¿Se puede usar la boquilla de ultrasonioc para la pulverización de nanotubos？

Los nanotubos de carbono (CNT) son un nanomaterial unidimensional típico y han sido uno de los puntos críticos de investigación en el campo de la ciencia de los materiales durante muchos años. Los nanotubos de carbono son un isótopo isómero de carbono cristalino. Estructuralmente, son nanotubos huecos unidimensionales en forma de panal, en los que los átomos de CC forman enlaces covalentes con hibridación SP2. Según el número de paredes de nanotubos de carbono, se pueden dividir en nanotubos de carbono de pared de una sola pared (SWCNT) y nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT). Según las características estructurales de los nanotubos de carbono, se pueden dividir en tres tipos: sillón, zigzag y helicoidal. Los nanotubos de carbono helicoidales tienen quiralidad, mientras que los nanotubos de carbono en zigzag y sillón no tienen quiralidad.

Ventajas de rendimiento de los nanotubos de carbono:

1. La mayor resistencia específica: el enlace covalente que conecta los átomos de carbono en los nanotubos de carbono es el enlace químico más estable en la naturaleza. Los nanotubos de carbono tienen resistencia a la tracción extremadamente alta y módulo elástico. Al mismo tiempo, la densidad de los nanotubos de carbono es solo 1/6 del acero, lo que los convierte en el material con la mayor resistencia específica que se puede preparar en la actualidad.

2. Fuerte flexibilidad: los nanotubos de carbono son fuertes pero no frágiles. Al doblar los nanotubos de carbono o aplicarles presión axialmente, incluso si la fuerza externa excede el límite de resistencia de Euler o la resistencia a la flexión, los nanotubos de carbono no se romperán, sino que primero se doblarán en un ángulo grande. Cuando se libera la fuerza externa, los nanotubos de carbono regresan a su estado original.

3. Buena conductividad: la estructura de los nanotubos de carbono es la misma que la estructura laminar del grafito y tiene buena conductividad. La resistencia de los nanotubos de carbono es independiente de su longitud y diámetro. Cuando los electrones pasan a través de nanotubos de carbono, no generan calor para calentar los nanotubos de carbono. La transmisión de electrones en nanotubos de carbono es como la transmisión de señales de luz en cables de fibra óptica, con una pérdida de energía mínima, lo que los convierte en excelentes conductores de baterías.

4. Buen rendimiento de almacenamiento de hidrógeno: los nanotubos de carbono tienen un área de superficie específica y tienen una excelente capacidad de almacenamiento de hidrógeno después del tratamiento.

5. Excelentes propiedades de inserción de litio: la cavidad del tubo hueco de los nanotubos de carbono, los espacios entre los tubos, los espacios entre las capas de la pared del tubo y varios defectos en la estructura del tubo proporcionan un espacio de almacenamiento abundante y canales de transporte para iones de litio.

6. Estabilidad química: los nanotubos de carbono son químicamente estables y tienen resistencia ácida y álcali. Agregar nanotubos de carbono a los compuestos de polímeros puede mejorar la resistencia al ácido y la oxidación del material en sí.

La pulverización de nanotubos ultrasónicos es una tecnología de recubrimiento avanzada que utiliza tecnología ultrasónica para dispersar y rociar materiales de nanotubos (como nanotubos de carbono u otras estructuras de nanotubos) en la superficie del sustrato. El núcleo radica en combinar la capacidad de dispersión del ultrasonido y el control preciso de la pulverización para lograr una deposición eficiente y uniforme de nanomateriales.

Los sistemas de pulverización ultrasónica son particularmente adecuados para rociar suspensiones nano como CNT, nanocables, perovskitas, grafeno, etc. Debido a la vibración ultrasónica inherente de la cabeza de pulverización, la energía rompe el aglomerado partículas en la suspensión, y el líquido se somete a una vibración mecánica continua durante todo el proceso de coginte sin dañar el material. Esto es particularmente beneficioso en los casos en que se requiere una dispersión uniforme de nanopartículas funcionales.

Los sistemas de pulverización ultrasónica se utilizan para rociar recubrimientos de espesor uniforme en sustratos de cualquier ancho. La capacidad de producir estos recubrimientos muy delgados y altamente uniformes, incluso en anchos muy anchos, hace que la tecnología de pulverización ultrasónica sea particularmente adecuada para muchas aplicaciones de pulverización de nanotecnología de precisión.

1. Principio técnico

Dispersión ultrasónica:

El efecto de cavitación se genera en el líquido ultrasónico de alta frecuencia. La alta presión instantánea y el micro chorro pueden romper efectivamente la aglomeración de los nanotubos, haciéndolos dispersos uniformemente en el solvente, evitando el daño o la reeglomeración causada por la agitación mecánica tradicional.

Proceso de pulverización:

La suspensión de nanotubos dispersos se atomiza a través de una boquilla y se rocía sobre la superficie del sustrato usando gas comprimido o asistencia electrostática. La vibración ultrasónica también puede optimizar el efecto de atomización, formar gotas más finas y mejorar la uniformidad del recubrimiento.

2. Ventajas clave

Uniformidad: las ondas ultrasónicas aseguran que los nanotubos estén monodispersados, evitando la aglomeración de partículas o las grietas en el recubrimiento.

Proceso de baja temperatura: adecuado para sustratos sensibles al calor (como plásticos, dispositivos electrónicos flexibles).

Alta adhesión: los nanotubos están bien unidos al sustrato, adecuado para aplicaciones que realizan electricidad, calientan o mejoran las propiedades de la interfaz.

Espesor controlable: ajustando los parámetros ultrasónicos, se puede lograr la velocidad y concentración de pulverización, se pueden lograr recubrimientos precisos desde nanómetros hasta micrómetros.

3. Áreas de aplicación

Dispositivos electrónicos:

Película conductora transparente (reemplazando ITO, usado en pantallas táctiles y pantallas flexibles).

Electrodos de sensores (gas/biosensores altamente sensibles).

Energía: recubrimientos de electrodos de batería de litio (mejorando la conductividad y la vida útil del ciclo).

Capas de catalizador de celdas de combustible.

Aeroespacial: mejora de la superficie compuesta (los nanotubos de carbono mejoran la resistencia al impacto de los compuestos de fibra de carbono).

Biomedicina: recubrimientos antibacterianos o electrodos de interfaz neural (aprovechando la biocompatibilidad de los nanotubos).

La aplicación de la tecnología de pulverización ultrasónica en la industria médica no solo mejora el nivel de fabricación de dispositivos médicos, sino que también aporta soluciones médicas más seguras y efectivas a los pacientes. Las empresas de fabricación médica deben adoptar activamente la innovación tecnológica, fortalecer la investigación y el desarrollo de la tecnología y la capacitación de personal, tomar tecnología de pulverización ultrasónica como un avance, promover el desarrollo de la fabricación médica a la dirección de precisión e inteligencia, y hacer mayores contribuciones a la causa de la salud humana. Con el progreso continuo de la tecnología, la tecnología de pulverización ultrasónica desempeñará un papel más importante en el campo de la fabricación médica y promoverá la industria médica a un nivel superior.

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