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TRILOS三輥機(jī)在應(yīng)變傳感器用CNF/SWNT復(fù)合纖維的制備工藝應(yīng)用
人和科儀 2025/06/04 | 閱讀:116
產(chǎn)品配置單: 方案詳情:
當(dāng)今,多功能材料的不斷發(fā)展,,要求其具有輕質(zhì),、高強(qiáng)度,、優(yōu)異的電導(dǎo)率和導(dǎo)熱性,以及傳感和驅(qū)動(dòng)功能。一般來(lái)說(shuō),,多功能材料在人造肌肉,、傳感器、電子紡織品以及超級(jí)電容有應(yīng)用,。纖維素納米纖維(CNFs)是地球上豐富的結(jié)構(gòu)元素,,已被制成各種多功能材料,CNFs組裝的微纖維的楊氏模量達(dá)到80GPa,。同時(shí),,CNFs不僅可以構(gòu)建具有優(yōu)異力學(xué)性能的宏觀材料,還可以作為分散劑來(lái)分散其他納米材料,,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成為高性能材料,。一般來(lái)講,對(duì)高性能多功能材料的要求是改善有效協(xié)同作用,。單壁碳納米管(SWNTs)由于其優(yōu)異的力學(xué)性能(軸向方向1.0TPa的楊氏模量)和電導(dǎo)率(106 S/cm),,在許多應(yīng)用中是一個(gè)合適的選擇。 不同于SWNTs的聚集傾向和相對(duì)較弱的管間相互作用,,CNFs可以明顯降低SWNTs的聚集,,同時(shí)促進(jìn)界面的穩(wěn)定性。相比之下,,用SWNTs紡制的纖維具有124MPa的機(jī)械強(qiáng)度,,和100S/cm的電導(dǎo)率,低于CNF/SWNT纖維(43 wt%的SWNT含量),。后者的強(qiáng)度約220Mpa,,電導(dǎo)率是207S/cm。此外,,獨(dú)特的一維(1D)宏觀結(jié)構(gòu)可以讓CNFs和SWNTs雙重對(duì)齊,,有助于提高整體性能。CNFs和SWNTs的良好排列可以使微管間的活性連接致密化,,從而提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性,。 然而,用CNFs和SWNTs制造工藝完整的復(fù)合材料在技術(shù)上是困難的,。有人通過(guò)超聲波處理,,在低濃度CNF懸浮液(約0.1 wt%)中分散SWNTs,但是很少有人研究在高濃度CNF懸浮液(約1 wt%)中分散SWNTs,。我們通過(guò)TRILOS三輥研磨和濕紡紡絲,,采用無(wú)表面活性劑、可擴(kuò)展,、高效的工藝,,不僅可以直接構(gòu)建包裹SWNTs的納米纖維素網(wǎng)絡(luò),,還可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件之間的單向連接,從而獲得高性能的結(jié)構(gòu)材料,。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1. CNF懸浮液的制備,。用漂白木纖維制備CNF懸浮液,纖維素的含量>90%,。木漿纖維由TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基)進(jìn)行化學(xué)處理。首先,,用機(jī)械攪拌,,將5g纖維素漿懸浮在500ml水中10分鐘。然后,,將TEMPO(90 mg)和溴化鈉(500 mg)加入纖維素漿,。隨后,將次氯酸鈉(NaClO)(30 g)逐滴添加到劇烈攪拌的纖維素漿中,。加入0.1 M氫氧化鈉(NaOH)溶液,,使懸浮液的pH值保持恒定為10,直到pH沒(méi)有變化,?;瘜W(xué)預(yù)處理后,用去離子水清洗紙漿纖維至少五次,。采用高壓均質(zhì)機(jī)處理三次后,,得到濃度為1wt%的懸浮液。 2. 碳納米管的分散,。將SWNT粉末超聲分散到CNF懸浮液中10分鐘,,然后使用。TRILOS TR80A三輥機(jī),,通過(guò)將間隙從10μm控制到1μm,,研磨20分鐘來(lái)進(jìn)一步分散。利用了相鄰旋轉(zhuǎn)輥間的高強(qiáng)度應(yīng)力,,以及間隙的逐漸減小,,分散SWNT到濃度為1wt%的CNF懸浮液中,獲得CNF/SWNT懸浮液,。
