Dispergierung und rheologische Eigenschaften von Carbon Nanotube-Suspensionen:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Herzogenrath
Shaker
2019
|
| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | Partikeltechnologie und Rohstoffinnovationen
Band 1 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 219 Seiten 83 Illustrationen 21 cm x 14.8 cm, 329 g |
| ISBN: | 9783844064445 3844064443 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG..............................................................................................................................1
2 STAND WISSENSCHAFT UND
TECHNIK......................................................................................
4
2.1 CARBON
NANOTUBES............................................................................................................4
2.1.1 AUFBAU UND STRUKTUR EINWANDIGER CARBON NANOTUBES
..........................................
6
2.1.2 DEFEKTE IM STRUKTURELLEN
AUFBAU.............................................................................8
2.1.3 AUFBAU MEHRWANDIGER CARBON
NANOTUBES...............................................................9
2.2 DISPERGIERUNG VON PARTIKELN
.........................................................................................
10
2.2.1 BENETZUNG DISPERSER SYSTEME IN
DISPERGIERPROZESSEN.........................................11
2.2.2 DES-AGGLOMERATION UND DISPERGIERMASCHINEN
....................................................
11
2.2.2.1 ZAHNKRANZDISPERGIERMASCHINEN
.....................................................................
12
2.2.2.2
ULTRASCHALLHOMOGENISATOREN...........................................................................
13
2.2.2.3
HOCHDRUCKHOMOGENISATOREN...........................................................................15
2.2.3
STABILISIERUNG..........................................................................................................
17
2.2.4 KONZEPT DES SPEZIFISCHEN ENERGIEEINTRAGS
...........................................................
19
2.3 BENETZUNGSVERHALTEN DISPERSER
SYSTEME........................................................................21
2.3.1 GRUNDLEGENDE
ASPEKTE..........................................................................................
21
2.3.2 CHARAKTERISIERUNG DES BENETZUNGSVERHALTENS DISPERSER
SYSTEME........................23
2.3.3 FREIE OBERFLAECHENENERGIE VON FESTSTOFFEN (OWRK-MODELL)
..............................
25
2.4 RHEOLOGISCHE BEGRIFFE UND
ZUSAMMENHAENGE..............................................................
27
2.4.1 STATIONAERE SCHERSTROEMUNG
......................................................................................
27
2.4.2 INSTATIONAERE
SCHERSTROEMUNG...................................................................................28
2.5 DISPERGIERUNG, BENETZUNG UND RHEOLOGIE VON CARBON NANOTUBES
............................
30
2.5.1 DISPERGIERUNG VON CARBON NANOTUBES
.................................................................
31
2.5.1.1 MECHANISCHE
DISPERGIERVERFAHREN.................................................................
32
2.5.1.2 STABILISIERUNGSMETHODEN UND DISPERGIERMITTEL
.............................................
33
2.5.1.3 CNT-DISPERGIERBARKEIT IN
FLUESSIGKEITEN........................................................35
2.5.1.4
FRAGMENTIERUNG...............................................................................................
38
2.5.1.5 CHARAKTERISIERUNG VON
CNT-SUSPENSIONEN....................................................38
2.5.2 BENETZUNG UND OBERFLAECHENENERGIE VON CARBON NANOTUBES
..............................
40
2.5.3 RHEOLOGIE VON CARBON
NANOTUBE-SUSPENSIONEN..................................................43
2.5.3.1 FLIESSEIGENSCHAFTEN IN STATIONAEREN
SCHERSTROEMUNGEN.............................. 44
2.5.3.2 SUSPENSIONSEIGENSCHAFTEN IN OSZILLATORISCHEN SCHERSTROEMUNGEN
..................
46
2.5.4 BEMERKUNGEN ZUM STAND WISSENSCHAFT UND TECHNIK
..........................................
48
3
EXPERIMENTELLES...................................................................................................................50
3.1
MATERIALIEN......................................................................................................................50
3.1.1 DISPERSE
MATERIALIEN...............................................................................................50
3.1.2 BENETZUNGS- UND DISPERGIERFLUESSIGKEITEN
.............................................................
51
3.2 ANALYTISCHE METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG DER PARTIKEL
...........................................
52
3.2.1
GASPYKNOMETRIE.....................................................................................................
53
3.2.2 THERMOGRAVIMETRISCHE ANALYSE MIT MASSENSPEKTROMETRIE-KOPPLUNG
................
53
3.2.3
ROENTGENPHOTOELEKTRONENSPEKTROSKOPIE.................................................................54
3.2.4 ELEKTRONENMIKROSKOPIE
.........................................................................................
55
3.3 TENSIOMETRIE ZUR CHARAKTERISIERUNG DES BENETZUNGSVERHALTENS
.................................
56
3.4 CHARAKTERISIERUNG VON SUSPENSIONSEIGENSCHAFTEN
.......................................................
57
3.4.1 SEDIMENTATIONSANALYSEN IM ZENTRIFUGALFELD
.........................................................
57
3.4.1.1 ORTS- UND ZEITAUFGELOESTE
SEDIMENTATIONSANALYSEN.........................................58
3.4.1.2 DIFFERENTIELLE SEDIMENTATIONSANALYSEN
.........................................................
59
3.4.2 DYNAMISCHE LICHTSTREUUNG
....................................................................................
60
3.4.3
LASERBEUGUNGSSPEKTROMETRIE.................................................................................
62
3.5 RHEOMETER UND
MESSSYSTEM..........................................................................................62
3.6 ABSATZWEISE
CNT-DISPERGIERUNG.................................................................................
