Mașină de dispersare a nanotuburilor de carbon | Fără tăierea tuburilor, conductivitate completă

Dispersia nanotuburilor de carbon este procesul de desfacere a aglomerărilor de nanotuburi de carbon încurcate și de distribuire uniformă a tuburilor individuale în întreaga masă de bază, păstrând în același timp structura tuburilor intactă.
Nanotuburile de carbon sunt denumite regele nanomaterialelor din motive întemeiate: ele transportă densități de curent de până la o mie de ori mai mari decât cuprul și formează o rețea condusă tridimensională cu doar o șesprezecime până la jumătate din cantitatea de aditivi conductori convenționali.
De aceea, nanotuburile de carbon (CNT) sunt utilizate în prezent pentru a îmbunătăți electrozii bateriilor cu litiu, învelișurile conductoare și compușii de ecranare electromagnetică — dar fiecare aplicație depinde de capacitatea de a separa tuburile fără a le rupe.

Contradicția fundamentală a dispersiei nanotuburilor de carbon

Nanotuburile de carbon se formează încâlcite: raportul lor ridicat lungime/ diametru și energia ridicată de suprafață le determină să adere una de alta, să se înfășoare și să formeze aglomerări dense.
Desfacerea acestor aglomerări necesită o forță de forfecare suficientă, dar tratamentul mecanic agresiv rupe tuburile la fel de ușor cum desface fasciculele — scurtând tuburile și distrugând rețeaua conductoare pe care materialul a fost adăugat tocmai pentru a o crea.
Consecințele măsurabile sunt tuburi mai scurte, rezistență electrică mai mare și loturi imprevizibile.
Pe scurt, etapa de dispersie decide cât din performanța teoretică a nanotuburilor de carbon ajunge efectiv în produsul final.

Cum se evaluează o dispersie de nanotuburi de carbon: trei verificări

Trebuie efectuate trei verificări pentru a acoperi elementele esențiale:

• Desfacerea aglomerărilor.
  Prezența unor grumazi vizibile la microscop indică faptul că câmpul de forfecare nu a fost nici suficient de puternic, nici suficient de uniform.
• Păstrarea lungimii tuburilor.
  Măsurați distribuția lungimilor după amestecare; scurtarea accentuată indică o forță de forfecare excesivă — o defecțiune frecventă a măcinătoarelor cu nisip și a sistemelor cu rotor de înaltă forfecare.
• Stabilitatea dispersiei.
  Lăsați lotul să stea în repaus, apoi verificați din nou; reaglomerarea și sedimentarea indică faptul că dispersia nu a fost niciodată stabilizată în mod real.

Faceți aceste trei verificări criteriile dvs. de acceptare, nu o gândire ulterioară.

De ce un amestecător centrifugal planetar rupe aglomerările fără a distruge tuburile

Răspunsul rezidă în câmpul de forțe creat de un amestecător centrifugal planetar.
Două mișcări acționează simultan: revoluția, prin care suportul pentru pahare orbitează în jurul axei centrale a mașinii, și rotația, prin care fiecare pahar se învârte în jurul propriei axe.
Revoluția comprimă lotul și desface aglomerările în trei dimensiuni; rotația aplică o forță de forfecare uniformă pe întreaga suprafață a paharului — fără vârfuri de palete, fără interstiții înguste, fără forfecare excesivă.
Măcinarea cu nisip și măcinarea cu bile, dimpotrivă, se bazează pe coliziuni locale intense — exact ceea ce scurtează tuburile CNT.
Un amestecător centrifugal planetar separă aglomerările prin accelerare în masă, păstrând în același timp lungimea tuburilor, dar obținând totuși calitatea dispersiei necesară unei rețele conductoare.
Cupurile etanșe adaugă un al doilea avantaj: degazarea opțională sub vid, până la 0,2 kPa, elimină aerul prins în timpul dispersiei în același ciclu, astfel încât nu este necesară o etapă separată de degazare.

