Электроды для сварки угольные: для чего используются, как ими правильно варить, плюсы и минусы — Мастер на все ручки: Блог домашнего сварщика

Содержание

технология, особенности, как выполнить своими руками

Технология сварки угольными электродами встречается достаточно редко. Это связано с узкой спецификацией угольного присадочного материала. Из-за своей структуры он не плавится под воздействием высоких температур.

Это ограничивает его применение сваркой цветных металлов и чугуна. Однако помимо короткого списка сварочных работ, угольный присадочный материал можно использовать для другого типа обработки – строжки.

Строжкой называется методика разрезания металлических поверхностей. При этой методике проводится резка на частичной глубине полотна детали.

Эта статья детально рассмотрит оба вида обработки металла с помощью угольных электродов: сварку и строжку.

Содержание статьиПоказать

Общая информация о сварке угольными электродами

Этот тип сварки используется достаточно редко. Структура основы материала не подходит для сваривания большинства металлов. Однако есть сплавы, в работе с которыми он проявляет себя хорошо.

Это цветные металлы, низкоуглеродистая сталь или чугун, толщина которого не превышает 3 мм. А также при спайке проводов из меди.

Ключевой показатель этого материала заключается в том, при воздействии высоких температур он не плавится. Происходит лишь плавка и испарение медного покрытия поверхности присадочного материала.

Из-за такой структуры смешения присадочного материала с металлом детали не происходит. Это дает минимальны расход стержня, а для сварщиков, работавших с плавящимся типом – непривычные характеристики процесса.

Сваривание металлических поверхностей при применении неплавящихся присадочных материалов происходит смешением металла самих деталей. Под воздействием высоких температур края детали расплавляются.

Расплавленный металл заполняет сварочный стык, формируя полотно шва.

В случае, если размер зазора между деталями не позволяет формировать надежный шов только за счет смешения основных металлов, для соединения используется присадочная проволока.

Описание технологии

В начале работы (как перед сваркой, так и перед строжкой) всегда проводится подготовка. Она включает в себя зачистку сварочной зоны поверхности детали. Зачистка проводится наждачной бумагой, шлифовальной машинкой или напильником.

Убираются все очаги коррозий, включения чужеродных материалов, загрязнения, неровности. После этого поверхность обрабатывается обезжиривающей жидкостью. От качества зачистки будет зависеть качество сварочного соединения.

Уровень силы тока выставляется в зависимости от диаметра электрода. При размере в 4 мм сила тока должна достигать 150-200 Ампер. Если размер стержня больше – сила тока увеличивается, если меньше – уменьшается.

Для стабильности работы дуги стоит настраивать постоянный тип тока. Полярность устанавливается отрицательная. Это также понизит расход материала.

Для улучшения плотности шва и стабилизации дуги при строжке и сварке применяется флюс. Они существуют нескольких типов: порошок, паста, жидкость. Использовать можно любой, однако для применения в домашних условиях больше подходит форма пасты или жидкости.

Для лучшего эффекта флюс должен включать в себя ионизирующие вещества. Сам флюс наносится на сварочную поверхность и распределяется тонким равномерным слоем.

Далее присадочный элемент вставляется в держак, разжигается дуга и формируется сварочная ванна. Поджиг дуги производится постукиванием (чирканьем) кончика рабочего элемента по металлической поверхности.

Во время работы видимая часть присадочного элемента не должна превышать 7 см. Продвижение вдоль стыка должно быть равномерным, с учетом плавления кромок и формирования соединения.

Сваривание деталей, а также строжка угольным электродом применимо в домашних условиях, однако для этого нужно использовать аппаратуру заводского производства. Самодельные агрегаты для такой сварки не подойдут ввиду отсутствия возможности настройки силы тока.

Общая информация о строжке угольными электродами

Такой тип строжки также называется воздушно-дуговым. Эта методика основана на применении сжатого воздуха для разрезания детали.

Воздействие сварочного тока расплавляет тело детали. А разрез производится направленной параллельно струей сжатого воздуха.

В отличие от сварки, строжка угольными электродами применяется для обработки любых типов металлов. Но чаще всего эта методика используется, чтобы разрезать нержавеющую сталь, чугун, никель, алюминий либо медь.

Описание технологии

Воздушно-дуговая резка применима в домашних условиях. Однако, как и при других обработках, при резке важно соблюдать безопасность.

Перед тем, как приступать к работе по сварке и строжке, проводится проверка исправности оборудования. А также подготовка металла – зачистка и обезжиривание. После этого проводится настройка режима сварки, выставляются параметры силы тока.

Не стоит настраивать высокие показатели этого параметра. Завышенная сила тока быстро испарит медное покрытие присадочного материала. Это повлияет на качество и равномерность расплавки тела детали.

Помимо сварочного оборудования проводится подготовка баллона со сжатым воздухом. Он не должен иметь повреждения и вмятины.

Удостоверившись в исправности баллона, проводится настройка давления. Для воздушно-дуговой строжки достаточно четыре-шесть бар.

Присадочный элемент вставляется в держак так, чтобы видимая часть не превышала длину в 10 см. Подается воздух, поджигается дуга.

После формирования сварочной ванны сжатый воздух направляется в рабочую зону. Обе части обработки должны проводиться равномерно.

Заключение

Сварка и строжка угольными электродами применяется редко, но обработать этими методиками металл можно. Это достаточно сложная задача.

Однако умение работать с таким типом присадочного материала поможет в обучении другим, более простым методикам.

Сварка и строжка угольным электродом в домашних условиях

Время чтения: ≈5 минут

Сварка угольными электродами — редко применяющаяся технология. Все дело в узкой сфере применения. Угольный электрод не плавится во время сварки, поэтому его можно использовать только при работе с цветными металлами или чугуном. Но это не значит, что угольные электроды не нужно рассматривать.

Ведь с их помощью можно выполнить строжку. Строжка — это метод разрезания металлов, когда резка осуществляется не на всей глубине детали. В этой статье мы напомним вам, как варить металл угольным электродом и расскажем, как с его помощью выполнить строжку.

Содержание статьи

Сварка угольным электродом

Как мы уже писали выше, сварка угольным стержнем применяется редко. Но она хорошо зарекомендовала себя при работе с цветными металлами, низкоуглеродистой сталью и чугуном толщиной до 3 миллиметров. Также угольные электроды иногда используются для пайки медных проводов.

Учитывайте, что угольный электрод является неплавящимся. Т.е., во время сварки он сам не плавится и не смешивается с основным металлом. У него есть медное покрытие, которое лишь немного испаряется в процессе работы. Поэтому сам стержень практически не меняется в размерах. Ведь расход очень незначительный.

За счет чего образуется шов? За счет самого металла, с которым вы работаете. Кромки плавятся под воздействием дуги и заполняют стык между двумя деталями. Иногда можно использовать присадочную проволоку, если зазор слишком большой.

Технология

Подготовьте металл к сварке. Зачистите все поверхности, при необходимости отшлифуйте. Затем настройте силу тока. Сила тока зависит от диметра электрода. Для электрода диаметром 4 миллиметра оптимальная сила тока — 150-200А. Увеличивайте силу тока, если используете электроды большего диаметра. Также рекомендуем установить прямой ток и прямую полярность. Так дуга будет гореть стабильнее, а электрод будет расходоваться еще экономнее.

Чтобы улучшить качество шва и стабилизировать дугу можно использовать флюсы. Как пастообразные, так и порошковые. В их составе должны быть ионизирующиеся вещества. Нанесите флюс на кромки и равномерно распределите.

Вставьте электрод в держак и зажгите дугу. Это можно сделать, постучав стержнем о кромки. Затем сформируйте сварочную ванну. Видимая часть электрода должна составлять не более 7 сантиметров. Ведите дугу равномерно, следите за плавлением металла и формированием шва.

Читайте также: Угольный электрод

Возможна ли сварка угольным электродом в домашних условиях? В целом, да. Но у вас не получится использовать самодельный аппарат для сварки. Ведь сварочник для работы с угольными электродами должен обладать большим диапазоном настройки тока. А самодельные аппараты зачастую имеют более простой функционал.

Строжка угольным электродом

Строжка с применением угольного электрода (она же воздушно-дуговая строжка) — метод резки металла, суть которого заключается в применении сжатого воздуха. Электрическая дуга плавит металл, а струя сжатого воздуха, направленная в сварочную зону, выдувает его. Так образуется рез.

Читайте также: Электроды для резки металла

Строжка угольным электродомможет применяться для реза любых металлов. Но зачастую такую технологию применяют для резки нержавейки, чугуна, никеля, алюминия и меди.

Технология

Далее мы расскажем о технологии выполнения воздушно-дуговой резки. Вы можете попробовать выполнить такую резку в домашних условиях. Но не забывайте соблюдать технику безопасности.

Итак, перед началом работ проверьте сварочное оборудование, убедитесь в его исправности. Не забывайте о подготовке металла. Зачистите поверхность, на ней не должно быть грязи или следов масла. Затем настройте режим сварки, а именно силу тока. Не устанавливайте слишком большую силу тока, поскольку медное покрытие электрода быстро испарится, и вы не сможете равномерно расплавить металл.

Также подготовьте баллон со сжатых воздухом. Настройте его давление. Мы рекомендуем давление в 4-6 бар. Вставьте угольный стержень в держак. Его выступающая часть должна составлять не менее 10 сантиметров. Затем откройте подачу сжатого воздуха и зажгите дугу. Это можно сделать методом постукивания электродом о поверхность металла. Как только вы зажжете дугу и сформируете сварочную ванну, направьте сжатый воздух в зону сварки. Следите, чтобы плавление металла и его выдувание было равномерным.

Вместо заключения

Строжка угольным электродом или сварка с его помощью — дело непростое и редко применимое, но все же заслуживающее внимания. Вероятно, вы не будете использовать эту технологию повсеместно, но обучившись сможете лучше выполнять всю остальную работу. Ведь при сварке или строжке угольным электродом необходимо учитывать множество нюансов. Так что эти знания могут пригодиться вам и при выполнении любых других сварочных работ.

[Всего: 1 Средний: 5/5]

Угольный электрод для сварки медных проводов

Не следует путать расходные материалы для сварки угольного и графитового типа, так как они серьезно отличаются друг от друга по составу обмазки, сфере применения. Сварку угольной продукцией используют не только для соединения различных элементов, выполненных из меди, но и для подготовки отверстий, наплавки металла и ряда других технологических процессов. Эти расходные материалы отличаются универсальностью использования.

С какими металлами используются электроды угольного типа?

Профессиональные сварщики говорят, что угольные расходники разрешается использовать не только с медью, но и с рядом других изделий.

Сталь различных сортов, в том числе нержавеющая, низколегированная, с незначительным содержанием углерода и так далее.
Сплавы тяжелого и легкого типа, например бронза, чугун и некоторые другие, однако в этом случае кончик электрода нужно будет заточить под углом 65 градусов.
Различные цветные металлы, причем в этом случае получается довольно прочное соединение, гораздо лучше по сравнению с обыкновенной пайкой, к тому же сварочные работы занимают значительно меньше времени.

Сварка угольным электродом подразумевает использование переменного тока в наиболее редких случаях, в основном в промышленных условиях. Это связано с тем, что при такой подаче электричества дуга получается крайне нестабильной, соответственно, данный момент будет сильно сказываться на качестве сварных соединений. Избавиться от такого недостатка не представляется возможным — только в промышленных условиях, там применяют специальные соленоиды повышенной мощности, которые будут формировать сильное магнитное поле.

Когда производится ручная сварка за счет данных расходников, иногда можно добиться стабильности дуги за счет нанесения вдоль линии формируемого сварного соединения флюса или паст.

При работе с угольными электродами нужно пользоваться устройствами постоянного тока, подключенными по прямой полярности, причем не придется использовать чересчур большую силу тока — достаточно всего лишь порядка 5 А, чтобы длина дуги составляла около 5 см.
Обратную полярность применять не рекомендуется, так как это вызывает перегрев расходного материала, который станет сильно выгорать, из-за чего качество работы будет значительно ниже, так как острый кончик стержня начнет затупляться, длина дуги получится не слишком большой — порядка 1.5 см, в металл будет попадать чрезмерное количество углерода.
Особенности проведения сварных работ
Угольные расходники для сварки медных проводов можно вести по одному из двух ключевых методов:
правый, когда электрод начинают проводить слева направо, а присадочный материал перемещается сразу же за ним;
левый — в этом случае электрод движется в обратном направлении, причем присадка перемещается перед ним.
Стоит отметить, что правый метод соединения медных проводов при помощи угольного электрода является наиболее эффективным в области применения тепловой энергии, которая будет подаваться в район сварки. Этой технологией удобно пользоваться, если требуется соединить между собой провода с крупным сечением, к тому же скорость выполнения работ будет значительно выше — примерно на 25 %. Однако на практике чаще всего используют вторую технологию, так как она позволяет получить более качественный шов.

Есть еще ряд немаловажных особенностей, связанных с применением угольных расходных материалов для сварки.
Дуга весьма чувствительна по отношению к воздействиям разного рода: к ветру, газам разной природы, магнитному полю и так далее. В связи с этим опытные сварщики рекомендуют пользоваться данными материалами исключительно в закрытых помещениях, где воздействие внешних факторов сведено к минимуму.
Коэффициент полезного действия в этом случае значительно ниже по сравнению с электродами, сделанными из обыкновенного металла с нанесенной обмазкой.
Плавку при помощи угольных расходников осуществить не удастся. Это связано с тем, что температуры плавления и кипения угольного электрода находятся примерно на одинаковом уровне — 3 800 и 4 200 градусов соответственно.
Угольными расходниками зачастую сваривают шины из медных проводов, расположенные в трансформаторных будках. При этом, как выясняется на практике, использование других технологий не слишком эффективно. В домашних условиях данными электродами пользуются для того, чтобы качественно и точно разрезать металл.
Обычно материал самого электрода тратится на испарение, которое происходит при соединении с кислородом воздуха. Среднее напряжение, подающееся на электрическую дугу, составляет не больше 35 В. В связи с тем, что максимальная величина дуги составляет 5 см, ее незначительные изменения в плане длины не будут оказывать существенного влияния на качество формируемого соединения.

