No mundo dos nanomateriais, os nanotubos de carbono são conhecidos como “materiais estrelas” por suas propriedades mecânicas, elétricas e termológicas. No entanto, como traduzir esse desempenho em escala microscópica com eficiência e precisão em funções reais em dispositivos macroscópicos tem sido um gargalo que limita sua aplicação em larga escala. As técnicas de revestimento tradicionais, como a rotação, raspagem ou pulverização comum, muitas vezes têm dificuldade em superar barreiras como a uniformidade, o desperdício de materiais e danos estruturais. É nesse contexto que a tecnologia de pulverização ultrasônica surgiu como um processo capaz de "tecer" com precisão redes de nanotubos de carbono, abrindo novas portas para a fabricação de dispositivos de alto desempenho.

01 Gargalo tecnológico, problemas de aplicação de nanotubos de carbono

Os nanotubos de carbono enfrentam problemas de dispersão desigual e fácil reunião em aplicações de materiais compostos, que se tornaram um ponto quente de pesquisa no campo da ciência dos materiais. Mesmo com a adição de um teor extremamente baixo (0,01 a 0,05% em peso), o nanotubo de carbono pode melhorar significativamente as propriedades mecânicas do material de matriz, mas tudo isso desde que ele tenha uma dispersão uniforme. Os nanotubos de carbono têm hidrofobia intrínseca e alta energia superficial, o que os leva a tender a enrolar-se uns com os outros através da força de Van der Waal para formar agrupamentos, o que não só diminui sua área de superfície comparativa eficaz, mas também afeta gravemente seu desempenho. Quando usado como revestimento pulverizável, esses materiais se aglomeram ou aglomeraram devido às propriedades internos. Os métodos tradicionais de pulverização por pulverização de ar podem facilmente agravar o fenômeno da reunião sem conseguir uma dispersão uniforme em nanoescala.

02 Pulverização por ultra-som, princípio de dispersão precisa

Tecnologia de pulverização por ultra-som utiliza a energia vibratória de alta frequência (50-120kHz) para converter líquidos em gotas de névoa finas uniformes; Sua tecnologia principal também consiste no efeito de cavitação gerado pela ultra-som anterior, alcançando uma dispersão uniforme dos nanotubos de carbono no solvente. Quando as ondas sonoras se espalham por meio líquido, o colapso instantâneo das microbolhas formadas produz ondas de choque locais altas, altas pressões e fortes, condições físicas que separam eficazmente os agrupamentos de nanotubos de carbono, como se fossem desligados com uma "faca de cirurgia nanométrica" precisa. A FUNSONIC combina a tecnologia de aplicação de ultra-som profissional para desenvolver uma variedade de equipamentos de pulverização de precisão automatizados que oferecem novas soluções para o revestimento de nanotubos de carbono. Ao contrário dos métodos tradicionais de pulverização de pulverização que exigem condições de alta temperatura ou alta pressão, o processo de pulverização de equipamentos de pulverização por ultra-som não requer alta temperatura ou alta pressão adicionais para evitar a estrutura tubular e a formação de superfície de nanotubos de carbono. As gotas pulverizadas resultantes são mais suaves e uniformes, reduzindo a ruptura e deformação dos nanotubos de carbono devido à força de corte mecânica.

03 Cinco vantagens para a competitividade tecnológica

A tecnologia de pulverização por ultra-som apresenta várias vantagens significativas no revestimento de nanotubos de carbono, permitindo-lhe apresentar amplas perspectivas de aplicação em muitas áreas.

Manter a integridade da estrutura do nanotubo de carbono é uma das principais vantagens. A pulverização por ultra-som evita a ruptura e deformação dos nanotubos de carbono devido à força de corte mecânica, mantendo seu excelente desempenho característico.

A alta uniformidade e controlabilidade são outra grande vantagem. O ultra-som dispersa a solução em gotas de nanoescala para formar uma película ou revestimento uniforme. Ao ajustar com precisão os parâmetros de pulverização (frequência, velocidade de fluxo, distância), diferentes efeitos de pulverização podem ser alcançados para atender a várias necessidades de aplicação.

A alta utilização de materiais reduz significativamente os custos de produção, especialmente para materiais de nanotubos de carbono caros. A utilização de materiais pulverizados por ultra-som pode atingir mais de 90%, reduzindo significativamente o desperdício.

A tecnologia também é adequada para substratos e padrões complexos, é capaz de obter revestimentos uniformes em vários materiais de base e pode ser usada em combinação com outros equipamentos de produção, ampliando sua área de aplicação.

A adesão do revestimento é forte graças à área de superfície elevada e às excelentes propriedades mecânicas dos nanotubos de carbono. A introdução de nanotubos de carbono através de pulverização por ultra-som pode formar estruturas de revestimento mais densas e robustas, aumentando assim a durabilidade e a resistência à corrosão do revestimento.

A tecnologia de pulverização por ultra-som fornece um caminho eficiente e preciso para aplicações de nanotubos de carbono. Como disseram os pesquisadores, o efeito de cavitação por ultra-som - a preparação de uma solução uniforme e, em seguida, a vibração de alta frequência por ultra-som - produziu uma nebulização líquida que permitiu que os nanotubos de carbono se distribuíssem uniformemente sobre o substrato, construindo uma rede condutora 3D semelhante a uma "rede neural". No futuro, com a constante otimização e inovação da tecnologia de pulverização por ultra-som, os nanotubos de carbono prometem mostrar seu potencial extraordinário em mais áreas como energia, eletrônica e saúde, injetando nova vitalidade para o progresso tecnológico e o desenvolvimento industrial.

FunsónicoA Pansonic Ultrasonics acumulou uma vasta experiência prática e dados ao longo dos anos, com um laboratório aberto de aplicações de ultra-som que oferece atividades de amostragem gratuitas para uma ampla gama de usuários. Para as necessidades de linhas de produção de automação em escala, grande área e continuidade, também pode ser projetado para fornecer uma solução única de acordo com as necessidades específicas do usuário e o processo, para atender à automação de pulverização de precisão e preparação de revestimentos de alta qualidade.