Un proces practic pentru utilizatorii de nanotuburi de carbon (CNT)

Începeți cu o concentrație scăzută și o viteză redusă pentru a determina fereastra de dispersie, apoi creșteți treptat viteza, verificând lungimea tuburilor la fiecare nivel — controlul independent al vitezei SMIDA, între 200 și 2000 rpm, modelează câmpul de forfecare cu precizie.
După dispersie, măsurați distribuția lungimii tuburilor și stabilitatea acestora, apoi fixați acești parametri ca procedură operațională standard.
La trecerea la producție, alegeți o mașină mai mare, dar care funcționează pe același principiu de amestecare și cu aceeași logică de control, astfel încât câmpul de forțe — și rezultatele — să rămână identice.
Pentru sistemele sensibile la căldură, modelele TTC ale SMIDA mențin lotul la o temperatură de la -15 °C până la 25 °C, astfel încât fereastra de dispersie să nu se decaleze în timpul amestecării.

De ce SMIDA pentru dispersia CNT

• O singură platformă, de la laborator la producție.
  Volum de amestecare de la 1 g până la peste 100 kg, cu echipamente de la unități de bancă de 150 g până la mașini de producție de peste 100 kg — același principiu la orice scară.
• Fără palete, prin concepție.
  Materialul intră în contact doar cu vasul, deci nu există resturi metalice, nici contaminare încrucișată și nici curățare a paletelor între loturi.
• Flexibilitate procesuală.
  Control independent al vitezei de rotație și al vitezei de revoluție, vid opțional până la 0,2 kPa și control al temperaturii de la -15 °C până la 25 °C la modelele TTC.
• Încredere directă de la fabrică.
  SMIDA este un producător din Shenzhen, cu peste 17 ani de experiență în prelucrarea materialelor, certificat CE, ISO 9001, ISO 14001 și ISO 45001, care servește peste 2.000 de clienți din peste 40 de țări.

Întrebări frecvente

Va tăia sau va scurta un amestecător centrifugal planetar tuburile dvs. din nanotuburi de carbon (CNT)?

Nu — procesul nu folosește palete și forța de forfecare este uniformă în întreaga partidă.
Nu există vârfuri cu forță de forfecare ridicată sau medii de măcinare, astfel încât aglomerările se desfac, iar lungimea tuburilor rămâne păstrată.

Care este viteza optimă pentru dispersarea nanotuburilor de carbon (CNT)?

Nu există o valoare universală — aceasta depinde de tipul dvs. de CNT, de concentrație și de materialul de bază.
Începeți cu o viteză scăzută și creșteți treptat, verificând lungimea tuburilor la fiecare pas; controlul SMIDA, între 200 și 2000 rpm, este conceput exact pentru această ajustare fină.

Poate amestecătorul să elimine, de asemenea, bulele de aer dintr-o suspensie de CNT?

Da.
Modelele cu vid evacuează camera până la 0,2 kPa, astfel încât aerul prins în timpul dispersiei este eliminat în același ciclu de amestecare.

Vor funcționa aceleași parametri și la mărirea scalei?

Da — fiecare mașină SMIDA folosește același principiu de amestecare centrifugală planetară și aceeași logică de control, deci parametrii stabiliți pe o unitate de laborator pot fi transpuși direct la mașinile de producție din aceeași familie, cu ajustări minime.
Datele de comparație a capacității transversale pot fi generate în timpul testului dumneavoastră cu eșantioane.

Concluzia finală

Nanotuburile de carbon sunt la fel de bune ca și dispersia lor: rupeți aglomerările și păstrați tuburile — această disciplină decide dacă pasta pentru baterii, stratul de acoperire sau compusul de protecție oferă conductivitatea pentru care au fost concepute.
Testați-o pe propriul dumneavoastră material: trimiteți un eșantion de CNT în laboratorul SMIDA pentru un test gratuit de amestecare.
Veți primi date microscopice „înainte și după” privind ruperea aglomerărilor și menținerea lungimii tuburilor, precum și o recomandare clară privind modelul — de la eșantioane de laborator de 1 g până la mașini de 100 kg sau mai mult — înainte de a cheltui un singur dolar.