Электрический ток подается на электрод при помощи так называемого скользящего контакта, то есть сам электрод идет по оси соленоида, который формирует магнитное поле, находящееся в параллельной плоскости к оси электрода. Это поле снижает диаметр дуги и увеличивает ее температуру, не допускает отклонений.
Чтобы защитить расплавленные элементы проводов от непосредственного контакта с кислородом воздуха и образования оксида меди (он не позволяет сформировать качественное соединение), берут различные флюсы, выполняемые в форме бумажного шнура, который пропитывается солевыми растворами различных типов.
Может использоваться и автоматическая технология, когда флюс постоянно подается в зону сварки. Не слишком давно была разработана технология сварки угольным электродом, когда сварная ванна помещается в среду из углекислого газа. Так соединение получается более качественным и надежным, к тому же в процессе применения такого метода не возникает большого количества отходов.
Сварка медных проводов графитовым электродом
Сварка — это самая надежная методика соединения медных проводов, благодаря которой эксплуатация изделий возможна не один десяток лет. Для быстрого и качественного соединения применяются медные электроды, предназначенные для сварки, специальные трансформаторы, спецификой работы которых является непостоянность их нагрузки. Такой инструмент вполне можно изготовить в бытовых условиях. При этом сварочные работы может выполнять даже еще недостаточно опытный сварщик.
Какие электроды можно использовать для соединения кабеля из меди
Для соединения проводов из меди, как правило, подходят не все электроды. В данном случае используются угольные, графитовые электроды. В бытовых условиях при выполнении сварочных работ своими руками в качестве таких электродов вполне могут быть:
щетки коллекторных двигателей;
стержни батареек;
прочие похожие инструменты, сделанные из графита.
Графитовые стержни — прекрасная альтернатива заводским электродам, но они не имеют омеднения, поэтому при их использовании нужно усовершенствовать держатель проводников.
Чтобы немного подкорректировать держатель под стержни из графита, нужно приспособить для соединения массы аналогичный «крокодил», который используется под электроды. Они будут более компактными, чем заводские, соответственно, в электрощитах работать намного комфортней. Нужно также не забыть про дополнительную изоляцию самих ручек.

Угольные, графитные электроды имеют общее сходство: их температура плавления намного выше температуры плавления чистой меди в четыре раза, в результате чего расход электродов достаточно небольшой.
Необходимо обратить внимание! Электроды для сварки медных проводов нагреваются до максимальных температур мгновенно, в результате чего существует риск перегревания соединяемого материала, а это может способствовать повреждению изоляции медного кабеля.
Сварщик должен учитывать эти моменты в процессе выполнения работ с электрической проводкой.
Чем отличаются между собой графитные, угольные электроды
Несмотря на сходство данных инструментов, их некоторые характеристики немного отличаются:
Стоимость. Графитовые электроды дешевле.
Цвет. Электроды из графита имеют темно-серый цвет, металлический отблеск, а угольные абсолютно черного цвета.
Стержень из угля формирует дугу достаточно большой температуры, поэтому с таким инструментом должен работать уже опытный сварщик, чтобы не допустить разрушения кабеля. Но, есть и положительная сторона — высокая температура достигается при низком токе, поэтому угольные электроды можно использовать для маломощных сварочных трансформаторов.
Графитовые стержни больше подходят для сварки инверторного типа с регуляторами тока. Они идеальны для начинающих сварщиков, любителей. При использовании данного инструмента сварные шва лучшего качества, чем выполненные угольными электродами.
Технология сварки
Чтобы не допустить оплавления изоляции медного кабеля, нужно к основанию скрутки подсоединить металлический радиатор. Отведение лишней тепловой энергии от скрутки будет осуществлять зажим с плоскостью большей площади, за счет которой и происходит тепловой обмен.
Сварка медных электродов предполагает предварительную подготовку:
Провода необходимо зачистить — снять оболочку, изоляционный слой. При этом длина оголенных проводов должна получиться не меньше 10 см, в результате сама скрутка будет не меньше 5 см.
При скрутке оголенных проводов нужно добиваться максимальной плотности их соприкосновения. Торцы должны в итоге находиться на одинаковом уровне, чтобы случайно один из проводов не оказался вне соединения. Если нужно, конец скрутки можно откусить плоскогубцами.
К скрутке возле радиатора подсоединяется зажим-масса, к окончаниям свариваемых проводов подносится электрод. Для контактной сварки период контакта должен составлять не более двух секунд. В результате такой пайки на скрутке формируется небольшой наплыв, имеющий сферическую форму. Аналогично соединяются следующие скрутки.

Одним из самых надежных способов соединения проводов из меди считается ручная дуговая сварка медными электродами, предназначенными для сварки. Главное преимущество этой технологии — максимальное приближение значения сопротивления на участке соединения к сопротивлению свариваемого материала. Благодаря отсутствию коррозии соединение получается высочайшего качества, с достаточно продолжительным эксплуатационным периодом.
Как выполнить сварку и строжку угольными электродами в домашних условиях самому
На сварочном оборудовании, кроме привычного наплавления поверхности и сваривания деталей, производятся и операции их разъединения. Одна из них – строжка металла. Это снятие полосы на поверхности детали, создание канавки или удаление дефектного шва. Технология аналогична резке и применяется на том же оборудовании. Используют строжку, в основном, в металлургии и при ремонте сварных конструкций.
Блок: 1/4 | Кол-во символов: 396
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/strozhka-metalla.html
Общая информация о сварке угольными электродами
Этот тип сварки используется достаточно редко. Структура основы материала не подходит для сваривания большинства металлов. Однако есть сплавы, в работе с которыми он проявляет себя хорошо.
Это цветные металлы, низкоуглеродистая сталь или чугун, толщина которого не превышает 3 мм. А также при спайке проводов из меди.
Ключевой показатель этого материала заключается в том, при воздействии высоких температур он не плавится. Происходит лишь плавка и испарение медного покрытия поверхности присадочного материала.
Из-за такой структуры смешения присадочного материала с металлом детали не происходит. Это дает минимальны расход стержня, а для сварщиков, работавших с плавящимся типом – непривычные характеристики процесса.
Сваривание металлических поверхностей при применении неплавящихся присадочных материалов происходит смешением металла самих деталей. Под воздействием высоких температур края детали расплавляются.
Расплавленный металл заполняет сварочный стык, формируя полотно шва.
В случае, если размер зазора между деталями не позволяет формировать надежный шов только за счет смешения основных металлов, для соединения используется присадочная проволока.
Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1211
Источник: https://prosvarku.info/elektrody/svarka-i-strozhka-ugolnym-ehlektrodom
Что такое строжка металла
Автогенная резка металла применялась давно для раскроя листового металла и удаления отдельных фрагментов конструкций. При воздушнодуговой строжке снимается полоса металла не на всю толщину детали, а только на заданную глубину.
Существуют различные способы строжки:
газокислородная;
плазменная;
электродуговая.
Во всех случаях применяется мощное сварочное оборудование и осуществляется подача газа или воздуха под большим давлением. Расплавленный металл выдувается с поверхности детали, образуя занижения.
Блок: 2/4 | Кол-во символов: 524
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/strozhka-metalla.html
Описание технологии
В начале работы (как перед сваркой, так и перед строжкой) всегда проводится подготовка. Она включает в себя зачистку сварочной зоны поверхности детали. Зачистка проводится наждачной бумагой, шлифовальной машинкой или напильником.
Убираются все очаги коррозий, включения чужеродных материалов, загрязнения, неровности. После этого поверхность обрабатывается обезжиривающей жидкостью. От качества зачистки будет зависеть качество сварочного соединения.
Уровень силы тока выставляется в зависимости от диаметра электрода. При размере в 4 мм сила тока должна достигать 150-200 Ампер. Если размер стержня больше – сила тока увеличивается, если меньше – уменьшается.
Для стабильности работы дуги стоит настраивать постоянный тип тока. Полярность устанавливается отрицательная. Это также понизит расход материала.
Для улучшения плотности шва и стабилизации дуги при строжке и сварке применяется флюс. Они существуют нескольких типов: порошок, паста, жидкость. Использовать можно любой, однако для применения в домашних условиях больше подходит форма пасты или жидкости.
Для лучшего эффекта флюс должен включать в себя ионизирующие вещества. Сам флюс наносится на сварочную поверхность и распределяется тонким равномерным слоем.
Далее присадочный элемент вставляется в держак, разжигается дуга и формируется сварочная ванна. Поджиг дуги производится постукиванием (чирканьем) кончика рабочего элемента по металлической поверхности.
Во время работы видимая часть присадочного элемента не должна превышать 7 см. Продвижение вдоль стыка должно быть равномерным, с учетом плавления кромок и формирования соединения.
Сваривание деталей, а также строжка угольным электродом применимо в домашних условиях, однако для этого нужно использовать аппаратуру заводского производства. Самодельные агрегаты для такой сварки не подойдут ввиду отсутствия возможности настройки силы тока.
Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1884
Источник: https://prosvarku.info/elektrody/svarka-i-strozhka-ugolnym-ehlektrodom
Описание процесса и его назначение
Технология строжки заключается в выдувании расплавленного металла струей сжатого воздуха. Ее применяют для удаления части металла с поверхности целиком или полосами, в том числе:
для удаления фрагментов в сварных конструкциях;
создания канавок и занижений в толстостенных деталях;
вырезания дефектов;
выборки некачественных швов.
При строжке угольным электродом используют его способность расплавлять дугой металл. При этом сам графит практически не горит, только возле дуги оплавляется медная обмазка. Держак специальной конструкции, строгач, рядом с зажимом имеет отверстия для выхода газа. Кроме силового кабеля, к нему подключается шланг для сжатого воздуха, углекислого газа или аргона. Воздух нагнетается компрессором, газ подается из баллона.
Электрическая дуга нагревает и расплавляет металл, воздух сильной струей выдувает его. На месте сварной ванны образуется выемка в металле. Электродуговая строжка применяется для создания канавок и пазов в деталях, удаления бракованного шва.
При плазменной строжке газ используется одновременно для расплавления металла и его выдувания. Плазменная дуга моментально нагревает металл до температуры плавления и выше. Он буквально испаряется с зоны строжки и резки.
Плазменная строжка самая производительная из всех остальных видов поверхностной обработки деталей. За один проход резака выбирается полоса до 5 мм глубиной и 8 мм шириной.
Недостаток такой обработки – в выделении большого количества вредных газов. Работа оборудования сопровождается сильным шумом.
Классический способ ремонта сварных конструкций и разделывания дефектов заключается в газокислородной резке. Самый старый и производительный способ основан на принципе нагрева с помощью газовой горелки. При сварке добавляется присадочная проволока, которая плавится вместе с кромками. Для строжки и резки достаточно сильного нагрева стали, чтобы она начала окисляться. Жидкий, расплавленный металл выдувается вместе с газом.
Газокислородная резка применяется для раскроя толстого металла. Она прожигает лист толщиной 100–120 мм за считаные секунды и продолжает без остановки резать его по заданному контуру. При ручной строжке за один проход выбирается полоса в 80 мм. Специальные автоматы могут удалять сразу за один проход полосу в 300 мм на одном резаке. В массовом производстве используют мощное оборудование с несколькими горелками. Предел по ширине снятия металла может достигать 3000 мм. Максимальная глубина ограничена 15 мм.
С развитием электродуговой и плазменной сварки газокислородная резка применяется для удаления с литья прибылей, накопителей. Строжкой вымывают трещины, раковины, наплывы.
При строжке дефектов металла в отливках пламя газовой горелки используется и как контрольный инструмент для высвечивания и устранения трещин и раковин. В струе горящего газа края трещин нагреваются быстрее основного тела детали и светятся узкими полосками оранжевым и желтым цветом.
В начале газовой строжки начальную точку на детали нагревают до красного цвета. При этом мундштук должен располагаться под углом до 70⁰, ядро пламени должно касаться поверхности детали. После прогрева поверхности листа мундштук поднимается на 15 мм, и после пуска кислорода угол наклона уменьшается в зависимости от глубины строжки. Глубину канавки увеличивают также повышением давления кислорода.
При массовом производстве машин газокислородным методом делают черновую выборку пазов и канавок в крупных деталях под дальнейшую обработку резанием. Работают, в основном, низколегированными сталями. Углеродистые и высоколегированные стали после газокислородной строжки требуют термической обработки для снятия напряжений от местного нагрева.
Все виды строжки можно производить в любом положении детали. Следует только соблюдать особую осторожность при работе с потолком, чтобы расплавленный металл не капал на сварщика.
Теплопроводность углеродистых и легированных сталей ниже простых. При нагревании и резком охлаждении они подкаливаются с изменением кристаллической решетки. При этом возникают внутренние напряжения, которые могут привести к разрушению детали. Необходимо делать нормализацию или отжиг, чтобы выровнять структуру, снять напряжения.
Блок: 3/4 | Кол-во символов: 4162
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/strozhka-metalla.html
Общая информация о строжке угольными электродами
Такой тип строжки также называется воздушно-дуговым. Эта методика основана на применении сжатого воздуха для разрезания детали.
Воздействие сварочного тока расплавляет тело детали. А разрез производится направленной параллельно струей сжатого воздуха.
В отличие от сварки, строжка угольными электродами применяется для обработки любых типов металлов. Но чаще всего эта методика используется, чтобы разрезать нержавеющую сталь, чугун, никель, алюминий либо медь.
Блок: 4/6 | Кол-во символов: 512
Источник: https://prosvarku.info/elektrody/svarka-i-strozhka-ugolnym-ehlektrodom
Оборудование и инструменты
Для строжки металла применяют обычное сварочное оборудование, только мощное, которое сможет обеспечить быстрое расплавление материала. Сила тока, применяемая для строжки, – от 300 А. Компрессор должен обеспечивать давление до 10 Бар.
Кроме угольных электродов 15×25 с медным покрытием, применяются ОЗР-1 для строжки и резки медных сплавов, чугуна. Для сталей – электроды марок АНР-2, АНР-2М.
Аппараты для плазменной резки делятся на группы по мощности и производительности:
воздушно-плазменные ручные;
портальные;
переносные для работы на выезде.
Ручные аппараты могут использоваться в домашних условиях и небольших мастерских. Остальное оборудование – для промышленной резки в стационарных и полевых условиях.
Строжка, особенно электродами и специальным резаком, доступна для применения ее дома при ремонте различных механизмов и трубопроводов. Используется она, в основном, для разделки сварных швов или литейных заготовок на металлургических предприятиях и при ремонте металлоконструкций.
Остались вопросы? Обязательно задайте их в комментариях к статье!
Поиск записей с помощью фильтра:
Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1108
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/strozhka-metalla.html
Описание технологии
Воздушно-дуговая резка применима в домашних условиях. Однако, как и при других обработках, при резке важно соблюдать безопасность.
Перед тем, как приступать к работе по сварке и строжке, проводится проверка исправности оборудования. А также подготовка металла – зачистка и обезжиривание. После этого проводится настройка режима сварки, выставляются параметры силы тока.
Не стоит настраивать высокие показатели этого параметра. Завышенная сила тока быстро испарит медное покрытие присадочного материала. Это повлияет на качество и равномерность расплавки тела детали.
Помимо сварочного оборудования проводится подготовка баллона со сжатым воздухом. Он не должен иметь повреждения и вмятины.
Удостоверившись в исправности баллона, проводится настройка давления. Для воздушно-дуговой строжки достаточно четыре-шесть бар.
Присадочный элемент вставляется в держак так, чтобы видимая часть не превышала длину в 10 см. Подается воздух, поджигается дуга.
После формирования сварочной ванны сжатый воздух направляется в рабочую зону. Обе части обработки должны проводиться равномерно.
Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1097
Источник: https://prosvarku.info/elektrody/svarka-i-strozhka-ugolnym-ehlektrodom
Работа с алюминием
Угольными электродами соединяют даже алюминиевые изделия, которые традиционно считаются сложными для сваривания. Алюминий обладает малой плотностью, значительной теплопроводностью и стойкостью к коррозии.
Плавится этот металл при температуре 660 °C, к тому же он достаточно хорошо сочетается с кислородом, из-за чего покрывается плёнкой окиси алюминия (химическая формула – Al2O3).
Наличие такой плёнки, а также лёгкость образования трещинок и пор в металле шва – главные трудности, с которыми сталкиваются при сварке алюминия. Но применение угольных электродов позволяет справляться с ними.
В частности, именно такой способ используют для соединения алюминиевых шин в цехах электролиза. Сваривают шины традиционно встык на подкладке из графита или алюминия.
По бокам шин монтируют графитовые пластины с вырезами напротив шва. Данные вырезы дают возможность вывести конечную и начальную точку шва за границы рабочего сечения.
При сварке алюминиевых поверхностей угольной дуговой сваркой присадочным материалом служит проволока или пруток из того же металла. Для того чтобы окисная плёнка не мешала и не повлияла на результат, на кромки шва добавляют флюс марки АФ-4А, который представляет собой однородный мелкодисперсный порошок белого цвета.
Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1264
Источник: https://svaring.com/welding/vidy/svarka-ugolnym-elektrodom
Заключение
Сварка и строжка угольными электродами применяется редко, но обработать этими методиками металл можно. Это достаточно сложная задача.
Однако умение работать с таким типом присадочного материала поможет в обучении другим, более простым методикам.
Блок: 6/6 | Кол-во символов: 257
Источник: https://prosvarku.info/elektrody/svarka-i-strozhka-ugolnym-ehlektrodom
Кол-во блоков: 13 | Общее кол-во символов: 16724
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:
https://prosvarku.info/elektrody/svarka-i-strozhka-ugolnym-ehlektrodom: использовано 5 блоков из 6, кол-во символов 4961 (30%)
https://svaring.com/welding/vidy/svarka-ugolnym-elektrodom: использовано 4 блоков из 5, кол-во символов 5573 (33%)
https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/strozhka-metalla.html: использовано 4 блоков из 4, кол-во символов 6190 (37%)

