I Sonicatori Hielscher Ultrasonics per la dispersione ultrasonica di grafene

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Buongiorno cari lettori! 

Con l’articolo di oggi vogliamo descrivere i sonicatori ad ultrasuoni Hielscher: gli strumenti necessari per la dispersione di grafene sui compositi.

Approfondiremo le specifiche del grafene, i suoi plus ed i principali vantaggi del processo di “trasferimento” degli stessi tramite i sonicatori Hielscher

Hielscher Ultrasonics: l’innovazione della tecnologia ad ultrasuoni 

La sede centrale di Hielscher Ultrasonics è a Teltow, in Germania: si tratta di un’azienda a conduzione famigliare, che si è abilmente diffusa in tutto il mondo. 

La storica realtà tedesca si è specializzata sullo sviluppo e sulla produzione di nuove tecnologie e strumenti ad ultrasuoni utilizzati in specifici settori industriali, come: aziende produttrici di tessuti sintetici, componenti elettronici, polimeri, nanomateriali, industrie alimentari, cosmetiche, farmaceutiche e molto altro ancora.

La tecnologia ad ultrasuoni è un mezzo efficace e a basso consumo energetico per applicare forti ed intensi stress a liquidi, fanghi / miscele liquide e sospensioni. Le applicazioni principali sono: miscelazione, dispersione, riduzione delle dimensioni delle particelle, estrazione e reazioni chimiche, emulsioni.

Abbiamo scelto Hielscher Ultrasonics come partner per questi sistemi perché offre strumenti ad ultrasuoni ad altissima potenza, sia per l’esfoliazione, che per la dispersione di grafene e grafite stratificati. La qualità dei loro strumenti è misurabile grazie al parametro dell’ampiezza ultrasonica: lo spostamento vibrazionale nel corno ultrasonico. 

I sonicatori Hielscher sono progettati e realizzati per offrire ampiezze molto elevate: fino a 200μm o anche maggiori!

Infatti, l’azienda tedesca può realizzare strumenti per onde ultrasoniche personalizzate!

Il Grafene: che cos’è ed i vantaggi per i compositi

Il grafene è una struttura monostrato composta da un atomo di carbonio ed uno strato di carbone. 

È dotato di caratteristiche incredibili, quali:

  • grande conduttività termica ed elettronica,
  • mobilità del portatore di carica, 
  • trasparenza, 
  • impermeabile ai gas,
  • grande resistenza.

Queste particolarità lo rendono sicuramente il miglior conduttore termico ed elettrico tra tutti i materiali, nonché il più resistente.

Per questi motivi il grafene è un materiale utilissimo se combinato con i compositi come additivo rinforzante!

È, inoltre, necessario per trasferire resistenza, conduttività ed altre caratteristiche uniche al composito.

La dispersione ultrasonica di grafene con i Sonicatori Hielscher

Il trasferimento delle principali caratteristiche del grafene ad altri materiali avviene tramite il processo di dispersione o applicazione: il grafene viene disperso/esfoliato come nanoparticelle nel composto. 

Viene utilizzato questo processo perché permette di distribuire sia le particelle, che la loro stabilità in modo uniforme.

Infatti, l’agglomerazione, la sedimentazione e la dispersione di una matrice o di particelle di substrato sono passaggi molto delicati, che determinano la perfetta riuscita del composito risultante. 

È molto importante tenere in considerazione la natura idrofobica del grafene; infatti, una buona dispersione – stabile ed altamente concentrata senza tensioattivi o disperdenti – è un’azione molto delicata ed impegnativa.

In questo video mostriamo come il sonicatore riesca a disperdere molto efficacemente un materiale che tende ad aggregarsi come il nerofumo di carbonio.

Per realizzare questa operazione si possono utilizzare i dispensatori ad ultrasuoni UIP2000hdT o UIP4000hdT, anche a basse temperature(ca. 65 ° C).

I sonicatori Hielscher ed i loro vantaggi

Uno dei principali plus legati alla dispersione ultrasonica dei Sonicatori Hielscher è la mancanza di danni alle strutture chimiche e cristalline del grafene; questo è possibile grazie al controllo costante dei parametri del processo di sonicazione. 

Gli strumenti ad ultrasuoni Hielscher, infatti, grazie a questo monitoraggio costante possono processare sia grafene, che grafite in grandi quantità, sia per l’esfoliazione in fase liquida, che per la dispersione di grafene.

Un altro grande vantaggio concesso dagli strumenti Hielscher è la loro incredibile affidabilità e precisione.

Infatti, lavorando a frequenza fissa ed ampiezza variabile, consentono non solo un controllo costante, ma anche un funzionamento 24/24 e 7/7.

I vantaggi di questi strumenti sono ritrovabili anche nelle loro specifiche tecniche, quali:

  • display touch screen,
  • misuratore di potenza incorporato,
  • ogni strumento è dotato di scheda di memoria SD per registrare tutti i parametri di: tempo, durata, frequenza, ampiezza, potenza totale e potenza netta
  • Il sonicatore può essere comandato in remoto via PC o via web.

Il sonicatore Hielscher UIP2000hdT 

Analizziamo nel dettaglio lo strumento UIP2000hdT, disponibile nel nostro catalogo. 

Si tratta di un ultrasonicatore digitale e industriale molto potente (2000 W).

Questa potenza è necessaria per mantenere un controllo completo e costante dell’intero processo. 




Ultrasonicatore industriale potente da 2000 watt per un controllo completo del processo

Inoltre, il processore ad ultrasuoni UIP2000hdT consente di realizzare trattamenti liquidi su banco e su scala industriale su applicazioni come:

  • omogeneizzazione, 
  • emulsificazione, 
  • scioglimento, 
  • reazioni sono-chimiche.

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