고정밀 교반 및 분산 장치는 나노 충전재를 포함하는 고분자 용액에 강한 운동 에너지, 특히 고속 전단 또는 초음파 처리를 가하여 용액 삽입 방법을 촉진합니다. 이 기계적 힘은 입자 응집체를 분해하고 고분자 사슬을 충전재의 미세한 층간 공간으로 이동시키는 데 필수적입니다.
나노 바이오 복합재 생산에서 목표는 단순한 혼합이 아니라 구조적 통합입니다. 고정밀 장치는 입자 응집력을 극복하는 데 필요한 에너지를 제공하여 고분자 사슬이 나노 충전재 층을 성공적으로 관통하여 고성능 재료를 만들도록 보장합니다.
삽입의 역학
고속 전단 및 초음파 에너지 적용
표면력으로 인해 뭉치려는 경향이 있는 나노 물질을 분리하는 데는 일반적인 혼합으로는 종종 충분하지 않습니다. 고정밀 장치는 고속 전단력 또는 초음파 에너지를 사용하여 이러한 응집체를 물리적으로 파괴합니다. 이를 통해 액체 매질 전체에 나노 충전재가 균일하게 분포됩니다.
고분자 사슬 이동 촉진
충전재가 분산되면 고분자 사슬은 충전재 층 사이의 좁은 공간으로 이동해야 합니다. 이러한 장치에서 제공하는 에너지는 시스템의 이동성을 증가시킵니다. 이는 고분자 사슬이 나노 충전재의 층간 구조(갤러리)로 이동하도록 촉진합니다.
최종 구조 결정
균일한 분포 달성
주요 참고 자료는 충전재의 균일한 분포가 궁극적인 목표임을 강조합니다. 고정밀 분산이 없으면 복합재에는 통합되지 않은 충전재 덩어리로 인한 약점이 발생합니다. 적절한 분산은 전체 재료에 걸쳐 일관된 기계적 및 차단 특성을 보장합니다.
증발을 통한 구조 고정
교반 과정은 최종 고형화를 위한 무대를 설정합니다. 용매가 증발함에 따라 층간으로 이동한 고분자 사슬은 제자리에 "고정"됩니다. 이는 안정적인 삽입 또는 박리 나노 복합재의 형성을 초래합니다.
삽입 대 박리 결과
분산 정도는 최종 구조에 영향을 미칩니다.
- 삽입: 고분자 사슬이 층 사이에 삽입되지만 층은 구조적 순서를 유지합니다.
- 박리: 층이 완전히 분리되고 개별적으로 분산되어 종종 최고의 성능 향상을 가져옵니다.
운영 고려 사항 및 절충
에너지 입력 균형
나노 층을 분리하려면 높은 에너지가 필요하지만 과도한 전단은 민감한 바이오 고분자 사슬을 손상시킬 수 있습니다. 이러한 장치의 "고정밀" 측면은 분산이 고분자 매트릭스를 손상시키지 않는 지점을 찾는 데 중요합니다.
운영 창
용매 증발이 시작될 때까지 분산을 유지해야 합니다. 교반이 너무 일찍 중단되면 고분자 사슬이 층간 구조에 완전히 고정되기 전에 입자가 재응집될 수 있습니다.
복합재 생산 최적화
용액 삽입으로 최상의 결과를 얻으려면 특정 구조 목표를 고려하십시오.
- 기계적 강도(박리)가 주요 초점인 경우: 충전재 층을 완전히 분리하기 위해 전단 또는 초음파 강도를 최대화하고 용매가 증발하기 전에 개별 분산을 보장합니다.
- 구조적 순서(삽입)가 주요 초점인 경우: 충전재 구조를 완전히 박리하지 않고 갤러리에 고분자 사슬을 삽입하기 위해 제어되고 일관된 교반을 사용합니다.
고정밀 분산은 단순한 혼합물을 구조적으로 설계된 나노 재료로 바꿉니다.
요약 표:
| 특징 | 삽입 구조 | 박리 구조 |
|---|---|---|
| 메커니즘 | 층 사이에 삽입된 고분자 사슬 | 층이 완전히 분리되어 분산됨 |
| 에너지 요구량 | 중간 정도의 정밀도 및 제어된 교반 | 고강도 전단 또는 초음파 처리 |
| 재료 이점 | 구조적 순서 및 안정성 유지 | 최대 기계적 강도 및 차단 이점 |
| 분산 목표 | 갤러리에 균일하게 삽입 | 개별 층 박리 |
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참고문헌
- Haina, Muhammad Umer Farooq. Recent Trends in Preparation and Applications of Biodegradable Polymer Composites. DOI: 10.32604/jrm.2020.010037
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