Графитовые и угольные электроды для сварки медных проводов
Все чаще монтаж электропроводки не обходится без угольного электрода для сварки медных проводов. Такой способ – альтернатива спаиванию медных скруток, для которого необходимо использование флюса и припоя. Как и у пайки, задача сварки заключается в обеспечении надежного контакта между проводами, которого невозможно добиться их обычным скручиванием, ведь на медной поверхности со временем обязательно появится пленка окисления. Правда, после сваривания неразъемное соединение скрутки получается не по всей ее поверхности, как при спаивании, а только на кончике, который оплавляется в течение 1-2 секунд, однако и такой контакт предотвращает перегрев кабелей при повышении нагрузки.
Благодаря своим техническим характеристикам графитовые электроды медленнее расходуются, легко режутся, не растрескиваются при сварке.
Как правило, сварка проводов ведется в распределительных коробках. Расположены они довольно высоко, поэтому для работы нужно использовать переносное сварочное оборудование. Существуют промышленные аппараты для этой цели, использование которых целесообразно на профессиональном уровне. Можно изготовить самодельный сварочный трансформатор, однако для сварки отлично подходят инверторные аппараты, которые сегодня есть у многих. Они мобильны и к тому же обладают возможностью настройки нужного тока сварки.
Виды электродов для сварки медных проводов
Классификация электродов для сварки.
Сварка меди должна осуществляться специализированными электродами. Об угольном уже упоминалось. Кроме него, существуют графитовые электроды. Нужно сказать, что в этом качестве могут выступать угольные щетки коллекторных двигателей, стержни элементов питания и подобные им изделия. Они полноценно заменяют электроды из магазина, разве что на них нет омеднения, но для этих приспособлений придется сконструировать более удобные держатели. Самодельные зажимы типа «крокодил» и для электрода, и для подключения массы не будут так громоздки, как штатные, поэтому ими гораздо легче пользоваться при работе в распределительных коробках. Конечно же, необходимо позаботиться и о надежной изоляции их ручек.
Угольные и графитовые электроды обладают сходством в главном: и у тех, и у других температура плавления более чем в 3 раза превышает температуру плавления меди. Благодаря этому обстоятельству их расход при монтаже электропроводки крайне низок. В то же время электроды нагреваются до высоких температур практически мгновенно, поэтому существует опасность перегрева свариваемого материала, что может привести к нарушению изоляции в кабелях. Все эти факторы необходимо учитывать сварщику, чтобы быть достаточно расторопным при выполнении работы, ведь нескольких мгновений хватит и для того, чтобы надежно скрепить скрутку, и для того, чтобы привести в негодность часть проводки.
Вернуться к оглавлению
Различия угольных и графитовых электродов
Сварка угольным электродом с подачей присадочного металла в дугу: а — «левый» способ; б — «правый» способ.
Несмотря на схожесть угольных и графитовых стержней в области применения, характеристики их несколько различаются:
Первое различие – цена. Графитовые изделия более доступны.
Если стержни из угля абсолютно черные, то электроды из графита обладают темно-серым цветом с металлическим отливом.
Сварка угольным электродом требует от сварщика определенного опыта, так как этот стержень создает дугу очень высокой температуры, которая может стать причиной разрушения скрутки. В то же время высокие температурные значения достигаются при минимальном токе, поэтому электроды из угля пригодятся обладателям слабых трансформаторных устройств.
Владельцам инверторных аппаратов, оснащенных регуляторами силы тока, лучше использовать графитовые стержни. Они менее требовательны к квалификации мастера. Кроме того, сварное соединение после их использования отличается лучшим качеством, большей прочностью, повышенной сопротивляемостью к окислению, нежели после сварки углем.
Вернуться к оглавлению
Регулирование тока сварки
Что касается регулировки силы тока, то сварка проводов осуществляется в диапазоне от 30 до 120 А (в этих пределах работают практически все инверторные сварочные аппараты). В любом случае точный ток сварки придется подбирать опытным путем, так как:
Технология сварки медных скруток угольным электродом.
Каждому инвертору присущи свои особенности.
Напряжение сети может отличаться от 220 В.
Химический состав медных проводов разных производителей может отличаться.
К тому же сварщику не помешает потренироваться, чтобы работа велась как можно быстрее и качественнее.
Тем не менее следует знать о значениях силы тока, при которых ведется соединение проводов различных сечений:
При сваривании 2-х проводков диаметром 1,5 мм² инвертор настраивается на 70 А.
3 провода такого же сечения варятся при токе от 80 до 90 А.
Ток для сварки 3-х проводков диаметром 2,5 квадрата – 80-100 А.
4 провода по 2,5 мм² свариваются с выставленной на аппарате силой тока от 100 до 120 А.
Вернуться к оглавлению
Как сваривать скрутки?
Чтобы предотвратить возможное оплавление изоляции кабеля, к основанию скрутки необходимо прикрепить металлический радиатор. Отводить избыток тепла от скрутки поможет зажим с большой поверхностью, улучшающей теплообмен. Желательно, чтобы радиатор был сделан из меди, так как у нее высокая теплопроводность.
Правила техники безопасности при сварочных работах.
Процесс сваривания скрутки предваряет подготовительный этап, во время которого провода освобождаются от оболочек и изоляции. Длина оголенных сердечников должна быть не менее 10 см, тогда скрутка получится не короче 5 см.
Скручивая проводки, необходимо добиться, чтобы они как можно плотнее прилегали друг к другу. Также нужно следить за тем, чтобы их торцы в результате оказались на одном уровне, иначе какой-нибудь из проводков окажется вне сварного соединения. При необходимости конец скрутки откусывается бокорезами.
Вблизи радиатора к скрутке прикрепляется зажим «массы», после чего к кончику проводков подносится электрод. Время контакта не должно превышать 2 секунд. После его прерывания на скрутке получается небольшой наплыв сферической формы. Таким же образом свариваются остальные скрутки.
Вернуться к оглавлению
Техника безопасности
При работе необходимо соблюдать меры безопасности:
Линия, на которой ведется сварка медных проводов, должна быть обесточена.
Обязательно применение средств защиты (перчаток, спецодежды, спецобуви, маски).
Место проведения работ должно быть очищено от предметов, которые могут загореться.
В распределительной коробке находятся как минимум 2 скрутки. Не стоит торопиться со сваркой следующей.
Чтобы не получить ожог, лучше дождаться, когда первая остынет.
После сваривания скрутки следует изолировать. Это можно сделать изолентой или термоусадочной трубкой. Последняя надевается на провода и подогревается феном. В результате трубка плотно облегает жилы проводки, создавая вокруг них надежную оболочку.
Углеродные наноэлектроды для электрохимического обнаружения нейротрансмиттеров
Электроды на основе углерода были разработаны для обнаружения нейротрансмиттеров за последние 30 лет с использованием вольтамперометрии и амперометрии. Традиционным электродом для обнаружения нейротрансмиттеров является микроэлектрод из углеродного волокна (CFME). Электрод на основе углерода подходит для обнаружения нейротрансмиттера in vivo благодаря тому, что он биосовместим и имеет относительно небольшую площадь поверхности.Появление наноразмерных электродов пользуется большим спросом из-за меньшей площади поверхности, необходимой для нацеливания на определенные области мозга, которые также являются минимально инвазивными и вызывают относительно небольшое повреждение тканей при имплантации в живые организмы. Для этой цели использовались углеродные нанотрубки (УНТ), углеродные нановолокна, углеродные наношипы и углеродные наночастицы среди прочего. Новые электродные материалы также потребовали новых изоляционных материалов, таких как стекло, эпоксидная смола и капилляры из плавленого кварца с полиимидным покрытием для их конструкции и использования.Недавние исследования позволили получить широкий спектр углеродных наноэлектродов с превосходными свойствами и характеристиками по сравнению с традиционными электродными материалами. Эти электроды имеют тщательно улучшенное обнаружение нейромедиаторов, позволяющее обнаруживать биологические соединения с более низкими пределами обнаружения, быстрым временным разрешением и без загрязнения поверхности. Это позволит лучше понять некоторые неврологические болезненные состояния на основе обнаружения нейротрансмиттеров.
1. Введение
Дофамин является важным нейротрансмиттером, который участвует в вознаграждении, познании, произвольном движении, зависимости и обучении [1–5]. Обнаружение дофамина и других нейромедиаторов важно для изучения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, наркомания и депрессия [6]. Традиционно микроэлектроды из углеродного волокна с изоляцией из стекловолокна (CFME) использовались для определения концентраций нейромедиаторов, таких как дофамин, в биологических образцах [7–11]. In vivo вольтамперометрия использовалась для обнаружения нейротрансмиттеров и мониторинга нейротрансмиссии в головном мозге, особенно в ответ на определенные агонисты или антагонисты рецепторов, что может позволить нам больше узнать о болезненных состояниях человека, таких как болезнь Паркинсона [12–14] ].Этот обзор направлен на изучение новых методов изготовления электродов для обнаружения нейротрансмиттеров. Новые микроэлектроды изучаются в связи с их возможным использованием в качестве хронических датчиков [15], повышенной чувствительностью [16], сопротивлением поверхностному загрязнению [17] и более быстрой кинетикой переноса электронов по сравнению с микроэлектродами из углеродного волокна [16]. В этом обзоре будут рассмотрены новые методы разработки электродных материалов. Будут рассмотрены как альтернативные изоляционные материалы, так и альтернативные электродные материалы (волокна углеродных нанотрубок и металлические провода).Будут обсуждены передовые технологии наноэлектродов за счет новых методов строительства.
Цель этого обзора — обсудить новые изоляционные материалы для углеродных наноэлектродов и различных углеродных наноэлектродных материалов, а также их эффективность при обнаружении нейротрансмиттеров. Вместо стеклянной капиллярной изоляции были выбраны альтернативные изоляционные материалы, включая эпоксидную изоляцию. Стекло используется более двадцати лет; однако у него есть определенные недостатки, такие как нарушение in vivo , поэтому его нельзя использовать для тестирования на приматах более высокого порядка или для долгосрочных хронических измерений.Волокна углеродных нанотрубок (УНТ) были изолированы эпоксидной смолой для создания микроэлектродов из волокон углеродных нанотрубок с помощью этой новой процедуры разработки электродов. Микроэлектроды из углеродных нанотрубок из полиэтиленимина (PEI) были созданы с использованием эпоксидной изоляции. Они продемонстрировали превосходные характеристики по сравнению с микроэлектродами из углеродных нанотрубок из поли (винилового спирта) (PVA) [18], такими как более высокая чувствительность, более быстрая кинетика переноса электронов и устойчивость к поверхностному загрязнению серотонином и 5-гидроксииндолуксусной кислотой (5-HIAA).Та же самая эпоксидная изоляция была использована для формирования микроэлектродов из волоконных углеродных нанотрубок, спряденных кислотой. Кислотные электроды из УНТ растворяли в хлорсульфоновой кислоте без использования обработки ультразвуком, поверхностно-активных веществ или полимерных покрытий, которые могли бы служить в качестве примесей. Затем их вводят шприцем в воду или ацетон, который вытесняет кислоту с образованием вертикально ориентированных волокон УНТ. Наряду с волокнами PEI-CNT и пряжей CNT они показали чувствительность к дофамину, которая не зависит от частоты воздействия волны.Это может быть полезно для обнаружения дофамина на частотах, на которых действительно происходит нейротрансмиссия. Углеродные наношипы также были выращены на металлических проволочных электродах для обнаружения нейротрансмиттеров. Идея этого исследования заключалась в том, чтобы покрыть подложку углеродными нанотрубками, которые обладают большей проводимостью, чем углеродное волокно, чтобы не замедлять перенос электронов. Этот метод использовался для изготовления самых разных металлических электродов. Метод углеродного покрытия создает новые электродные материалы из металлов, которые ранее не могли обнаруживать дофамин перед углеродным покрытием.
2. Электрохимия / Изготовление электродов
2.1. Циклическая вольтамперометрия с быстрым сканированием для обнаружения нейротрансмиттеров in vivo
Циклическая вольтамперометрия с быстрым сканированием (FSCV) — это электроаналитический метод, который можно использовать для измерения концентрации нейротрансмиттеров in vivo [20]. Углеродное волокно (обычно диаметром 7 мкм м) используется в качестве рабочего электрода, в то время как электрод сравнения часто представляет собой проволоку Ag / AgCl (0,197 В). Обычно используемая форма волны для обнаружения дофамина линейно увеличивает напряжение от удерживающего потенциала (-0.4 В) до переключающего потенциала (1,3 В) и обратно при скорости сканирования 400 В / сек для окисления и последующего восстановления аналита (рис. 1 (а)). Ток фоновой зарядки (рис. 1 (b)) является функцией скорости сканирования и площади электроактивной поверхности электрода. Вычитание фона показывает циклическую вольтамперограмму (ЦВ) обнаруживаемого аналита. На рисунке 1 (b) черная линия вычтена из красной линии, чтобы получить фоновый вычитаемый CV (рисунок 1 (c)) для дофамина. Дофамин окисляется до дофамин-о-хинона (DOQ), а DOQ восстанавливается обратно до дофамина [21].Форма и положение циклической вольтамперограммы представляют собой молекулярные отпечатки пальцев для конкретной обнаруживаемой молекулы. FSCV использовался для обнаружения нейротрансмиттеров у дрозофилы melanogaster [22], крыс [23], срезов мозга [10] и приматов, таких как обезьяны [24] и люди [25]. Взаимодействие дофамина с поверхностью углеродного волокна адсорбционно регулируется отчасти потому, что его аминогруппа положительно заряжена (протонирована) при физиологическом pH [21]. Он подвергается электростатическому взаимодействию с отрицательно заряженными оксидами на поверхности углеродного волокна в дополнение к водородным связям и диполь-дипольным взаимодействиям [26].Ток прямо пропорционален концентрации и скорости сканирования для процессов, контролируемых адсорбцией.
2.2. Микроэлектроды из углеродного волокна со стеклянной изоляцией
Микроэлектроды из углеродного волокна использовались для обнаружения нейротрансмиттеров in vivo [8]. Электроды традиционно изолируют в стеклянных капиллярных трубках, суженных до тонкого сужения с помощью вертикального съемника капилляров [12, 34–37]. Углеродное волокно выступает через сужающийся конец стеклянного капилляра и обычно разрезается на 50-100 микрон, как показано на рисунке 2.Затем электрод заполняется хлоридом калия для создания электрического соединения. Хотя стеклянные изоляционные материалы используются более двадцати лет и являются стандартом для нейрохимического обнаружения, они имеют определенные недостатки. Во-первых, альтернативные наноматериалы, такие как волокна углеродных нанотрубок, не могут быть изолированы стеклянной капиллярной изоляцией [38]. Вертикальные капиллярные съемники нельзя использовать с волокнами / пряжей из углеродных нанотрубок из-за измененных значений прочности на разрыв и толщины. Во-вторых, стеклянные изоляционные материалы в настоящее время не допускаются в тестах vivo на нечеловеческих приматах, таких как обезьяны, из-за возможного разрушения тканей [24].Эпоксидная изоляция является альтернативой стеклу, которая не требует использования вертикального съемника капилляров [39].

