Ultrasons dispersió de nanotubs de carboni (CNT)

Carbonnanotubes són forts i flexibles, però molt coherent. Són difícils de dispersar els líquids, com aigua, etanol, oli, polímer o resina epoxi. L'ultrasò és un mètode eficaç per obtenir discrets - només dispersos - carbonnanotubes.

Carbonnanotubes (CNT) s'utilitzen en adhesius, revestiments i polímers com a material de farciment i conductor de l'electricitat en els plàstics per dissipar les càrregues estàtiques en els aparells elèctrics i panells de la carrosseria en electrostàticament pintar automòbils. Mitjançant l'ús dels nanotubs, els polímers poden ser més resistent a les temperatures, productes químics perjudicials, ambients corrosius, pressions extremes ia l'abrasió. Hi ha dues categories dels nanotubs de carboni: els nanotubs de paret simple (SWNT) i multi-nanotubs de paret (MWNT).

Carbonnanotubes estan generalment disponibles com a matèria seca, per exemple, de les empreses, com ara SES Research o CNT Co, Ltd Un procés simple, fiable i escalable per desaglomeració és necessari, per tal d'utilitzar els nanotubs al seu màxim potencial. Per als líquids de fins a 100.000 cP ecografia és una tecnologia molt eficaç per a la dispersió dels nanotubs en l'aigua, oli o polímers d'alta o baixa en les concentracions. Els corrents en doll líquid resultant de cavitació ultrasònica, Superar les forces d'enllaç entre els nanotubs, i separada dels tubs. A causa de les forces de tall per ultrasons generats i micro turbulències ultrasò pot ajudar en el revestiment de la superfície i la reacció química dels nanotubs amb altres materials, també.

En general, un nanotub gruix de dispersió és la primera pre-barrejats per un agitador estàndard i homogènia en el reactor de flux ultrasònic de la cèl lula. L' vídeo a la dreta (clic a la imatge per començar!) mostra un assaig de laboratori (amb un lot de sonicació UP400S) Carbonnanotubes diversos fulls de dispersió en l'aigua a baixa concentració. A causa de la naturalesa química de carboni, el comportament de dispersió dels nanotubs a l'aigua és bastant difícil. Com es mostra en el vídeo, que pot ser fàcilment demostrat que ultrasons és capaç de dispersar els nanotubs de manera eficaç.

Dispersió de Els SWNT d'Alt Llarg

Un problema important per a la transformació i manipulació de SWNT és inherent a la insolubilitat dels tubs en comú dels dissolvents orgànics i aigua. Funcionalització dels nanotubs de paret lateral o extrems oberts per crear una interfície adequada entre l'SWNT i el dissolvent en la seva majoria porten a la exfoliació parcial de les cordes SWNT, només. Com a resultat, el SWNT normalment dispersa com paquets en comptes d'objectes individuals aïllats. Quan les condicions són massa dures emprades durant la dispersió, l'SWNT es va reduir a longituds d'entre 80 i 200 milles nàutiques. Encara que això és útil per a certes proves, aquesta distància és massa petit per a les aplicacions més pràctiques, com ara semiconductors o el reforç de SWNT. Controlada, tractament d'ultrasons, lleu (per exemple, per UP200S amb 40mm sonotrodo) És un procediment eficaç per preparar les dispersions aquoses de llarg SWNT individuals. Les seqüències d'ultrasons lleu minimitzar l'escurçament i permetre la preservació màxima de les propietats estructurals i electròniques.

Purificació de SWNT per polímers Assistida ultrasons

Assistida per ultrasons purificació de nanotubs de carboni d'una sola paret.

Imatge: Koshi 2.001

És difícil estudiar la modificació química de SWNT a nivell molecular, perquè és difícil obtenir SWNT pur. As-SWNT crescut contenen moltes impureses, com les partícules de metall i carbó amorf. Ultrasons d'SWNT en un monoclorobenceno (MCB) solució de poli (metacrilat de metil) PMMA seguida de filtració és un mitjà eficaç per purificar SWNT. Aquest polímer assistida mètode de purificació permet eliminar les impureses de SWNT com cultivats de manera eficaç. (Yudasaka et al.) El control precís de l'amplitud d'ultrasons permet limitar els danys a la SWNT.

Hielscher un àmplia gamma de dispositius d'ultrasons i accessoris per a la eficient dispersió dels nanotubs.

Dispositius de laboratori Compact de fins a 400 watts de potència per a la dispersió en volums més petits de fins a 2 litres
500 i 1.000 i 2.000 Watts processadors ultrasònics com el UIP1000hd pot processar grans volums.
Sistemes d'ultrasons d' 2, 4, 10 i 16kW i més per a la transformació a nivell comercial.

Literatura

Koshi, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Una manera senzilla d'un sol reaccionen químicament Wall Crabon nanotubs amb materials orgànics usant ultrasons, en Nano Letters, vol. 1, No 7, 2001, p. 361-363.

Yudasaka, M., Zhang, M.; Jabs, C.; Iijima, S. (2000): Appl. Phys. A 2000, 71, 449.

Paredes, JI, Burghard, M. (2004): Dispersions d'individuals en una sola paret Nanotubs de Carboni d'Alt Longitud, a: Langmuir, vol. 20, No 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.