputkien tyypistä, täyttöasteesta ja perusmateriaalista.
Aloita alhaiselta nopeudelta ja lisää sitä vähitellen tarkistaen putkien pituutta jokaisen vaiheen jälkeen; SMIDA:n säätö 200–2000 rpm on suunniteltu juuri tähän tarkoitukseen.

Voiko miksaaja poistaa ilmakuplia hiilinanoputkisuspensiosta?

Kyllä.
Pumpumallit tyhjentävät kammion 0,2 kPa:n paineeseen, joten dispersioon jäänyt ilma poistuu samassa sekoituskierron aikana.

Toimivatko samat parametrit myös skaalattaessa suuremmaksi?

Kyllä — kaikki SMIDA-koneet perustuvat samaan planeetta- ja keskipakomiksausperiaatteeseen ja ohjauslogiikkaan, joten laboratoriomittakaavan yksikössä kehitetyt parametrit voidaan siirtää samaan perheeseen kuuluvien tuotantokoneiden käyttöön vähällä uudelleensäädöllä.
Ristikapasiteettivertailutiedot voidaan tuottaa näytetestaustasi aikana.

Yhteenveto

Hiilinanoputket ovat yhtä hyviä kuin niiden hajautuminen: hajota aglomeraatit ja säilytä putket – tämä tarkkuus määrittää, toimivatko akkusi liuoksessa, pinnoituksessa tai suojakomposiitissa saavutettava johtavuus niin kuin suunniteltiinkin.
Kokeile sitä omalla materiaalillasi: lähetä CNT-näyte SMIDA-laboratorioon ilmaiseen sekoitustestiin.
Saat mikroskooppisia ennen-ja-jälkeen-tietoja aglomeraattien hajoamisesta ja putkien pituuden säilymisestä sekä selkeän mallisuositelman – 1 g:n laboratorionäytteistä 100 kg:n yli -koneisiin – ennen kuin käytät yhtään dollaria.