2.3. Альтернативные изоляционные материалы для электродных материалов
Новые технологии изготовления электродов исследуются в течение многих лет. Группа Бейкер изучила пиролиз парилена С для покрытия конических кварцевых электродов с целью создания электродов с высокой термической стабильностью [40]. Химическое осаждение из паровой фазы и последующий пиролиз парилена С создали очень проводящую подложку, которую можно использовать для электрохимического обнаружения.Последующее осаждение из паровой фазы парилен обеспечивает изоляцию, в то время как маскирование полидиметилсилоксаном (ПДМС) во время осаждения из паровой фазы сохраняет электроактивную область. Другой кварцевый электрод включает пиролиз метана внутри вытянутых кварцевых капилляров [41]. Образующийся пиролитический углерод образует пленку на внутренней стороне капилляра, что приводит к геометрии микрокольца. Эти электроды могут обнаруживать 1 μ M дофамина.
В прошлом было исследовано множество альтернативных изоляционных материалов в дополнение к стеклянной изоляции для микроэлектродов из углеродного волокна [42].Поли (оксифенилен) и сополимер 2-аллилфенола и фенола электрополимеризовались на поверхности углеродного волокна при приложении положительного потенциала [42, 43]. Полимеры обеспечивали тонкую изоляцию углеродного волокна; однако волокна должны быть замаскированы составом, например парафином, чтобы сохранить электроактивную область электрода (неизолированная область). Удаление маскирующего агента в дополнение к недостаточной прочности тонкой и непрочной изоляции (толщиной нм) создает множество экспериментальных проблем.Различные концентрации полимера, время электроосаждения и pH обеспечивают изоляцию различной толщины, которую трудно воспроизвести.
Другая изоляция для микроэлектродов из углеродного волокна включает в себя анодное электрофоретическое осаждение краски на поверхность углеродного волокна, которое служит изолятором [44, 45]. Анодная краска состоит из водной дисперсии поли (акриловой карбоновой кислоты), Glassphor ZQ 84-3211 и смол мицеллярной структуры. Отрицательно заряженная водорастворимая часть полимера имеет концевые карбоксилатные группы, которые нейтрализуются подкислением, которое приводит к осаждению мицелл.Эти отрицательно заряженные мицеллы электрофоретически притягиваются к аноду. При гидролизе воды образуются протоны, которые осаждают мицеллы в виде тонкой, однородной и плотно прилегающей полимерной пленки на поверхности электрода. По сравнению с электроосаждением полимеров, содержащих фенольные соединения, изоляция углеродных волокон с помощью анодного электрофоретического осаждения намного проще, имеет более короткое время обработки и менее токсична.
2.4. Изоляция для металлических электродов
Использование эпоксидной изоляции для электродов было исследовано группой Вайтмана, где конические наконечники вольфрамовых проводов с изоляцией из эпоксилита использовались в качестве подложек для изготовления ультрамикроэлектродов (УМЭ) из платины и золота [46].Золото и платина были нанесены гальваническим способом на поверхность вольфрама, а затем покрыты фоторезистом с последующим пиролизом. Эпоксидная смола использовалась для покрытия всего электрода, за исключением наконечника, который обеспечивал открытую углеродную поверхность, позволяющую выполнять вольтамперометрические измерения. Эти новые UME имели электрохимическое поведение, подобное электродам, сделанным из проводов или углеродных волокон, изолированных стеклянными капиллярами [46]. Селимович и др. создал новый метод формирования макроэлектродов, залитых эпоксидной смолой, для интеграции электрохимического обнаружения с системами анализа на основе микрочипов [47].Использование тефлоновой формы было идеальным из-за ее антипригарных свойств, которые позволяют отверждать эпоксидную смолу на поверхности электродов и затем удалять их из формы.
Была также достигнута разработка новой эпоксидной изоляции для углеродных волокон и микроэлектродов из углеродных нанотрубок [39]. В качестве подложки для покрытия электродных материалов будет использоваться тефлоновая форма с антипригарным покрытием. Серебряная эпоксидная смола использовалась для соединения одного выступающего конца с золотым штифтом, который входит в головной каскад потенциостата, чтобы сформировать электрод.Эта новая разработка электродов облегчила быстрое тестирование новых электродных материалов, включая электроды из углеродных нанотрубок и металлические электроды, покрытые углеродистыми материалами.
2,5. Углеродные нанотрубки
2.5.1. Углеродные нанотрубки Введение
Иидзима открыл углеродные нанотрубки в 1991 году [48]. Новые углеродные нанотрубки были получены аналогично C ₆₀ и другим фуллеренам. Иидзима использовал синтез дугового разряда, при котором иглы росли на отрицательном конце электрода, используемого для разряда.Шестиугольники из атомов углерода располагались по спирали вокруг оси иглы в диаметрах от 4 до 30 нм и длиной до 1 мм. Нанотрубки напоминали слои листов графита, свернутые относительно оси иглы. Иидзима и его коллеги проанализировали электронограммы вновь созданных углеродных нанотрубок, чтобы проверить их гексагональную ориентацию и химическую структуру с высокой степенью sp ² гибридизации. Эта гибридизированная структура с высокой степенью sp ² придает нанотрубкам превосходные механические свойства и очень высокую проводимость по сравнению с другими материалами на основе углерода.Иидзима и его коллеги дополнительно охарактеризовали углеродные нанотрубки, обнаружив одностенные углеродные нанотрубки (ОСУНТ) (см. Рис. 3), которые образуются в газовой фазе, в отличие от многостенных углеродных нанотрубок, которые растут на углеродном катоде во время синтеза углеродной дуги [49]. Авторы использовали железо в качестве гомогенного катализатора в паровой фазе, что способствовало формированию одиночных оболочечных канальцев. Зеркальная симметрия на дифрактограммах подтвердила наличие одиночных оболочечных канальцев. УНТ обладают термостойкостью до 1400 ° C в вакуумной печи и свойствами адсорбции газа, такими как водород и электрическая сверхпроводимость [50].

2.5.2. Электрохимические сенсоры на основе углеродных нанотрубок
Электроды на основе углеродных нанотрубок использовались для обнаружения нейротрансмиттеров [16]. Высокая проводимость УНТ делает их привлекательными в качестве электродных чувствительных материалов [51]. Электроды из УНТ используются в качестве детекторов нейротрансмиттеров / нейрохимических веществ [52], белков [53] и ДНК [54], а также в качестве сенсоров ферментов [55]. Электроды из УНТ могут обнаруживать белки с помощью прямой и косвенной электрохимии, химических реакций и с помощью стробирования полевых эмиссионных транзисторов [53].Группа Вана разработала новый электрод на основе УНТ для прямого амперометрического и вольтамперометрического определения инсулина [56]. Другими обнаруженными белками были стрептавидин и альбумин [57]. Электроды на основе УНТ также использовались в качестве сенсоров ферментов для обнаружения сахаров, таких как глюкоза и галактоза [58–61], в дополнение к другим биологическим соединениям, таким как холестерин [62] и ДНК [63, 64]. Добавление УНТ к энзимным сенсорам дополнительно облегчает туннелирование электронов за счет делокализации электронов из-за гибридизации sp ².Они также обладают электрокаталитическими эффектами для обнаружения перекиси водорода или глюкозы на участках их краевой плоскости [65].
2.5.3. Обнаружение дофамина на основе углеродных нанотрубок
Britto et al. разработали первый пастообразный электрод из углеродных нанотрубок для обнаружения дофамина с помощью вольтамперометрии [66]. MWCNT были смешаны со связующим, таким как бромоформ, для создания пасты CNT. Пасту помещали в стеклянный капилляр, чтобы сформировать пастообразный электрод из углеродных нанотрубок. Циклическая вольтамперометрия (CV) и дифференциальная импульсная вольтамперометрия (DPV) были использованы для изучения окисления дофамина.В отличие от других углеродных электродов, идеальное / идеальное разделение пиков нернстановской обратимости (~ 30 мВ) наблюдалось для электродов из пасты УНТ, чего не ожидалось от углеродных электродов, скорее всего, из-за более высокой проводимости углеродных нанотрубок. Кроме того, не наблюдалось снижения чувствительности при имплантации электрода в ткань головного мозга козы. Дальнейшая работа той же группы позволила улучшить перенос заряда на электродах из углеродных нанотрубок для электрокаталитического восстановления растворенного кислорода, что важно для топливных элементов [67].
2.6. Нанесение углеродных нанотрубок погружением на углеродные волокна для обнаружения нейротрансмиттеров
Группа Venton разработала несколько стратегий изготовления электродов, модифицированных углеродными нанотрубками, для обнаружения нейротрансмиттеров [16, 38]. Углеродные нанотрубки повышают чувствительность и обладают более быстрой кинетикой переноса электронов. Покрытие микроэлектрода из углеродного волокна погружением в суспензию углеродных нанотрубок в органическом растворителе, таком как диметилформамид (ДМФ), позволяет получить более чувствительный электрод [17]. Однако эта процедура покрытия окунанием не воспроизводима и снижает отношение сигнал / шум (S / N) [17].Вентон и Свами увидели 2-6-кратное увеличение чувствительности при обнаружении дофамина и серотонина с использованием быстрой циклической вольтамперометрии по сравнению с дисковыми электродами без ущерба для временного разрешения, как это делают другие предварительные обработки (рисунок 4) [17]. Увеличение чувствительности, вероятно, было результатом увеличения количества адсорбционных центров из-за увеличения площади поверхности за счет модификаций углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки также увеличивают кинетику переноса электронов при относительно более низких потенциалах переключения и более медленных скоростях сканирования, что не приводит к чрезмерному окислению поверхности углеродного волокна.

