Ultrasonidos dispersión de nanotubos de carbono (CNT)

Carbonnanotubes son fuertes y flexibles, pero muy coherente. Son difíciles de dispersar a los líquidos, como agua, etanol, aceite, polímero o resina epoxi. El ultrasonido es un método eficaz para obtener discretos - solo dispersos - carbonnanotubes.

Carbonnanotubes (CNT) se utilizan en adhesivos, revestimientos y polímeros como material de relleno y conductor de la electricidad en los plásticos para disipar las cargas estáticas en los aparatos eléctricos y paneles de la carrocería en electrostáticamente pintar automóviles. Mediante el uso de los nanotubos, los polímeros pueden ser más resistente a las temperaturas, productos químicos perjudiciales, ambientes corrosivos, presiones extremas ya la abrasión. Hay dos categorías de los nanotubos de carbono: los nanotubos de pared simple (SWNT) y multi-nanotubos de pared (MWNT).

Carbonnanotubes están generalmente disponibles como materia seca, por ejemplo, de las empresas, tales como SES Research o CNT Co., Ltd. Un proceso simple, confiable y escalable para desaglomeración es necesario, a fin de utilizar los nanotubos a su máximo potencial. Para los líquidos de hasta 100.000 cP ecografía es una tecnología muy eficaz para la dispersión de los nanotubos en el agua, aceite o polímeros de alta o baja en las concentraciones. Las corrientes en chorro líquido resultante de cavitación ultrasónica, Superar las fuerzas de enlace entre los nanotubos, y separada de los tubos. Debido a las fuerzas de corte por ultrasonidos generados y micro turbulencias ultrasonido puede ayudar en el revestimiento de la superficie y la reacción química de los nanotubos con otros materiales, también.

En general, un nanotubo grueso de dispersión es la primera pre-mezclados por un agitador estándar y homogénea en el reactor de flujo ultrasónico de la célula. El vídeo a la derecha (clic en la imagen para empezar!) muestra un ensayo de laboratorio (con un lote de sonicación UP400S) Carbonnanotubes varias hojas de dispersión en el agua a baja concentración. Debido a la naturaleza química de carbono, el comportamiento de dispersión de los nanotubos en el agua es bastante difícil. Como se muestra en el video, que puede ser fácilmente demostrado que ultrasonidos es capaz de dispersar a los nanotubos de manera eficaz.

Dispersión de Los SWNT de Alto Largo

Un problema importante para la transformación y manipulación de SWNT es inherente a la insolubilidad de los tubos en común de los disolventes orgánicos y agua. Funcionalización de los nanotubos de pared lateral o extremos abiertos para crear una interfaz adecuada entre el SWNT y el disolvente en su mayoría llevan a la exfoliación parcial de las cuerdas SWNT, solamente. Como resultado, el SWNT normalmente dispersa como paquetes en lugar de objetos individuales aislados. Cuando las condiciones son demasiado duras empleadas durante la dispersión, el SWNT se redujo a longitudes de entre 80 y 200 millas náuticas. Aunque esto es útil para ciertas pruebas, esta distancia es demasiado pequeño para las aplicaciones más prácticas, tales como semiconductores o el refuerzo de SWNT. Controlada, tratamiento de ultrasonidos, leve (por ejemplo, por UP200S con 40mm sonotrodo) Es un procedimiento eficaz para preparar las dispersiones acuosas de largo SWNT individuales. Las secuencias de ultrasonidos leve minimizar el acortamiento y permitir la preservación máxima de las propiedades estructurales y electrónicas.

Purificación de SWNT por polímeros Asistida ultrasonidos

Asistida por ultrasonidos purificación de nanotubos de carbono de una sola pared.

Imagen: Koshio 2001

Es difícil estudiar la modificación química de SWNT a nivel molecular, porque es difícil obtener SWNT puro. As-SWNT crecido contienen muchas impurezas, como las partículas de metal y carbón amorfo. Ultrasonidos de SWNT en un monoclorobenceno (MCB) solución de poli (metacrilato de metilo) PMMA seguida de filtración es un medio eficaz para purificar SWNT. Este polímero asistida método de purificación permite eliminar las impurezas de SWNT como cultivados de manera eficaz. (Yudasaka et al.) El control preciso de la amplitud de ultrasonidos permite limitar los daños a la SWNT.

Hielscher un amplia gama de dispositivos de ultrasonidos y accesorios para la eficiente dispersión de los nanotubos.

Dispositivos de laboratorio Compact de hasta 400 vatios de potencia para la dispersión en volúmenes más pequeños de hasta 2 litros
500 y 1.000 y 2.000 Watts procesadores ultrasónicos como el UIP1000hd puede procesar grandes volúmenes.
Sistemas de ultrasonidos de 2, 4, 10 y 16kW y más para la transformación a nivel comercial.

Literatura

Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Una manera sencilla de un solo reaccionan químicamente Wall Crabon nanotubos con materiales orgánicos usando ultrasonidos, 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): Dispersiones de individuales en una sola pared Nanotubos de Carbono de Alto Longitud, en: Langmuir, vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.