Stroj na disperziu uhlíkových nanorúr | Bez rezného poškodenia rúrok, plná vodivosť

Rozptýlenie uhlíkových nanorúrok je proces rozrušovania zauzlených aglomerátov uhlíkových nanorúrok a rovnomerného rozmiestnenia jednotlivých rúrok po celom základnom materiáli pri zachovaní štruktúry rúrok.
Uhlíkové nanorúrky sa nazývajú kráľom nanomateriálov z dobrého dôvodu: prenášajú hustotu prúdu až tisíckrát vyššiu ako meď a vytvárajú trojrozmernú vodivú sieť len pri záťaži od jednej šiestej do jednej polovice v porovnaní s bežnými vodivými prísadami.
Preto dnes uhlíkové nanorúrky (CNT) napájajú elektródy litiových batérií, vodivé povlaky a zliatiny na elektromagnetické stínenie – avšak každé použitie závisí od toho, či sa rúrky úspešne oddelia bez ich poškodenia.

Základný rozpor pri disperzii CNT

CNT sa rodia prepletené: ich vysoký pomer dĺžky ku priemeru a vysoká povrchová energia spôsobujú, že sa navzájom lepia, ovíjajú a tvoria husté aglomeráty.
Rozbitie týchto aglomerátov vyžaduje dostatočnú strihovú silu, avšak príliš intenzívna mechanická úprava rúrky rozbije tak isto ľahko ako rozdelí zväzky – skráti rúrky a ničí práve tú vodivú sieť, ktorú materiál mal vytvoriť.
Merateľnými dôsledkami sú skrátené rúrky, vyšší odpor a nepredvídateľné šarže.
Stručne povedané, krok disperzie rozhoduje o tom, aká časť teoretického výkonu CNT sa skutočne prejaví v konečnom produkte.

Ako posúdiť disperziu CNT: tri kontrolné body

Tri kontrolné body pokrývajú základné požiadavky:

• Rozbitie aglomerátov.
  Viditeľné hrudky pod mikroskopom znamenajú, že strihové pole nebolo dostatočne silné ani rovnomerne rozložené.
• Udržanie dĺžky rúrok.
  Zmerajte rozloženie dĺžok po zmiešaní; výrazné skracovanie znamená, že proces spôsobil nadmerné strihovanie – častá porucha pieskových mlynov a systémov rotora s vysokým strihom.
• Stabilita disperzie.
  Nechajte šaržu stáť a potom ju znovu skontrolujte; opätovné zoskupovanie častíc a usadzovanie znamenajú, že disperzia nebola skutočne stabilizovaná.

Tieto tri kontroly uveďte ako kritériá prijatia, nie ako doplnkovú úlohu.

Prečo planetárny odstredivý miešač rozruší zoskupenia bez poškodenia rúrok

Odpoveď leží v silovom poli, ktoré vytvára planetárny odstredivý miešač.
Súčasne pôsobia dva pohyby: obežný pohyb, pri ktorom nosič pohárikov obieha okolo centrálnej osi zariadenia, a rotačný pohyb, pri ktorom sa každý pohárik otáča okolo vlastnej osi.
Obežný pohyb stláča šaržu a v tretech rozťahuje zoskupenia; rotačný pohyb aplikuje rovnomerný strih po celom pohári – bez hrotov lopatiek, bez úzkych medzier a bez nadmerného strihu.
Naopak, pieskové a guľové mlynovanie sa opierajú o intenzívne lokálne zrážky – presne to, čo skracuje rúrky CNT.
Planetárny odstredivý miešač rozdeľuje aglomeráty pomocou hromadného zrýchlenia namiesto toho, čím zachováva dĺžku rúrok a zároveň dosahuje kvalitu disperzie vyžadovanú vodivou sieťou.
Uzatvorené poháre prinášajú druhý benefit: voliteľné odplyňovanie vo vákuu až do 0,2 kPa odstraňuje vzduch zachytený počas disperzie v rovnakom cykle, takže nie je potrebný samostatný krok odplyňovania.