Покрытия из углеродных нанотрубок также способствовали кодетекции серотонина и дофамина [17]. Оба этих нейротрансмиттера окисляются при 600 мВ, а их восстановительные потенциалы различаются всего лишь на 200 мВ с FSCV [17]. Специальная форма волны, применяемая для обнаружения серотонина, которая снижает загрязнение, не показывает пика восстановления дофамина, что затрудняет кодовое обнаружение обеих молекул. Серотонин производит гидроксилированные димеры и продукты окисления, которые необратимо адсорбируются на поверхности углеродного волокна, блокируя участки для дальнейшей адсорбции [17].Дисковые электроды из углеродного волокна со временем потеряли примерно 40% своей чувствительности, а микроэлектроды из углеродного волокна, модифицированные углеродными нанотрубками (CFME), потеряли менее 10% своего сигнала. Побочные продукты окисления серотонина адсорбируются на поверхности УНТ, но не ингибируют перенос электронов. Это означает, что поверхность не так легко пассивировать после нанесения покрытия на УНТ погружением [17].
Механизм сопротивления загрязнению материалами УНТ до конца не изучен. Было показано, что степень загрязнения зависит от формы волны; однако не все материалы УНТ являются противообрастающими, как показала группа Макферсон [68].Исследования тонких углеродных пленок показали, что добавление оксидных групп при сохранении высокого уровня конъюгации sp ² также способствует устойчивости к загрязнению серотонином [69]. Микроэлектроды волокна ПВС-УНТ также были устойчивы к загрязнению большими концентрациями дофамина, а УНТ, как было обнаружено, сопротивлялись первой фазе загрязнения, росту изоляционного слоя из продуктов полимеризации [70]. Устойчивость к загрязнению на концах УНТ часто объясняется более высокой плотностью участков кромочной плоскости, которые более распространены в материалах УНТ.Действительно, некоторые исследования электродов из пиролитического графита с краевой плоскостью показали, что они обладают такими же противообрастающими свойствами, что и электроды на основе УНТ [71]. Созданы также необрастающие свойства микроэлектродов волокна PEI-CNT. Было обнаружено, что микроэлектроды волокна PEI-CNT обладают противообрастающей способностью по отношению к физиологическим концентрациям как серотонина, так и 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5-HIAA).
2.7. Влияние функциональных групп на чувствительность CFME, модифицированных УНТ
Jacobs et al.продолжил эту работу путем нанесения на микроэлектроды из углеродного волокна покрытия погружением УНТ, функционализированных карбоновой кислотой, амидами и октадециламином [16]. Покрытие CFME методом погружения с УНТ, функционализированными карбоновой кислотой и амидом, увеличивало чувствительность в 2-6 раз; однако покрытие окунанием октадециламином не показало увеличения чувствительности из-за усиления электростатических взаимодействий между положительно заряженными (катионными) частицами, такими как допамин, и отрицательно заряженными карбоксильными группами. С другой стороны, положительно заряженный октадециламин отталкивает положительно заряженный дофамин.Точно так же кинетика переноса электрона была намного быстрее для покрытий из амидных и карбоновых УНТ, чем для покрытий из октадециламиновых УНТ. Считалось, что длинная и объемная алкильная цепь (18 Cs) стерически препятствует переносу электронов, что значительно снижает проводимость.
2,8. Покрытия нафион-УНТ на углеродных волокнах
Нафион также использовался для покрытия микроэлектродов из углеродного волокна наряду с УНТ [72]. Нафион — это катионообменный полимер с отрицательным зарядом, который используется для привлечения катионных частиц и отталкивания анионных частиц (АТФ или аскорбиновой кислоты).Покрытие методом погружения в суспензии CNT-Nafion увеличивало чувствительность (пик окислительного тока) в 4 раза по сравнению с электродами без покрытия и в 2 раза по сравнению с электродами, покрытыми Nafion, а электроды были в шесть раз чувствительнее к аденозину, чем к АТФ. Это можно объяснить тем, что АТФ представляет собой отрицательно заряженную молекулу (от трифосфатных групп), которая испытывает электростатическое отталкивание по отношению к отрицательно заряженному нафиону. С другой стороны, нейтрально заряженный аденозин нафион не отталкивает.
Вышеупомянутые покрытия Nafion-CNT были тщательно сравнены с покрытиями из сверхокисленных полипиррол- (oPPY-) CNT [73]. Оба типа электродов были в 3-4 раза более чувствительны к дофамину, чем чистые CFME, без ущерба для временного разрешения или временного отклика. Полипиррол был электрополимеризован и переокислен на поверхности углеродного волокна с образованием покрытий из oPPY-CNT. Покрытия OPPY имели более быструю кинетику переноса электронов и большую чувствительность in vivo и сохраняли селективность по анионам.Причина этого в том, что нафион, как известно, оборачивает нанотрубки, что заставляет его электростатически отталкивать анионы от УНТ в покрытии Нафион-УНТ.
Однако осаждение нафиона на поверхность CFME достигается не только путем нанесения покрытия погружением. Хашеми и др. электроосаждение нафиона на поверхность CFME [74]. Нафион был электроосажден на поверхность CFME при потенциале 4,0 В. Автор электроосаждал Nafion на поверхность CFME, так что они осаждали тонкий и однородный слой нафиона.Они сделали это в первую очередь для электростатического отталкивания мешающего метаболита 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5-HIAA) с поверхности CFME во время обнаружения серотонина in vivo . 5-HIAA представляет собой продукт распада серотонина, физиологические концентрации которого в десять раз превышают его концентрации. 5-HIAA отталкивается Nafion, потому что он отрицательно заряжен, а серотонин — нет. Однако электроосаждение нафиона на поверхности делает электроды сильно поглощающими, что может задерживать временные реакции in vivo .
Группа Эндрюса также сравнила противообрастающие свойства Нафиона по сравнению с гидролизованным основанием ацетатом целлюлозы (BCA) и фибронектином [75]. CFME, погруженные в ткань мозга, испытывали с тремя покрытиями. Было обнаружено, что BCA относительно устойчивы к обрастанию. Покрытия из фибронектина были значительно загрязнены, демонстрируя умеренные потери чувствительности. С другой стороны, покрытия Нафион (без УНТ) повышали чувствительность как к дофамину, так и к норэпинефрину, но не к серотонину.Существенное загрязнение произошло в CFME, которые были как электроосаждены, так и покрыты погружением Nafion, что сопоставимо с чистыми CFME. Таким образом, это подтверждает гипотезу о том, что УНТ могут играть роль в процессе предотвращения обрастания.
2.9. Вертикально выровненные леса из УНТ, выращенные на CFME
Были разработаны методы выращивания вертикально выровненных лесов из УНТ на поверхности углеродного волокна с использованием метода химической самосборки [28]. Равномерное покрытие УНТ погружением на углеродное волокно затруднено, поскольку плотный и однородный слой УНТ трудно нанести на поверхность электрода.Обычно образуются крупные агрегаты УНТ, что создает низкую воспроизводимость и большой шум. В этом исследовании углеродные волокна были покрыты сначала пленкой Nafion, декорированной гидроксидом железа, а затем суспензией УНТ, функционализированных короткой карбоновой кислотой, суспендированной в диметилформамиде (ДМФ). Использовался полированный дисковый микроэлектрод из углеродного волокна для получения ровной и однородной поверхности для самосборки леса УНТ. Метод самосборки заставляет УНТ стоять на концах, что является эффективным, поскольку концы УНТ, вероятно, являются лучшими местами для переноса электронов [28].
Авторы увидели заметное увеличение чувствительности в 30–40 раз при нанесении самосборного покрытия без столь заметного увеличения фонового тока. Электроды с покрытием из УНТ имели ту же чувствительность, что и дисковые углеродные волокна без покрытия, при 10 Гц при увеличении частоты приложения волны до 90 Гц, что позволило авторам сканировать на гораздо более высоких частотах без ущерба для чувствительности (см. Рисунок 5). Шесть других аналитов увеличили чувствительность на вертикально ориентированных электродах из углеродных нанотрубок.Электрод также использовался для измерения эндогенных дофаминовых изменений в брюшном нервном канатике (VNC) Drosophila . Лесные электроды из SWCNT фактически обнаруживали более высокий ток дофамина при 90 Гц, чем голые электроды могли обнаруживать при 10 Гц.

2.10. Влажные прядильные волокна углеродных нанотрубок
В 2000 году группа французских ученых сделала прорывное открытие, разработав волокна углеродных нанотрубок [29]. Волокна углеродных нанотрубок были тонкими (10–100 мкм в диаметре) и состояли только из углеродных нанотрубок.Углеродные нанотрубки обрабатывали ультразвуком и разделяли в воде с использованием ультразвукового устройства для тканей в присутствии поверхностно-активного вещества, додецилсульфата натрия (SDS). SDS отрицательно заряжен длинной гидрофобной углеродной цепью. Поверхностно-активное вещество отделяет углеродные нанотрубки от связывания и агрегирования. Он адсорбируется на поверхности нанотрубок, и отрицательный заряд от сульфатной группы вызывает электростатическое отталкивание одинаковых зарядов, разделяющих нанотрубки. Суспензии ОСУНТ затем вводили шприцом в 5% водный раствор поливинилового спирта (ПВС), который вращали с использованием подвижного столика, как показано на рисунке 6.Диаметр волокон можно изменять с использованием различных скоростей потока через шприц и скорости (оборотов в минуту, об / мин) вращающегося столика. Амфифильные свойства ПВС позволили адсорбироваться на поверхности УНТ и, следовательно, вытеснили заряженное поверхностно-активное вещество SDS. Однако, в отличие от SDS, нейтральный ПВС не может обеспечить эффективную стабилизацию против ван-дер-ваальсовых сил притяжения нанотрубок, которые заставляют их притягиваться и объединяться в ленты в водном растворе.Многократная промывка лент в воде, вытаскивание их из водного раствора и высыхание смывают излишки полимера и поверхностно-активного вещества, таким образом очищая ленты до волокон углеродных нанотрубок.

Волокна из углеродных нанотрубок демонстрируют выдающиеся физические и механические свойства по сравнению с традиционными углеродными волокнами. Авторы увидели модуль Юнга, который был на порядок больше, чем модуль высококачественной бакайбумаги. Волокна также показали проводимость с удельным сопротивлением 0.1 Ом-см. Интересно отметить, что при анализе волокон с помощью сканирующей электронной микроскопии было обнаружено, что внутренняя оболочка цилиндра волокна из УНТ содержит в основном ОСУНТ, а внешний слой в основном содержит непроводящие гибридизированные углеродные примеси sp ³. Эти углеродные примеси были беспорядочно диспергированы в исходных лентах, но перемещались к внешним краям углеродного волокна из-за капиллярного действия и испарения воды с исходных лент, когда они формировали волокна.
3.Электроформование волокон УНТ
Процесс электроспиннинга также использовался для разработки волокон и пряжи из углеродных нанотрубок [76, 77]. Электропрядение включает приложение высокого напряжения к капле жидкости, которое перезаряжает каплю жидкости. Электростатическое отталкивание противодействует поверхностному натяжению, которое впоследствии растягивает каплю. Как только капля растягивается и проходит определенную критическую точку, с поверхности вырывается поток жидкости, называемый конусом Тейлора.Конкретные переменные, которые можно варьировать при электроспиннинге, включают молекулярную массу полимера, вязкость раствора, потенциал, расстояние между капилляром и сборным экраном, температуру, размер мишени и калибр иглы. Волокна УНТ были произведены путем совместного электропрядения с полимолочной кислотой (PLA) [78] и полиакрилонитрилом (PAN) с УНТ HiPCO (CO высокого давления). Расстояние вращения составляло 15 см, а напряжение 25 кВ. Волокна были графитизированы при 1100 ° C, а затем спрядены в пряжу.Рамановская спектроскопия подтвердила присутствие ОСНТ в матрице PLA и PAN. К сожалению, изображения нанофибрилл PAN и PLA с помощью атомно-силовой микроскопии (AFM) и просвечивающей электронной микроскопии (TEM) демонстрируют агломерированную микроструктуру, которая объясняет гетерогенное распределение SWNT. Считается, что это отрицательно сказывается на механических свойствах и проводимости полимерных волокон. Если комки ОСНТ беспорядочно распределены по полимерному волокну, это ставит под сомнение использование волокон ПАН / ПЛА-УНТ в качестве возможных электродных материалов.
3.1. Датчики из композитного волокна из углеродных нанотрубок и полимеров
УНТ
также использовались для широкого ряда альтернативных химических датчиков. Недавно композитные нановолокна из углеродных нанотрубок / полианилина (PANi) были синтезированы с помощью простого механизма полимеризации для производства высокопроизводительных хемосенсоров, как показано на рисунке 7 [30]. ОУНТ диспергировали в 1,0 М HCl, а затем добавляли анилин плюс инициатор димера анилина для образования композитного нановолокна УНТ / PANi (диаметр ~ 20 нм).Электропроводность нановолокон можно широко регулировать (от 10 ^-4 до 10 ² См / см) в зависимости от изменения pH и загрузки ОСУНТ. Большое увеличение проводимости композитных волокон можно объяснить взаимодействием УНТ с полимерными цепями, которые уменьшают длину прыжка, которая существует в чистых нановолокнах PANi. Перенос электронов происходит от нанотрубок к НСМО сопряженного полимера, что увеличивает подвижность носителей заряда. Композитные нановолокна с высокой проводимостью обнаруживают пары NH ₃ (100 частей на миллиард) намного быстрее, чем чистые волокна PANi, реагируя на 20-кратное увеличение сопротивления (120 с по сравнению с 1000 с), как показано зависимостями IV по результатам четырехзондового измерения. .

