Машина для диспергування вуглецевих нанотрубок | Без різання трубок, повна провідність

Дисперсія вуглецевих нанотрубок — це процес розриву сплутаних агломератів ВНТ та рівномірного розподілу окремих трубок у базовому матеріалі зі збереженням цілісності структури трубок.
Вуглецеві нанотрубки називають королями наноматеріалів не просто так: вони пропускають густину струму в тисячу разів вищу за мідь, а також утворюють тривимірну провідну мережу при навантаженні всього в одну шосту–половину порівняно зі звичайними провідними добавками.
Саме тому нанотрубки з вуглецю (CNT) зараз використовуються в електродах літій-іонних акумуляторів, провідних покриттях та сполуках для електромагнітного екранування — однак кожне застосування залежить від здатності розділити трубки, не пошкодивши їх.

Основне протиріччя диспергування CNT

CNT народжуються заплутаними: їх високе співвідношення довжини до діаметра та висока поверхнева енергія спричиняють прилипання, обмотування та утворення щільних агломератів.
Розрив цих агломератів вимагає достатньої сили зсуву, але надмірне механічне вплив розриває трубки так само легко, як і розбиває пучки — скорочуючи довжину трубок і руйнуючи саме провідну мережу, яку матеріал мав створити.
Вимірювані наслідки — це скорочення довжини трубок, підвищення опору та непередбачувані партії.
Простими словами, етап диспергування визначає, яка частина теоретичних характеристик CNT справді реалізується в кінцевому продукті.

Як оцінити диспергування CNT: три перевірки

Три перевірки охоплюють основні критерії:

• Розрив агломератів.
  Видимі грудочки під мікроскопом означають, що поле зсуву було недостатньо сильним або нерівномірним.
• Збереження довжини трубок.
  Виміряйте розподіл довжин після змішування; сильне скорочення означає, що процес надмірно розрізав частинки — це поширена несправність піскових млинів і систем роторів з високим зсувним навантаженням.
• Стабільність дисперсії.
  Залиште партію у спокої й перевірте знову; повторне агрегування та осідання означають, що дисперсія так і не була справді стабілізована.

Зробіть ці три перевірки своїми критеріями прийняття, а не додатковою процедурою.

Чому планетарний центрифужний міксер руйнує агрегати, не пошкоджуючи трубки

Відповідь полягає в силовому полі, яке створює планетарний центрифужний міксер.
Одночасно діють два рухи: обертання навколо центральної осі машини (революція), у якому тримач чашок рухається по орбіті, і обертання кожної чашки навколо власної осі.
Революція стискає суміш і розтягує агрегати в трьох вимірах; обертання застосовує рівномірне зсувне навантаження по всій чашці — без кінчиків лопатей, без вузьких зазорів, без надмірного зсуву.
Натомість піскові й кульові млини покладаються на інтенсивні локальні зіткнення — саме це й призводить до скорочення трубок CNT.
Планетарний центрифужний мішалка розриває агломерати за рахунок об’ємного прискорення, зберігаючи при цьому довжину нанотрубок і водночас забезпечуючи якість дисперсії, необхідну для утворення провідної мережі.
Герметичні стаканчики забезпечують ще одну перевагу: необов’язкове вакуумне дегазування до 0,2 кПа видаляє повітря, що потрапило в суміш під час дисперсії, у тому самому циклі — окремий етап дегазування не потрібен.

Практичний процес для користувачів CNT

Розпочніть із низької концентрації та низької швидкості, щоб визначити «вікно дисперсії», потім поступово збільшуйте швидкість, перевіряючи довжину нанотрубок на кожному етапі — незалежне регулювання швидкості SMIDA в діапазоні від 200 до 2000 об/хв точно формує поле зсуву.
Після дисперсії виміряйте розподіл довжини нанотрубок та їхню стабільність, а потім закріпіть ці параметри як стандартну робочу процедуру.
Під час масштабування до промислового виробництва оберіть більшу машину, що працює за тим самим принципом змішування й логікою керування, щоб поле сил — і відповідні результати — залишалися незмінними.
Для теплочутливих систем моделі SMIDA TTC утримують партію в діапазоні від −15 °C до 25 °C, щоб вікно дисперсії не зміщувалося під час змішування.

Чому SMIDA для дисперсії вуглецевих нанотрубок

• Один платформа — від лабораторії до виробництва.
  Об’єм змішування — від 1 г до 100 кг і більше; обладнання — від лабораторних установок на 150 г до виробничих машин на 100 кг і більше: той самий принцип на будь-якому масштабі.
• Безлопатевий за конструкцією.
  Матеріал контактує лише з чашею, тому немає металевого сміття, немає перехресного забруднення й немає потреби очищати лопаті між партіями.
• Гнучкість процесу.
  Незалежне регулювання швидкості обертання й обертання, опційне створення вакууму до 0,2 кПа та контроль температури в діапазоні від −15 °C до 25 °C у моделях TTC.
• Довіра без посередників.
  SMIDA — виробник із Шеньчжень, який має понад 17 років досвіду в обробці матеріалів, сертифікований за стандартами CE, ISO 9001, ISO 14001 та ISO 45001 і обслуговує понад 2000 клієнтів у понад 40 країнах.

Поширені запитання

Чи скоротить або пошкодить планетарний центрифужний мішалка ваші нанотрубки з вуглецю?

Ні — процес проходить без лопатей, а зсувне навантаження є рівномірним у всьому обсязі.
Високозсувних наконечників чи шліфувальних тіл немає, тому агломерати розпадаються, а довжина нанотрубок зберігається.

Яка найкраща швидкість для диспергування нанотрубок з вуглецю?

Універсального значення немає — воно залежить від типу ваших нанотрубок, їх концентрації та основного матеріалу.
Починайте з низької швидкості й поступово збільшуйте її, перевіряючи довжину нанотрубок на кожному етапі; регулювання швидкості SMIDA в діапазоні від 200 до 2000 об/хв створене саме для такої точній настройки.

Чи може мішалка також видаляти бульбашки повітря з суспензії нанотрубок з вуглецю?

Так.
Моделі з вакуумом викачують повітря з камери до тиску 0.2 кПа, тож повітря, що потрапило в суміш під час диспергування, видаляється в рамках того самого циклу змішування.

Чи застосовуватимуться ті самі параметри при масштабуванні?

Так — усі пристрої SMIDA ґрунтуються на одному й тому самому планетарному центрифужному принципі змішування та однаковій логіці керування, тому параметри, розроблені на лабораторній установці, легко переносяться на виробничі машини тієї самої сім’ї з мінімальним повторним налаштуванням.
Дані порівняння продуктивності у крос-режимі можна отримати під час вашого пробного тесту.

Головне

Вуглецеві нанотрубки настільки ефективні, наскільки добре вони розподілені: руйнувати агломерати й зберігати цілісність трубок — саме ця дисципліна визначає, чи забезпечить ваша суспензія для акумуляторів, покриття чи екрануючий компаунд провідність, на яку розраховувалася їх конструкція.
Протестуйте це на своєму власному матеріалі: надішліть зразок CNT до лабораторії SMIDA для безкоштовного тесту змішування.
Ви отримаєте мікроскопічні дані «до» та «після» щодо руйнування агломератів і збереження довжини трубок, а також чітке рекомендоване рішення щодо моделі — від лабораторних зразків масою 1 г до промислових машин потужністю 100 кг і більше — ще до того, як витратите хоча б один долар.