TRILOS公司介紹 TRILOS(太能思)是精密設(shè)備制造商,,視客戶滿意為終極目標(biāo),力求將良好的工藝技術(shù)結(jié)合客戶的需求,,設(shè)計(jì)出貼近客戶需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,。 太能思正在積極開(kāi)拓市場(chǎng),目前產(chǎn)品已經(jīng)在美國(guó),、中國(guó),、歐洲,、韓國(guó)、日本和臺(tái)灣等地區(qū)獲得廣泛應(yīng)用,。 TRILOS三輥機(jī)優(yōu)點(diǎn): ① TRILOS三輥機(jī)采用一次循環(huán),,有可能完全實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的均質(zhì)化與分散,減少顆粒尺寸,,打破團(tuán)聚粒子,。其結(jié)果是均質(zhì)化的漿料,可為物料的進(jìn)一步加工打下基礎(chǔ),。 ② 可用觸摸屏實(shí)現(xiàn)每個(gè)輥間距離調(diào)節(jié),,確保輥?zhàn)悠叫卸取椥詮埦o的刮刀插口確保刮刀恒壓,,在操作過(guò)程中不需要重新調(diào)節(jié),。 ③ 不同材質(zhì)的輥?zhàn)佣伎梢允褂茫佔(zhàn)蛹肮蔚恫馁|(zhì)的選擇-從不銹鋼到氧化鋁,,碳化硅及氧化鋯-滿足各種不同需要,。 ④ 三輥機(jī)上的安全裝置確保操作人員安全,機(jī)器可簡(jiǎn)易而及其快速的清洗,。
TRILOS三輥機(jī)的型號(hào)及主要參數(shù)
TRILOS TR80A型三輥機(jī)為實(shí)驗(yàn)室型三輥機(jī)的中間型號(hào),。其最低0.02L/hour至最高20L/hour的處理量解決了用戶從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試到中小規(guī)模試產(chǎn)的跨越銜接問(wèn)題。高度創(chuàng)意化的設(shè)計(jì)令設(shè)備結(jié)構(gòu)更為緊湊小巧,,可便于安置在實(shí)驗(yàn)室桌面使用,。極富親和力的人機(jī)界面由全觸控工業(yè)控制屏來(lái)實(shí)現(xiàn)。獨(dú)特的在線間隙修正和配方菜單功能使設(shè)備使用操作更為輕松,,令用戶不再面對(duì)冰冷的設(shè)備,,而是以交互式的操作方式來(lái)進(jìn)行控制。
3. 濕紡紡絲制備復(fù)合纖維,。凝膠狀CNF/SWNT懸浮液和CNF懸浮液直接被注射器擠壓到凝固浴中,,制得連續(xù)的CNF/SWNT凝膠微纖維。浸泡20分鐘后,,從凝固浴中取出凝膠纖維,,然后用水和乙醇的混合物洗滌。之后,,凝膠纖維在室溫干燥,,得到最終的CNF/SWNT復(fù)合纖維。 最后,,對(duì)CNF/SWNT復(fù)合纖維進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度,、應(yīng)變以及電導(dǎo)率等測(cè)試,并利用多功能纖維制作應(yīng)變傳感器,,測(cè)量質(zhì)量變化和監(jiān)測(cè)肌肉運(yùn)動(dòng),。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論 ……(下載閱讀全文) 想要了解更多行業(yè)解決方案及產(chǎn)品信息,,歡迎聯(lián)系上海人和科學(xué)儀器有限公司
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