3.2. Микроэлектроды из углеродных нанотрубок
Исследовательская группа Джозефа Ванга была первой, кто использовал волокна из углеродных нанотрубок, полученные методом мокрого формования, в качестве микроэлектродов [79]. Волокна УНТ подвергали термообработке при 300 ° C в течение шестидесяти минут и вставляли в стеклянные капилляры для образования микроэлектродов. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) показала, что термообработанные волокна разрушают оболочку волокна, что удаляет большую часть непроводящего полимера поливинилового спирта и гибридизированных углеродных примесей sp ³, а также обнажает внутренние пористые проводящие пучки нанотрубок из наноленты.Необработанные волокна показали однородную пористую структуру, которая отражала выровненную поверхность УНТ. Кроме того, при циклической вольтамперометрии было обнаружено, что обработанные волокна обладают большей проводимостью из-за их гораздо более высоких фоновых зарядных токов, что является функцией гораздо большей емкости двойного слоя. Эта проводимость является результатом того факта, что у термически активированных волокон была удалена их непроводящая углеродная и полимерная чистота, а также из-за того, что концы нанотрубок (в отличие от боковых стенок) выступают на концах волокон с высокой каталитической способностью.Термически обработанные волокна из углеродных нанотрубок дали значительно более высокие плотности тока для дофамина и пероксида водорода мкм, чем для углеродных волокон и необработанных волокон из углеродных нанотрубок, с использованием гидродинамической вольтамперометрии. Аналогичным образом, хроноамперометрические сигналы были намного выше для дофамина и перекиси водорода для волокон CNT, чем для углеродных волокон. Измерения гидродинамической вольтамперометрии для НАДН показали, что электроды из обработанного волокна из УНТ проявляют окислительно-восстановительную активность при потенциалах выше 0,1 В, в то время как окислительно-восстановительная активность наблюдается только выше 0.6 В как для необработанных волокон УНТ, так и для микроэлектродов из углеродного волокна. Электрокаталитическая активность волокон УНТ способствует минимизации пассивации НАДН и, следовательно, загрязнения поверхности при этих более низких напряжениях.
3.3. Мокрое прядение волокон из поли (этиленимин) — (PEI-) CNT
Был использован альтернативный метод для мокрого прядения волокон углеродных нанотрубок очень похожим способом путем замены поливинилового спирта (ПВС) на полиэтиленимин (ПЭИ). ) [80]. Волокна CNT были спрядены в PEI (40% в MeOH, MW = 40 000), который использовался в качестве коагулянта.Для разделения нанотрубок использовали три поверхностно-активных вещества: бромид цетилтриметиламмония (CTAB), додецилсульфат лития (LDS) и додецилбензолсульфонат натрия (SDBS). Было обнаружено, что PEI внедряется в пучки SWCNT, что увеличивает проводимость, жесткость и модуль Юнга. СЭМ-изображения показали, что области включения полимера были гораздо менее обширными, чем для волокон УНТ, сформированных ПВС. Проводимость этих волокон (100-200 См · см ^-1) в 10 раз больше, чем у ОСУНТ, изготовленных методом импульсного лазерного испарения (ИЛП), и в 100 раз больше, чем у волокон УНТ из ПВС, изготовленных мокрым формованием.Реактивная аминогруппа на полимере PEI взаимодействует с углеродными нанотрубками посредством физической адсорбции на стенках нанотрубок. Аминогруппа отдает пару электронов боковым стенкам ОСНТ, инициируя межмолекулярный перенос заряда, что значительно увеличивает проводимость волокна. Электронно-дисперсионная спектроскопия (EDS) не показала присутствия серы на поверхности волокон нанотрубок, что может свидетельствовать о том, что поверхностно-активные вещества (SDBS, LDS и т. Д.) Могли быть удалены в процессе коагуляции.Новое проводящее волокно может оказаться очень полезным для использования этих волокон в электрохимии.
Создан новый метод создания волоконных микроэлектродов из углеродных нанотрубок с эпоксидной изоляцией. Микроэлектроды волокна УНТ затем были нанесены серебряной эпоксидной смолой на золотой штифт, который вставляется в головной каскад потенциостата [39]. Микроэлектроды из волокон из полиэтилениминовых углеродных нанотрубок также были разработаны для обнаружения нейромедиаторов [80]. Ранее волокна PEI-CNT не использовались в качестве электродных материалов.Более высокая проводимость волокна PEI-CNT по сравнению с волокном PVA-CNT делает эти волокна подходящими в качестве электродов для обнаружения нейротрансмиттеров с помощью циклической вольтамперометрии с быстрым сканированием. Сравнение с микроэлектродами волокна ПВС-УНТ, адсорбционные свойства, стабильность in vitro и устойчивость к загрязнению серотонином и 5-гидроксииндолуксусной кислотой (5-ГИАК) были тщательно изучены с этими новыми микроэлектродами волокна ПЭИ-УНТ.
3.4. Волокна углеродных нанотрубок для обнаружения нейротрансмиттеров
Волокна углеродных нанотрубок в дальнейшем использовались для формирования микроэлектродов для обнаружения малых молекул с помощью электрохимии [79].Многие ожидали, что волокна углеродных нанотрубок могут быть использованы в качестве детекторов нейромедиаторов in vivo. Одна из проблем обнаружения дофамина in vivo заключается в том, что часто присутствуют анионные мешающие вещества, такие как аскорбиновая кислота, концентрация которых иногда в 100-1000 раз выше, чем у дофамина. Кроме того, аскорбиновая кислота окисляется с такими же потенциалами, как дофамин, что вызывает перекрывающиеся сигналы, которые могут помешать правильной оценке концентрации дофамина.
Используя дифференциальную импульсную вольтамперометрию (DPV), волокна углеродных нанотрубок сравнивали со стеклоуглеродными электродами (GCE) при обнаружении как дофамина (DA), так и аскорбиновой кислоты (AA) [81]. В GCE окисление дофамина сдвинулось на 80 мВ по отношению к волокнам углеродных нанотрубок, но по-прежнему не удалось различить дофамин и аскорбиновую кислоту. Однако плотность тока на электродах из углеродных нанотрубок увеличилась более чем на одну величину по сравнению с GCE. Амплитуда пиков АК была намного ниже, чем у дофамина, хотя он присутствовал в концентрации, в 10 раз превышающей концентрацию дофамина.Электростатический барьер на поверхности волокна углеродных нанотрубок может объяснить это явление. Волокна углеродных нанотрубок содержат отрицательно заряженный оксид и карбоксильную группу, которые электростатически взаимодействуют с положительно заряженным дофамином. Однако анионный АК заряжен отрицательно и электростатически отталкивается этим отрицательным зарядом, что препятствует адсорбции и переносу заряда на отрицательно заряженную поверхность волокна УНТ. Кроме того, ароматическая группа дофамина подвергается благоприятным взаимодействиям π — π с sp ² гибридизованными УНТ, что дополнительно облегчает адсорбцию на поверхности микроэлектрода волокна углеродных нанотрубок.Более высокая пористость волокон УНТ также обеспечивает дополнительные места для адсорбции аналитов. Когда дофамин и аскорбиновая кислота присутствовали в равных количествах, сигнал аскорбиновой кислоты был подобен сигналу шума. Когда аскорбиновая кислота присутствует на порядок больше, чем дофамин, сигнал дофамина все еще значительно выше, чем сигнал аскорбиновой кислоты.
Viry et al. дальнейшая разработка микроэлектродов из волоконных углеродных нанотрубок для обнаружения НАДН с помощью циклической вольтамперометрии и для производства биосенсоров глюкозы [31, 82].Сенсор глюкозы был сформирован путем адсорбции медиатора на поверхность волокна углеродных нанотрубок. На рис. 8 показано волокно с УНТ, окруженное эпоксидной смолой, образующее микроэлектрод волокна с УНТ. При потенциале 0 вольт аналиты окисляли под действием потенциала и ферментом дегидрогеназой. Авторы сконцентрировались на нескольких модификациях поверхности волокон УНТ, чтобы сделать их более чувствительными, селективными и чувствительными к аналитам. Они начали эту процедуру с погружения волокон УНТ в тетрагидрофуран (ТГФ) и последующей сушки, чтобы нанести слой нерастворимой органической молекулы на поверхность волокна УНТ.Волокна УНТ были вытянуты в горячем состоянии и вытянуты на 500% длины в горячем потоке воздуха, что привело к значительному увеличению выравнивания УНТ вдоль оси волокна. Авторы предполагают, что аналиты с большей вероятностью адсорбируются на хорошо организованном и выровненном интерфейсе, как это происходит в результате растяжения волокна УНТ, которое выравнивает УНТ. Затем волокна УНТ были погружены в раствор полиоксометаллата (H ₃ PMo ₁₂ O ₄₀) (POM) в 0,5 M серной кислоте для расслоения графита и частиц углерода с последующим погружением в буферный раствор с pH 8 до десорбируйте ПОМ с поверхности.Фоновый емкостный зарядный ток увеличился в три раза, что свидетельствует о значительном увеличении электроактивной поверхности из-за повышенной пористости волокна УНТ. Авторы предположили, что слой ПОМ создал новые дыры в сети УНТ посредством хемосорбции.

Исследовательская группа Юинга и Сафины использовала волокна ПВС-УНТ, полученные методом мокрого формования, для предотвращения длительного загрязнения дофамином на поверхности электрода [70]. Окисление дофамина происходит путем двухэлектронного переноса, в результате чего образуется дофамин-орто-хинон (DOQ).Когда амин протонируется в буфере, происходит циклизация с образованием лейкодопаминхрома (LDC), который далее образует дофаминхром (DC), подвергаясь еще одному двухэлектронному окислению. Полимер меланина образуется в результате свободнорадикальной полимеризации дофаминхрома. Волокна углеродных нанотрубок сопротивлялись образованию полимера меланина или загрязнению поверхности за счет шероховатости поверхности, высокой электроактивности, быстрого отклика и высокой химической стабильности. Спектры EDX волокон УНТ показывают следы никеля (катализатор, оставшийся от синтеза УНТ) и более высокие концентрации оксида по сравнению с углеродными волокнами, что объясняет их более высокую чувствительность к дофамину, чем к углеродным волокнам.Для дофамина 100 мкМ M волоконный электрод из УНТ показал большую устойчивость к химическому загрязнению, которое вызвало продукты окисления аналита. После трех часов непрерывного окисления ток уменьшился только на 15% в волокнах УНТ, в то время как в углеродных волокнах он уменьшился более чем на 70%.
3.5. Электроды из углеродных нанотрубок
Исследовательская группа Sombers недавно разработала углеродные нанотрубки в качестве микроэлектродов для обнаружения нейротрансмиттеров с помощью FSCV. Они выращивали массивы MWCNT на кварцевых подложках с помощью «метода химического осаждения из паровой фазы (CVD), опосредованного хлоридом» [83].Они вытащили ленты CNT из массива и затем прикрепили их к шпинделю. Пряжа формировалась путем вытягивания и последующего вращения веретена (угол скручивания 20 градусов). Затем из пряжи УНТ были изготовлены дисковые микроэлектроды с использованием полировального круга. Электроды из пряжи показали превосходную селективность, чувствительность и пространственное разрешение по сравнению с традиционными CFME [84]. CV и фоновые токи зарядки привели к более быстрой кинетике переноса электронов (уменьшенное разделение пиков, для дофамина) и большему профилю массопереноса на поверхности сенсора, что увеличивает чувствительность и существенно снижает предел обнаружения по сравнению с CFME.Усиление сигнала (180%) в основном связано с присутствием гидроксильных и карбоксильных функциональных групп, функционализированных кислородом, которые электростатически взаимодействуют с положительно заряженным дофамином. Наблюдалось большее соотношение катодных / анодных пиков нитей УНТ по сравнению с УНТ, что могло быть функцией большей обратимости реакций окисления на восстановление на поверхности УНТ. Нити CNT также могут помочь разделить несколько аналитов в сложных смесях. Дополнительный пик наблюдался на вольтамперограмме аденозина (~ 530 мВ), что могло помочь отличить его от пероксида, гистамина и сдвигов pH.Пик, скорее всего, является результатом полимеризации аденозина на поверхности нити УНТ. Электрод из пряжи также лучше отличал дофамин от аскорбиновой кислоты, серотонина и ДОПАК. Электроды из пряжи УНТ были дополнительно использованы для обнаружения стимулированного высвобождения дофамина в срезах мозга (полосатом теле), что демонстрирует их потенциальную применимость в качестве альтернативы традиционным микроэлектродам из углеродного волокна.
Нити из углеродных нанотрубок также можно приобрести у таких компаний, как Nanocomp Technologies, Inc.и General Nano LLC. Они используют сухое прядение для производства пряжи из углеродных нанотрубок (CNTY), разработанной в текстильной промышленности [38]. Выровненные УНТ синтезируются в печи, а затем скручиваются в пряжу. Наша лаборатория изготовила электроды из пряжи из углеродных нанотрубок (CNTYEs), поместив CNTY в капилляр из плавленого кварца, покрытый полиимидом, который был вставлен в вытянутый стеклянный капилляр, который был обратно заполнен 1 M хлоридом калия, и пятиминутная эпоксидная смола использовалась для герметизации полиимида. стеклянный капиллярный интерфейс.Электроды скошены под углом, перпендикулярным капилляру. Было обнаружено, что фоновые зарядные токи для CNTYE в 4 раза больше, чем для дисковых CFME [38]. В дополнение к увеличению чувствительности CNTYE было обнаружено, что адсорбция дофамина контролируется на поверхности нити CNT, как показано в экспериментах по концентрации и скорости сканирования. В отличие от CFME, CNTYE обладают интересным свойством, поскольку их чувствительность к дофамину не зависит от частоты воздействия волны.На более низких частотах больше времени проводится при отрицательном удерживающем потенциале, который электростатически притягивает положительно заряженный дофамин. Это интересное свойство CNTYE было объяснено тем фактом, что скорости десорбции дофамина и дофамин-орто-хинона (DOQ), продукта окисления, равны друг другу в CNTYE. Более высокая десорбция DOQ будет означать, что покрытие поверхности DOQ уменьшается, а это означает, что после восстановления CFME на поверхности адсорбируется меньше дофамина.Таким образом, CNTYME могут измерять изменения нейротрансмиттеров в гораздо более быстром масштабе времени, ближе к которому фактически происходит нейротрансмиссия.
3.6. Кислотные волокна углеродных нанотрубок мокрого формования
Smalley et al. разработал новый метод создания волокон из углеродных нанотрубок без использования полимеров или поверхностно-активных веществ [32]. Они диспергировали 8% ОСУНТ в 102% -ной серной кислоте (включая 2% избыток триоксида серы). Волокна производились в специально созданном аппарате, используемом для смешивания и экструдирования волокон SWCNT.Процедура была аналогична мокрому прядению, хотя в качестве коагулянтов использовались диэтиловый эфир, 5 мас.% Водной серной кислоты или вода вместо полимерного коагулянта. Кроме того, не было необходимости в поверхностно-активном веществе или обработке ультразвуком, чтобы отделить углеродные нанотрубки от агрегирования посредством ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Волокна сушили в вакууме с последующим отжигом в вакууме при 1100 ° C. СЭМ волокон показал очень высокую вертикальную ориентацию канатов из ОСУНТ от 20 до 30 нм. Пики рамановского отношения 20: 1 (пики G: D) также подтвердили высокоупорядоченный вид.Механизмы вертикального выравнивания заключаются в набухании углеродных нанотрубок серной кислотой. Отрицательно заряженные анионные оксидные группы из серной кислоты окружают отдельные нанотрубки, образуя энергетически выгодный комплекс с переносом заряда (см. Рисунок 9).
При вращении в коагулянт анионы вытесняются водой, которая коллапсирует их в вертикально расположенные волокна углеродных нанотрубок (диаметром ~ 50 микрон). Этот процесс обратим, потому что волокна нанотрубок могут снова набухать в жгуты УНТ после последующего суспендирования волокон в растворе серной кислоты.Волокна УНТ показали механическую прочность и жесткость, намного превосходящие волокна УНТ, созданные традиционным методом мокрого прядения полимеров. Создание волокна из углеродных нанотрубок без обработки ультразвуком (которое сокращает нанотрубки и разрушает проводимость), полимера, поверхностно-активного вещества и непроводящих углеродистых примесей обеспечивает потенциальный метод разработки волокон из углеродных нанотрубок с высокой проводимостью, которые можно использовать для разработки микроэлектродов. для мониторинга нейротрансмиссии.
Pasquali et al. обнаружили, что хлорсульфоновая кислота является первым «настоящим растворителем» углеродных нанотрубок [33]. Следовательно, углеродные нанотрубки можно растворить в хлорсульфоновой кислоте, не имея сгустков нанотрубок разного размера, суспендированных в растворителях. Мокрое прядение выполнялось таким же образом, как и раньше, с 2-6% УНТ, растворенных в хлорсульфоновой кислоте, помещенных в коагулирующую ванну из воды или ацетона для удаления кислоты с использованием прядильной камеры в специально изготовленном устройстве для сбора волокон на обмотке. барабан.Линейная скорость барабана была выше, чем скорость фильеры, чтобы обеспечить высокое выравнивание УНТ за счет постоянного растяжения и натяжения нити. Четырехточечные зонды были использованы для измерения проводимости, которая значительно увеличилась до 5 МС / м до легирования йодом. Электропроводность была в 10 раз больше, чем у традиционных нелегированных твердотельных волокон, и в 5 раз лучше, чем у легированных (йодом) волокон УНТ. Волокна сочетают в себе отличную проводимость металлов с удельной прочностью высокоэффективных углеродных волокон.
Целью этой процедуры было изготовление УНТ, которые имеют большую длину и уменьшают количество концов УНТ в волокне, обеспечивая большую прочность и уменьшая количество переходов УНТ, которые, следовательно, повышают электрические (больше, чем у стали, Ni и Au) и теплопроводность (в 30 раз выше, чем у волокон мокрого прядения). Они наблюдали 5 мкм длиной м УНТ по сравнению с 0,5 мкм м, что значительно увеличило проводимость. Как и прежде, использование хлорсульфоновой кислоты исключает использование поверхностно-активных веществ в дисперсии УНТ и полимеров для сжатия волокон в ленты.На СЭМ-изображениях были обнаружены волокна, выровненные по вертикали, состоящие из фибрилл диаметром от 10 до 100 нм (см. Рисунок 10). Высоко ориентированные фибриллярные структуры делали волокна сверхпроводящими из-за увеличенного перекрытия УНТ. Уменьшение расстояния между высоко выровненными фибриллами облегчало транспорт между УНТ. Легирование волокон йодом дополнительно увеличивало проводимость (в ~ 5-10 раз) из-за увеличения проводимости полупроводниковых УНТ внутри УНТ, а также увеличения беспорядка, что помогает ослабить потребность в сохранении импульса для переноса между УНТ.Йодные волокна были настолько проводящими и прочными, что могли поддерживать и проводить электричество для освещения светоизлучающей диодной лампы, а также создали полевое устройство, отображающее металлическую полевую эмиссию [33].