64
3.7
STRAHLDISPERGIERVERFAHREN..............................................................................................65
3.8 STRAHL VERFAHREN -
DUESENGEOMETRIEN...............................................................................67
3.9 ZAHNKRANZ UND ULTRASCHALL-DISPERGIERPROZESS
............................................................
69
3.9.1
ZAHNKRANZDISPERGIERUNG.........................................................................................71
3.9.2
ULTRASCHALLDISPERGIERUNG........................................................................................73
4 CHARAKTERISIERUNG DER MATERIALIEN
.................................................................................
75
4.1 PARTIKELGROESSE UND
MORPHOLOGIE......................................................................................75
4.2 DICHTE DER
MATERIALIEN...................................................................................................
78
4.3 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER CNT-MATERIALIEN
...................................................
79
4.3.1 CHEMISCHE BESCHAFFENHEIT DER
MWNT-OBERFLAECHEN..........................................80
4.3.2 ADSORPTIV UND KOVALENT GEBUNDENE BESTANDTEILE
.................................................
83
5 BENETZUNGSVERHALTEN UND
OBERFLAECHENENERGIE...............................................................89
5.1 SORPTIONSMESSUNGEN UND
REPRODUZIERBARKEIT...............................................................89
5.2 FLUIDSORPTION UND BESTIMMUNG DER
KAPILLARKONSTANTE................................................ 90
5.3 BENETZUNGSVERHALTEN VON CARBON NANOTUBES
..............................................................
91
5.4 CNT-BENETZUNG MIT POLAREN
FLUIDEN............................................................................
94
5.5 FREIE OBERFLAECHENENERGIE VON CARBON
NANOTUBES.......................................................94
5.6 MWNT-OBERFLAECHENENERGIE UND
DISPERGIERBARKEIT....................................................98
6 CHARAKTERISIERUNG DER CARBON
NANOTUBE-DISPERGIERUNG.........................................101
6.1
DES-AGGLOMERATIONSGRAD..............................................................................................101
6.2 AGGLOMERATE UND
CNT-DIMENSIONEN.........................................................................
102
6.3 SEDIMENTATIONSVERHALTEN VON MWNTS IM
ZENTRIFUGALFELD.......................................104
6.3.1 ENTMISCHUNGSVERHALTEN DER SUSPENSIONEN
.........................................................
105
6.3.2
SEDIMENTATIONSGESCHWINDIGKEIT..........................................................................
107
6.4 DIFFERENTIELLE
SEDIMENTATIONSANALYSEN.......................................................................111
6.5 VERIFIZIERUNG: SEDIMENTATION VON
NANOSTAEBCHEN.....................................................114
6.6 DYNAMISCHE LICHTSTREUUNG -
MWNT-DIFFUSION......................................................118
6.7 PARTIKELGROESSENANALYSE VON CARBON NANOTUBES
..........................................................
120
6.8
DES-AGGLOMERATIONSGRAD.............................................................................................122
7 DISPERGIERUNG VON CARBON
NANOTUBES.........................................................................124
7.1 STROEMUNGSINDUZIERTE DESINTEGRATION MITTELS
STRAHLVERFAHREN....................................124
7.1.1 ENTWICKLUNG DER
PARTIKELGROESSENVERTEILUNG........................................................
124
7.1.2
CNT-VEREINZELUNG...............................................................................................128
7.1.3 V ERIFIZIERUNG DER CNT
-DESINTEGRATION...............................................................130
7.1.4 EFFEKT DER WIRKSAMEN DRUCKDIFFERENZ UND DES DUESENDURCHMESSERS
.................
133
7.1.5 EFFEKT DES CNT-ANTEILS
.......................................................................................
137
7.1.6 DISPERGIERVERHALTEN FUNKTIONALISIERTER CARBON
NANOTUBES..................................138
7.2 BEANSPRUCHUNG IM TURBULENTEN SCHERFELD UND DURCH KAVITATION
..............................
141
7.3 MECHANISMEN UND KINETIK DER CNT-DISPERGIERUNG
..................................................
144
7.3.1
AGGLOMERATFRAGMENTIERUNG.................................................................................
144
7.3.2 MECHANISMEN DER
CNT-VEREINZELUNG.................................................................145
7.3.3 KINETIK DER CNT
-DISPERGIERUNG..........................................................................
147
8 RHEOLOGISCHES VERHALTEN VON CARBON NANOTUBE-SUSPENSIONEN
..............................
151
8.1 RHEOLOGISCHES VERHALTEN IN STATIONAEREN SCHERSTROEMUNGEN
.......................................
151
8.1.1 ZAHNKRANZ- UND ULTRASCHALLDISPERGIERUNG
..........................................................
155
8.1.2 KONZENTRATIONSABHAENGIGKEIT DES FLIESS
VERHALTENS............................................... 157
8.1.3 EFFEKT DER
FUNKTIONALISIERUNG..............................................................................159
8.1.4 FLIESSEIGENSCHAFTEN VON VERGLEICHSMATERIALIEN
..................................................
160
8.1.5 EFFEKT DER AGGLOMERATGROESSE UND CNT-VEREINZELUNG
........................................
162
8.2 RHEOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN IN INSTATIONAEREN SCHERSTROEMUNGEN
.............................
165
8.2.1 LINEAR-VISKOELASTISCHER BEREICH
..........................................................................
168
8.2.2 ELASTISCHE UND VISKOSE SUSPENSIONSEIGENSCHAFTEN
.............................................
169
8.2.2.1 EFFEKT DER AGGLOMERATGROESSE UND
CNT-VEREINZELUNG................................172
8.2.2.2 EINFLUSS DES PARTIKELANTEILS
..........................................................................
173
9
ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................................176
10
NOMENKLATUR......................................................................................................................
180
11
LITERATURVERZEICHNIS..........................................................................................................
186
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