Praktický postup pre používateľov uhlíkových nanorúrok (CNT)

Začnite s nízkou koncentráciou a nízkou rýchlosťou, aby ste našli okno disperzie, potom postupne zvyšujte rýchlosť a pri každej úrovni kontrolujte dĺžku rúrok – nezávislá regulácia rýchlosti od spoločnosti SMIDA, v rozsahu od 200 do 2000 ot/min, presne formuje poľa strihu.
Po disperzii odmerajte rozdelenie dĺžky rúrok a ich stabilitu a potom tieto parametre pevne stanovte ako svoj štandardný prevádzkový postup.
Pri zväčšovaní výroby si vyberte väčší stroj s rovnakým princípom miešania a rovnakou logikou riadenia, aby sa silové pole – a výsledky – preniesli aj do výrobnej fázy.
Pre tepelne citlivé systémy modely TTC od spoločnosti SMIDA udržiavajú dávku v rozsahu od –15 °C do 25 °C, aby sa počas miešania nesunul rozsah disperzie.

Prečo SMIDA pre disperziu uhlíkových nanorúrok (CNT)

• Jedna platforma – od laboratória až po výrobu.
  Objem miešania od 1 g do viac ako 100 kg s vybavením od laboratórnych jednotiek s kapacitou 150 g až po výrobné stroje s kapacitou viac ako 100 kg – rovnaký princíp na každej veľkosti.
• Bez nožov už pri návrhu.
  Materiál sa dotýka iba nádoby, takže nedochádza k úniku kovových častíc, križovému kontaminovaniu ani k čisteniu nožov medzi dávkami.
• Prispôsobivosť procesu.
  Nezávislé riadenie rýchlosti otáčania a rotácie, voliteľný vakuum až do 0,2 kPa a regulácia teploty od –15 °C do 25 °C u modelov TTC.
• Dôvera priamo od výrobcu.
  SMIDA je výrobcom zo Šen-čenu s viac ako 17-ročnou skúsenosťou v spracovaní materiálov, certifikovaným podľa noriem CE, ISO 9001, ISO 14001 a ISO 45001, ktorý obsluhuje viac ako 2 000 zákazníkov v viac ako 40 krajinách.

Často kladené otázky

Bude planetárny odstredivý miešač skrátiť alebo poškodiť moje rúrky CNT?

Nie – proces je bez nožov a strih je rovnomerný po celej dávke.
Neexistujú vysokorýchlostné hrotové nástroče ani mlynské médium, preto sa aglomeráty rozpadajú, pričom dĺžka rúrok sa zachováva.

Aká je najvhodnejšia rýchlosť na disperziu uhlíkových nanorúrok?

Neexistuje univerzálna hodnota – závisí to od typu vašich CNT, ich koncentrácie a základného materiálu.
Začnite s nízkou rýchlosťou a postupne ju zvyšujte, pričom po každom kroku kontrolujte dĺžku rúrok; ovládanie SMIDA v rozsahu 200 až 2000 ot/min je navrhnuté práve na takéto ladenie.

Môže tento miešač odstrániť aj bubliny z suspenzie CNT?

- Áno, áno.
Modely s vývodom vzduchu vyčerpávajú komoru na tlak 0,2 kPa, takže vzduch zachytený počas disperzie sa odstráni v rovnakom cykle miešania.

Budú rovnaké parametre fungovať aj pri zväčšení mierky?

Áno – každý stroj SMIDA využíva rovnaký princíp planetárneho odstredivého miešania a rovnakú logiku riadenia, preto sa parametre vyvinuté na laboratórnom zariadení dajú preniesť na výrobné stroje tej istej rodiny s minimálnym opätovným ladením.
Porovnávacie údaje o kapacite môžu byť generované počas vášho skúšobného testu.

Záver

Uhlíkové nanorúrky sú také dobré, ako je ich disperzia: rozdeľte aglomeráty a zachovajte rúrky – táto disciplína rozhoduje, či vaša batériová suspenzia, povlaková zmes alebo stínovacia zlúčenina dosiahne vodivosť, pre ktorú bola navrhnutá.
Vyskúšajte to na svojom vlastnom materiáli: pošlite vzorku uhlíkových nanorúrok do laboratória SMIDA na bezplatný test miešania.
Dostanete mikroskopické údaje pred a po rozbití aglomerátov a zachovaní dĺžky rúrok, spolu s jasnou odporúčanou modelovou konfiguráciou – od laboratórnych vzoriek 1 g až po stroje s kapacitou 100 kg a viac – ešte predtým, než miniete jediný dolár.