Кроме того, волокна УНТ, спряденные с хлорсульфоновой кислотой, были разработаны в качестве электродных материалов для обнаружения нейротрансмиттеров с использованием быстрой циклической вольтамперометрии. Использование волокон из УНТ, полученных методом кислотного формования, перспективно по нескольким причинам. Прежде всего, высокая проводимость волокон УНТ делает их желательными в качестве электродного материала для вольтамперометрии.Во-вторых, формирование волокна УНТ исключает использование полимеров и поверхностно-активных веществ, покрывающих поверхность УНТ (таких как поливиниловый спирт) и додецилсульфат натрия), покрывающих поверхность УНТ, которые уменьшают адсорбцию за счет блокирования участков адсорбции биомолекул. В-третьих, этот метод не включает использование ультразвуковой обработки для разделения пучков УНТ, что уменьшает длину УНТ и снижает проводимость. Наконец, использование кислоты может окислить поверхностные группы волокна УНТ с помощью отрицательно заряженных оксидных групп, которые заставят материал электрода электростатически притягивать катионный дофамин.
3,7. Рост вертикально ориентированных УНТ с использованием химического осаждения из паровой фазы
Рост углеродных нанотрубок с использованием химического осаждения из паровой фазы может быть потенциально полезным для обнаружения нейротрансмиттеров [83]. Новый метод описывает одностадийный рост ориентированных объемных углеродных нанотрубок путем химического осаждения из паровой фазы с участием хлоридов. Используя кварцевую подложку, катализатор хлорида железа был использован вместе с ацетиленом для выращивания вертикально ориентированных углеродных нанотрубок при 820 ° C и давлении 10 Торр.Рост происходил в течение приблизительно 20 минут для получения вертикально ориентированных УНТ длиной 2,1 мм. Было обнаружено, что рост сильно зависит как от температуры, так и от давления. Затем из вертикально выровненных УНТ спрядили пряжу. Механизм роста заключается в том, что хлорид железа реагирует с ацетиленом с образованием богатого углеродом карбида железа (FeC ₂) и хлористого водорода (HCl). Затем карбид железа разделяется на слои графена, что инициирует рост УНТ при химическом осаждении из паровой фазы с участием хлоридов (CM-CVD).Рост запускается, когда образуются почковидные структуры УНТ. Этот одностадийный рост CM-CVD вертикально ориентированных углеродных нанотрубок, которые могут быть спрядены в пряжу, является многообещающим методом производства пряжи УНТ, которая может использоваться в качестве датчиков.
Группа Meyyappan была пионером в выращивании углеродных нанотрубок и нановолокон с использованием плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD) [85]. PECVD отличается от CVD тем, что он включает в себя источник плазмы, который возникает в результате разряда переменного или постоянного тока между двумя электродами.В настоящее время неизвестно, какова роль плазмы в росте углерода или росте УНТ, но эмпирические данные свидетельствуют о том, что электрическое поле в плазме позволяет использовать вертикально ориентированные УНТ или углерод, чем термическое CVD [86].
4. Разработка массива электродов из углеродного нановолокна с использованием плазменного химического осаждения из паровой фазы
Массивы углеродных нановолокон (CNF), выращенных с использованием плазменного химического осаждения из паровой фазы, были разработаны учеными из Национальной лаборатории Ок-Ридж для многих электроаналитических измерений [87].Для начала процесса на кремниевую пластину был нанесен тонкий слой металлического катализатора. Синтез волокна проводился с использованием химического осаждения из газовой фазы, усиленного постоянным током и плазмой (PECVD), где разложение ацетилена на никель приводит к образованию нановолокон «концевого типа». Массив CNF использовали в качестве массива электродов, в котором культивировали возбудимые клеточные матрицы как нейроноподобных производных клеточных линий (PC-12), так и первичных клеток (из гиппокампа крысы). Решетки электродов обнаруживали дофамин, норэпинефрин и 5-гидрокситирамид с использованием линейной вольтамперометрии, амперометрии и циклической вольтамперометрии в течение 16-дневного периода.Та же группа также использовала эти вертикально выровненные массивы углеродных нанотрубок для стимуляции и внеклеточной регистрации спонтанной и вызванной нейроэлектрической активности в органотипических культурах срезов гиппокампа [88] и в качестве нейронного чипа, который стимулировал и контролировал электрофизиологические сигналы от ткани мозга in vivo [89] ] .
Электроды из углеродных нановолокон также использовались в циклической вольтамперометрии с быстрым сканированием для обнаружения нейротрансмиттеров [90]. УНВ были приготовлены в виде массивов на кремниевых пластинах в виде электродных площадок 3×3.Используя плазменное химическое осаждение из паровой фазы (PECVD), вертикально ориентированные УНВ были выращены с использованием этиленового сырья и никелевых катализаторов при 700 ° C. Беспроводные системы мгновенной концентрации нейротрансмиттеров (WINCS) использовались для программного обеспечения анализа данных для интеграции FSCV и цифровой телеметрии. Дофамин обнаруживали в концентрациях от 500 нМ до 2,5 мкМ М. Обнаружение дофамина моделировали и сравнивали с обнаружением CFME, принимая во внимание измерения электроактивных площадей поверхности.Было обнаружено, что CFME и CNT сравнимы по своей реакции и чувствительности к обнаружению дофамина, что демонстрирует применимость массивов CNF в качестве электродов для нейрохимического мониторинга.
Также был достигнут рост графена с краевой плоскостью с использованием плазменного химического осаждения из газовой фазы на металлические проволоки [90, 91]. Этот метод выращивания углерода привлекателен по многим причинам. Во-первых, он не требует нанесения металлического катализатора на поверхность металлической проволоки, что утомительно и часто трудно достижимо, в отличие от роста углеродных нанотрубок [91, 92].Во-вторых, он также имеет равномерное покрытие по всему металлу. Это важно для создания металлических электродов с углеродным покрытием, которые будут использоваться для обнаружения нейромедиаторов с помощью вольтамперометрии. Металл используется в качестве подложки для кинетики переноса быстрых электронов; однако он должен быть покрыт углеродом, поскольку металлические электроды имеют другое перенапряжение для окисления воды, которое может мешать сигналу во время вольтамперометрии.
5. Преимущества и недостатки электрохимических методов
Некоторые методы, используемые для измерения нейротрансмиттеров, таких как дофамин, в дополнение к микро / наноэлектродам из углеродного волокна, включают позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), генетически закодированные флуоресцентные датчики и микродиализ.Угольные электроды можно использовать для обнаружения дофамина в относительно быстром временном масштабе, но они часто не могут одновременно определять базальные уровни нейрохимических веществ или многих аналитов. ПЭТ неинвазивно измеряет дофамин через связывание с рецептором. Основным недостатком этого метода является высокая стоимость и отсутствие широкой доступности среди научного сообщества, особенно доклинических ученых [93]. Генетически сконструированные флуоресцентные зонды также являются относительно новым методом измерения in vivo и также не являются широко доступными [94].Микродиализ также стал мощным методом измерения дофаминергической нейротрансмиссии [95]. Во время микродиализа буфер перфузируется в определенную область мозга, отбирая образцы внеклеточного синапса, собирая и затем анализируя. Зонд, который исследует конкретную область мозга, заключен в полупроницаемую мембрану, проницаемую для дофамина и других нейротрансмиттеров, но не для белков. Зонды для микродиализа относительно большие и могут вызывать опасные повреждения тканей и вызывать иммунный ответ [96].Они требуют таких методов, как капиллярный электрофорез [97], жидкостная хроматография [98] или масс-спектрометрия [99] для обнаружения в относительно медленных временных масштабах 3-20 минут [100].
Неотъемлемым преимуществом углеродных электродов является то, что они (1) малы (микронно-нанометровый масштаб) [101], (2) являются биосовместимыми [1] и (3) обладают кинетикой быстрого переноса электронов, что позволяет проводить быстрые измерения. in vivo [26]. Небольшой размер электрода (обычно 7000 нм в диаметре или меньше) позволяет точно определять области мозга, такие как ядро прилежащего ядра или префронтальная кора, которые богаты дофаминергическими нейронами и дофамином [102].Напротив, зонды для микродиализа имеют гораздо больший диаметр стального стержня — до 0,5 мм. Кроме того, он ограничивает повреждение тканей и может поражать небольшие области мозга, как у небольших модельных организмов, таких как плодовая мушка [1]. Как следует из их названия, «угольные» электроды являются биосовместимыми для имплантации в модельные организмы или человека [26], не вызывая повреждения тканей и не вызывая иммунного ответа [102]. В отличие от металлических микроэлектродов, угольные электроды также имеют меньшее перенапряжение для окисления воды, что позволяет сканировать при более высоких напряжениях.Наконец, в отличие от вышеупомянутых методов, углеродные электроды при использовании с вольтамперометрией измеряют быстрые субсекундные изменения нейрохимических концентраций. Это невероятно полезно для измерения фазового возбуждения дофаминергических нейронов in vivo , которые высвобождают и поглощают дофамин в быстрой субсекундной шкале времени.
6. Сравнение пределов обнаружения и передачи заряда
Как показано в таблице 1, существует множество различных угольных электродов. Они тщательно сравниваются по типу углеродного материала, типу электрохимического обнаружения и пределу обнаружения [19].Невозможно напрямую сравнить каждый углеродный электрод с другим из-за различий в размере электродов (диаметр, форма и морфология), методе конструкции электродов (например, стекло, капиллярная изоляция с полиимидным покрытием и т. Д.) И методе электрохимического обнаружения. (например, амперометрия, дифференциальная импульсная вольтамперометрия, вольтамперометрия с линейной разверткой, циклическая вольтамперометрия с быстрым сканированием (FSCV) и т. д.). Таким образом, это сравнение будет скорее качественным, чем количественным. Кроме того, существуют также различные методы расчета пределов обнаружения, такие как различные сравнения отношения сигнал / шум (S / N) и другие методы пределов количественной оценки.В среднем сенсоры на основе углеродных нанотрубок имеют самые низкие пределы обнаружения из-за их большей электроактивной площади поверхности, быстрой кинетики переноса электронов и устойчивости к загрязнению поверхности при использовании с циклической вольтамперометрией с быстрым сканированием [19]. Сенсоры на основе графена, сенсоры на основе n-легированного углерода и сенсоры на основе полимерного покрытия, как правило, содержат непроводящие примеси, которые препятствуют адсорбции дофамина [19] и, следовательно, не имеют низких пределов обнаружения. Например, алмазные электроды, легированные бором, сопротивляются загрязнению поверхности, но часто имеют плохие пределы обнаружения из-за относительно низкой проводимости алмазной подложки даже при легировании бором [20].Микроэлектроды из углеродных нанотрубок также имеют более высокую чувствительность к катехоламиновому дофамину, чем к отрицательно заряженной мочевой кислоте и аскорбиновой кислоте. УНТ функционализированы отрицательно заряженными оксидными группами, которые электростатически отталкивают анионную мочевую кислоту и аскорбиновую кислоту. Эти отрицательно заряженные оксидные группы также допускают электростатическое притяжение положительно заряженного катехоламина дофамина, тем самым обеспечивая адсорбцию дофамина на поверхности электрода, повышая чувствительность и, следовательно, имея более низкие пределы обнаружения.
0,8000 0,8
Helical05 μ M3 μ M M μ M
Датчик Метод Аналит LOD
9025 902 902 Углеродные датчики
CONH ₂ -CNT / CFME FSCV DA 0,13 μ M
COOH-CNT / CFME FSCV DA18 μ M
SWCNT лес / CFMEs FSCV DA 0,017 μ M
спиральные CNT GCE Дифференциальный импульс (DP256 DA) M
AA 0,92 μ M
UA 1.5 μ M
DA2
DA2 0.08 μ M
AA 0,12 μ M
UA 0,22 μ M диск 902 M DA 0,021 μ M
CNTYMEs FSCV DA 0,01 μ M
CNF / GCE DPV DPV
s-SWCNT / PET FET DA 10 ⁻¹² μ M
Датчики на основе графена 902 Оксид крафита в массе / CPE DPV DA 0,015 μ M
UA 2,7 μ M
CF25 90 DA6 902 0.5 μ M
AA 24,7 μ M
UA 2 μ M из пеноматериала Am M DA 0,025 мкм M
SWCNH / GCE LSV DA 0,06 мкм M
AA AA UA 0.02 μ M
Графеновый транзистор с целым графеном, управляемый раствором UA 0,03 μ M
Датчики на углеродной основе с примесью азота
Графен с примесью азота / SPCE6 9025
N-CNRs-Nafion / GCE DPV DA 0,0089 μ M
N-PCNPs / GCE DPV
AA 0,74 μ M
UA 0,021 μ M
9067
902
PEDOT / RGO / GCE Амперометрия DA 0.039 μ M
PEDOT / CNT / CPE DPV DA 0,020 μ M
PEI / CNT / CFME FSCV6 902 905
DA
Gr / (PDDA– [PSS-MWCNTs]) графитовый электрод, LBL Амперометрия DA 0,15 μ M
CNP / функционализированные силикатные частицы / ITO, LBL 90 DPV DPV 0.125 μ M
PANANA – MIPs / GCE DPV DA 0,0033 μ M
MIPs-Craphene / GCE DA DPV
PPy / CNTs-MIPs / GCE DPV DA 10 ⁻⁵ μ M
Непрямое обнаружение с использованием ферментов и ДНК
Цистеамин / MWCNT-тирозин-нафион / Au-электродный биосенсор Амперометрия DA 0.003 μ M
Угольный электрод | Статья об угольном электроде от The Free Dictionary
Pundir, «Амперометрический биосенсор холина на основе многослойных углеродных нанотрубок / наночастиц оксида циркония, электроосажденных на стеклоуглеродном электроде», Аналитическая биохимия, т. прямоугольная вольтамперометрия в широком диапазоне pH.Вилке изучил электрохимию этих ячеек с помощью масс-спектрометрии и обнаружил, что кислород вступает в реакцию не только с углеродным электродом, но и с электролитическим растворителем, который представляет собой проводящий раствор, переносящий ионы лития между электродами. Обычно нанотрубки образуются. в виде толстого черного налета на конце угольного электрода. При внимательном изучении этого месторождения можно обнаружить волокнистую внутреннюю часть и твердую внешнюю оболочку из плавленого углерода. Для всех таких людей сейчас на рынке доступны углеродные электроды TENS.Далее было показано, что емкость углеродного электрода, полученного из водного гиацинта, увеличилась с 472 до 912 F [g.sup.-1], когда йодид калия (0,08 M KI) был добавлен к 1M [H 2] S [O. sub.4] электролита, что означает влияние электролита [48]. Из приведенного выше уравнения были рассчитаны соответствующие значения удельной емкости, которые составили 76,0 Ф / г, 599,9 Ф / г и 151,7 Ф / г для обработанных угольных электродов. при мощности 50 Вт, 75 Вт и 100 Вт по сравнению с 120,3 Ф / г для необработанного угольного электрода.Были использованы различные рабочие электроды, в частности, стеклоуглеродный электрод (GCE, кат.). Среди тем — новое эмпирическое уравнение для оценки удельной площади поверхности углеродного электрода суперконденсатора по дифракции рентгеновских лучей, блокирующие свойства суперпарамагнитных наночастиц магнетита и композитные наночастицы золото / суперпарамагнитный магнетит, изготовление и свойства многослойных углеродных нанотрубок Buckypaper, композитный электрод из диоксида марганца / графена с пониженным содержанием глюкозы для суперконденсаторов, распределение частиц по размерам церато-цирконатного порошка, полученного с использованием трех различных методов, и транспортировка характеристики вторичных заряженных частиц, возникающих в результате нейтрона высокой энергии в кремнии.В качестве рабочих электродов используются стеклоуглеродный электрод и электрод в виде висячей капли ртути. Сообщается об использовании стеклоуглеродного электрода, модифицированного углеродными нанотрубками, для жидкостной хроматографии и электрохимического обнаружения фенольных соединений с эстрогенной активностью. Электрический сигнал, достигающий угольного электрода, является пропорциональным. к уровням глюкозы в образце.
Угольные электроды — UCT Electrodes International
Дом
Продукты Графитовые электроды
Угольные электроды
Графитовая наружная часть — стержни с внутренней резьбой
Специальные графитовые блоки — давление ISO
Специальные графитовые блоки-вибрация
Специальные графитовые блоки — давление на насыпи
Специальные графитовые стержни для вибрации и экструзии
Графитовый анодный лист и стержни
Графитовые трубки
Графитовый ротор
Графитовый тигель
Обработка графита
Графитовая матрица для тигля из нитрида бора
Графитовая сетка (опорная плита)
Форма для спекания графита для алмазных инструментов
Графитовое уплотнительное кольцо
Графитовая соединительная деталь для передачи вакуума…
Детали для графитовой коробки передач в вакууме…
Графитовый нагреватель для вакуумной электропечи
Графитовая форма для извлечения и очистки…
Графитовая форсунка для алмазного сверла…
Пластина для спекания графита
Графитовая отводная пластина для топливного элемента
Графитовый тигель для плавки золота
Графитовая воронка для протекания жидкого расплава…
Графитовые отходы и порошок
Заготовка
Блум
Плита
Обработка графита с ЧПУ
О нас
Услуги
Новости
Контакты
+1 (800) 919-0158
info @ uctelectrodes.com

Дом
Продукты
Графитовые электроды
Угольные электроды
Штанга графитовая — штанги женской
Специальные графитовые блоки — давление ISO
Специальные графитовые блоки-вибрация
Специальные графитовые блоки — давление на насыпи
Специальные графитовые стержни для вибрации и экструзии
Графитовый анодный лист и стержни
Графитовые трубки
Графитовый ротор
Графитовый тигель
Обработка графита
Графитовая матрица для тигля из нитрида бора
Графитовая сетка (опорная плита)
Форма для спекания графита для алмазных инструментов
Графитовое уплотнительное кольцо
Графитовая соединительная деталь для передачи вакуума…
Детали для графитовой коробки передач в вакууме…
Графитовый нагреватель для вакуумной электропечи
Графитовая форма для извлечения и очистки…
Графитовая форсунка для алмазного сверла…
Пластина для спекания графита
Графитовая отводная пластина для топливного элемента
Графитовый тигель для плавки золота
Графитовая воронка для протекания жидкого расплава…
Графитовые отходы и порошок
Заготовка
Блум
Плита
Обработка графита с ЧПУ
О нас
Услуги
Новости
Контакты
Электрохимия углеродных электродов | Wiley
Перейти к основному содержанию Корзина0
КТО МЫ СЛУЖИМ
Ученики
Аренда учебников
Инструкторы
Авторы книг
Профессионалов
Исследователи
Учреждения
Библиотекарей
Корпорации
Общества
Редакторы журналов
Книжные магазины
Правительство
ПРЕДМЕТЫ
Бухгалтерский учет
сельское хозяйство
сельское хозяйство
Аквакультура
Искусство и архитектура
Архитектура
Искусство и прикладное искусство
Графический дизайн
Управление бизнесом
Бухгалтерский учет
Реклама
Управление бизнесом
Бизнес и общество
Деловая этика
Самопомощь в бизнесе
Бизнес-статистика и математика
Бизнес-технологии
Развитие карьеры
Консультации
Экономика
Финансы и инвестиции
Интеллектуальная собственность и лицензирование
Управление
Маркетинговые продажи
Некоммерческие организации
Производственные операции
Управление проектом
Недвижимость и недвижимость
Государственное управление
Управление качеством
Малый бизнес
Специальные темы
Технологии
Обучение и развитие персонала
Химия
Союзная химия здравоохранения
Аналитическая химия
Аккумуляторы и топливные элементы
Биохимия
Катализ
Химическая и экологическая безопасность
Вычислительная химия
Электрохимия
Экологическая химия
Пищевая наука и технологии
Общая химия
История химии
Промышленная химия
Неорганическая химия
Математика для химии
Органическая химия
Фармацевтическая химия
Физическая химия
Подготовительная химия
Специальные темы
Устойчивая химия
Вычисление
Компьютерная графика
Информационные технологии
Оборудование
Интернет и WWW
Офисная производительность
Операционные системы
Программная инженерия
Специальные темы
Кулинария и гостеприимство
Бухгалтерский учет
Выпечка и кондитерские изделия
Напитки
Организация питания и мероприятий
Готовка
Еда, напиток
Операции общественного питания
Написание еды и справочная информация
Общая кулинария и гостеприимство
Управление гостиницей
Маркетинг
Профессиональная кулинария
Специальные темы
Индустрия путешествий и туризма
Вина и спиртные напитки
Науки о Земле и космосе
науки о Земле
Изменение окружающей среды
Экологическая экономика и политика
Экологическая этика
Экологического менеджмента
Наука об окружающей среде
Экологические исследования
География
Геология и геофизика
Океанография
Образование
Оценка, методы оценки
Классное руководство
Разрешение конфликтов и посредничество
Учебные инструменты
Образование и государственная политика
Образовательные исследования
Общее образование
Высшее образование
Информация и библиотечное дело
Специальное образование
Специальные темы
Профессиональные технологии
Инженерия и материаловедение
Биомедицинская инженерия
Химическая и биохимическая инженерия
Гражданское строительство
Электротехника и электроника
Энергия
Инженерия окружающей среды
Промышленная инженерия
Материаловедение
Инженерное дело
Общая инженерия
Нанотехнологии
Гуманитарные науки
Классические исследования
История
Лингвистика
Литература
Философия
Религия и богословие
Закон и криминология
Гражданский закон
Уголовное право
Криминология
Общее и вводное право
Закон об интеллектуальной собственности
Международный закон
Пенология и полицейская наука
Процессуальное право
Публичное право
Специальные темы
Естественные науки
Анатомия и физиология
Зоотехния и зоология
Клеточная и молекулярная биология
Сравнительная биология (ботаника и зоология)
Биология развития
Экология и биология организма
Энтомология
Эволюция
Криминалистика
Общие науки о жизни
Общая биология
Генетика
Человеческая биология
Микробиология и вирусология
Микроскопия
Неврология
Орнитология
Паразитология
Растениеводство
Специальные темы
образ жизни
Цифровые камеры и фотография
Садоводство
Общий образ жизни
Юмор
Забота о животных
Популярная культура
Специальные темы
Виды спорта
Технические и инструкции
Математика
Алгебра
Прикладная математика
Прикладная вероятность и статистика
Биостатистика
Исчисление
Хаос, фракталы, динамические системы
Комбинаторика
Вычислительная и графическая статистика
Криптография
Статистика интеллектуального анализа данных
Дискретная математика
Конечная математика
Общая математика
Общая статистика
Геометрия и топология
Теория графов
Логика и основы
Математический анализ
Математическое моделирование
Специальные темы по математике
Теория чисел
Численные методы
Оптимизация
Статистика вероятностей
Теория массового обслуживания
Регрессивный анализ
Методы исследования опроса
Временные ряды
Вейвлеты
Медицина, сестринское дело и стоматология
Зависимость
Аллергия и клиническая иммунология
Андрология
Анестезия и обезболивание
Аудиология
Основные медицинские науки
Сердечно-сосудистые заболевания
Клеточная и молекулярная медицина
Потребительское здоровье
Стоматология
Дерматология
Emerge
Графитовые электроды — Showa Denko Carbon Division
Графитовые электроды — Showa Denko Carbon Division
С полным набором диаметров и длин Showa Denko Carbon Division (SDK) предлагает графитовый электрод для любого применения
SDK производит электроды для максимальной производительности и экономичности
SDK использует высококачественное сырье для достижения оптимальных тепловых и электрических характеристик
Рекомендуемые токовые нагрузки:
Стандартные размеры электродов можно найти здесь.
Графитовые электроды сверхдлинной длины (SLL):
Глобальная производственная платформа
SDK позволяет изготавливать электроды длиной более 3600 мм (140 дюймов).
Графитовые электроды
SLL обеспечивают каждому заказчику следующие преимущества:
Повышенная безопасность персонала за счет необходимости меньшего количества электродов
Повышенная производительность электродов за счет меньшего количества стыков на колонке
Увеличение производства за счет сокращения времени простоя для добавления электродов
Чтобы узнать, как электроды SDK могут помочь вашей работе, отправьте нам сообщение, используя контактную форму.
Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот сайт и, следовательно, ваш опыт работы в Интернете.
ПРИНЯТЬ ВСЕ
Сохранить
Индивидуальные настройки конфиденциальности
Cookie-Детали политика конфиденциальности Отпечаток
Настройки конфиденциальности
Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie.Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и, таким образом, выбрать только определенные файлы cookie.
Имя Borlabs Cookie
Провайдер Владелец этого сайта
Назначение Сохраняет настройки посетителей, выбранных в Cookie Box Borlabs Cookie
Имя файла cookie borlabs-cookie
Срок действия файла cookie 1 год
Стеклоуглеродный электрод, стеклоуглеродный рабочий электрод, 2/3/4 / 5мм стеклоуглеродный электрод | PH-метры |
Размер стеклоуглеродного электрода:

Обычный тип: длина ПТФЭ 80 мм, диаметр соединительной колонки 2 мм, длина 15 мм, общая длина электрода 95 мм.
Размер товара:
Стеклоуглерод диаметром 2 мм, диаметр оболочки из ПТФЭ 6 мм.
Стеклоуглерод диаметром 3 мм, диаметр оболочки из ПТФЭ 6 мм.
Стеклоуглерод диаметром 4 мм, диаметр оболочки из ПТФЭ 8 мм.
Стеклоуглерод диаметром 5 мм, диаметр оболочки из ПТФЭ 8 мм.
Стеклоуглерод диаметром 6 мм, диаметр оболочки из ПТФЭ 10 мм.
Стеклоуглерод диаметром 10 мм, диаметр оболочки из ПТФЭ 16,3 мм.
Размер стеклоуглеродного электрода:
Стеклоуглерод, называемый стеклоуглеродом, представляет собой медленный нагрев полиакрилонитрильной смолы или фенольной смолы в инертной атмосфере до высокой температуры (до 2800 ° C). Стеклоуглерод рассматривается как стеклообразный аморфный углерод, материал электронного проводника, подходящий для использования в качестве электрода. а также широко используется в основах для настольного тенниса.
Стеклоуглеродный электрод — это аббревиатура от стеклоуглеродного электрода.
Преимуществами стеклоуглеродного электрода являются хорошая проводимость, высокая химическая стабильность, малый коэффициент теплового расширения, прочная текстура, хорошая воздухонепроницаемость и широкий спектр потенциальных применений (от -1 до 1 В и насыщенный каломельный электрод). Полезную модель можно превратить в электрод имеет форму цилиндра, диска и т.д., и может быть использован в качестве подложки, а также могут быть изготовлены ртутные пленки, стеклоуглеродный электрод и химически модифицированный электрод.Он широко используется в электрохимических экспериментах или электроаналитической химии.
Характеристики электрода:
Стеклоуглеродный электрод является рабочим электродом для широкого спектра применений, он является своего рода инертным электродом, имеет хорошую проводимость, высокую твердость, высокую гладкость, высокое перенапряжение водорода, диапазон поляризации, химическую стабильность, может использоваться непосредственно как инертный электродно-катодное и анодное вольтамперометрическое определение валентных ионов.Может также использоваться для химически модифицированного электрода.
Обработка и обслуживание электродов:
Стеклоуглеродная поверхность должна быть зеркальной и чистой. Поскольку поверхность из стекловолокна, уязвимая для загрязнения некоторыми органическими соединениями, которые серьезно влияют на измерение (не пик, другой пик, не воспроизводится), перед измерением должна быть настолько чистой, существует три основных метода: химический метод: одно замочить и очистить азотной кислотой .Twowith
Аммиачный этанол или этилацетат 1: 1 Замочите скраб.Три можно также промыть спиртом, а затем 6NHCL или 4NHO3Soak. Электрохимическая обработка: в + 0,8 В — (- One8V (0,5MKcLPH7, кроме O2I В условиях (напряжение), повторяющаяся поляризация (сброс) в диапазоне напряжений — Сканирование) (анод) — Катод к катоду), если он серьезно загрязнен и имеет бельевую яму , царапины можно обработать механически, MgO (порошок 200 Нанесите его на мокрую фланелету и добавьте немного воды для полировки. Также можно
Несколько методов комбинируются в зависимости от состояния электродов.Не следует замачивать электрод в течение длительного времени снова сильной кислотой, сильной щелочью и органическим растворителем.
Поскольку стеклоуглеродный электрод является инертным электродом, в качестве сканирующего материала используются сканирующие электроды, такие как ртуть, медь и золото. Это ртутная пленка, медная пленка и золотой пленочный электрод. Например: анодная очистка, покрытие ртутью и золочение. В стеклоуглероде есть два вида ртути. Первый — это покрытие равным количеством ртути, то есть в анализируемый образец добавляется определенное количество Hg + (обычно используется в оксиде ртути и нитрате ртути) до точки ионного электролитического обогащения, в то время как образование амальгамы, сканирующее растворение, в положительный потенциал, полностью растворенные ионы или ртутная пленка, подлежащие измерению, он может удалить ртутный пленочный электрод с помощью салфетки из фильтровальной бумаги.Когда проводится второй анализ, поверхность электрода все еще находится в исходном состоянии для обеспечения воспроизводимости, а концентрация обычного иона ртути представляет собой концентрацию иона, который необходимо измерить 500-1000 секунд для пленки с покрытием ртутью, 1. Накопленная ртуть в течение длительного времени под электролитическим потенциалом ионов, подлежащих измерению. Например, ртутная пленка для измерения CuIn-0,2 ВА наносится в течение длительного периода времени, чтобы предотвратить электроосаждение Cu, Pb, CD, Zn. Риск этого метода заключается в низкой эффективности и длительном времени.Два При условии равного покрытия ртутью, после проведения электролиза в течение определенного периода времени, сканирование растворяется и растворяется в конечном потенциале, чтобы растворить общее время, таким образом растворяя ионы, которые необходимо измерить, так, чтобы они были обогащены — Растворение, повторяется несколько раз можно получить слой ионов ртути без измерения ионов.