Tək Divarlı Karbon Nanoboruları Ayrı-ayrılıqda Necə Yaymaq olar
Tək Divarlı Karbon Nanoborular (SWNTs və ya SWCNTs) unikal xüsusiyyətlərə malikdir, lakin onları ifadə etmək üçün onlar ayrı-ayrılıqda səpələnmiş olmalıdırlar. Tək divarlı karbon nanoborucuqlarının müstəsna xüsusiyyətlərindən tam istifadə etmək üçün borular ən tam şəkildə açılmalıdır. Digər nanohissəciklər kimi SWNT-lər də çox yüksək cazibə qüvvələri nümayiş etdirir, belə ki, etibarlı deaglomerasiya və dispersiya üçün güclü və səmərəli texnika lazımdır. Ümumi qarışdırma üsulları SWNT-ləri zədələmədən ayırmaq üçün lazım olan intensivliyi təmin etməsə də, yüksək güclü ultrasəslərin SWCNT-ləri açması və dağıtması sübut edilmişdir. Ultrasonik olaraq yaradılan kavitasiya kəsmə qüvvələri birləşmə qüvvələrinin öhdəsindən gəlmək üçün kifayət qədər güclüdür, eyni zamanda ultrasəs intensivliyi SWCNT-lərin zədələnməsinin qarşısını almaq üçün dəqiq şəkildə tənzimlənə bilər.
Problem:
Tək Divarlı Karbon Nanoborular (SWCNTs) elektrik xüsusiyyətlərinə görə Çox Divarlı Karbon Nanoborular (MWNTs/ MWCNTs) ilə fərqlənir. SWCNT-lərin bant boşluğu sıfırdan 2 eV-ə qədər dəyişə bilər və onların elektrik keçiriciliyi metal və ya yarımkeçirici davranış xüsusiyyətlərinə malikdir. Tək Divarlı Karbon Nanoborular yüksək dərəcədə yapışqan olduğundan, SWCNT-lərin emalı zamanı əsas maneələrdən biri boruların üzvi həlledicilərdə və ya suda həll olunmamasıdır. SWCNT-lərin tam potensialından istifadə etmək üçün boruların sadə, etibarlı və genişlənə bilən deaglomerasiya prosesi lazımdır. Xüsusilə, SWCNT-lər və üzvi həlledici arasında uyğun bir interfeys yaratmaq üçün CNT yan divarlarının və ya açıq uclarının funksionallaşdırılması yalnız SWCNT-lərin qismən aşındırılması ilə nəticələnir. Buna görə də, SWCNT-lər əsasən ayrı-ayrı deaglomerasiya edilmiş iplər deyil, paketlər şəklində səpələnmişdir. Əgər dispersiya zamanı vəziyyət çox sərt olarsa, SWCNT-lər 80 ilə 200 nm arasında olan uzunluğa qısaldılacaq. Praktik tətbiqlərin əksəriyyəti üçün, yəni yarımkeçirici və ya gücləndirici SWCNT-lər üçün bu uzunluq çox kiçikdir.
UIP2000hdT, SWCNT-ləri dağıtmaq üçün 2 kVt güclü ultrasəs cihazı.
Həlli:
Ultrasonikasiya, Karbon Nanoborucuqlarının dağılması və deaqlomerasiyası üçün çox təsirli bir üsuldur, çünki yüksək intensivlikli ultrasəsin ultrasəs dalğaları mayelərdə kavitasiya yaradır. Maye mühitdə yayılan səs dalğaları, tezlikdən asılı olaraq, yüksək təzyiq (sıxılma) və aşağı təzyiq (nadir) dövrlərinin dəyişməsi ilə nəticələnir. Aşağı təzyiq dövrü zamanı yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları mayedə kiçik vakuum qabarcıqları və ya boşluqlar yaradır. Baloncuklar artıq enerji qəbul edə bilməyəcək bir həcmə çatdıqda, yüksək təzyiq dövrü zamanı şiddətlə çökürlər. Bu fenomen kavitasiya adlanır. Partlayış zamanı yerli olaraq çox yüksək temperaturlara (təxminən 5000K) və təzyiqlərə (təxminən 2000atm) çatılır. Kavitasiya qabarcığının partlaması da 280 m/s sürətə çatan maye axını ilə nəticələnir. Bu maye jet axınlarından qaynaqlanır ultrasəs kavitasiyası, Karbon Nanoborular arasında bağlanma qüvvələrinin öhdəsindən gəlir və beləliklə, nanoborular deaglomerasiya olur. Yüngül, idarə olunan ultrasəs müalicəsi yüksək uzunluqlu dispers SWCNT-lərin səthi aktiv maddə ilə stabilləşdirilmiş süspansiyonlarını yaratmaq üçün uyğun bir üsuldur. SWCNT-lərin idarə olunan istehsalı üçün Hielscher-in ultrasəs prosessorları geniş spektrli ultrasəs parametrləri dəstlərində işləməyə imkan verir. Ultrasəs amplitudası, maye təzyiqi və maye tərkibi xüsusi material və prosesə uyğun olaraq dəyişə bilər. Bu, məsələn, dəyişən tənzimləmə imkanları təklif edir
- 170 mikrona qədər sonotrode amplitüdləri
- 10 bara qədər maye təzyiqi
- 15L/dəq-ə qədər maye axını sürəti (prosesdən asılı olaraq)
- 80 °C-ə qədər maye temperaturu (istək üzrə digər temperaturlar)
- materialın özlülüyü 100.000 cp-ə qədər
Ultrasonik Avadanlıq
Hielscher yüksək performans təklif edir ultrasəs prosessorları hər həcmi sonication üçün. Qrup şəklində qurula bilən 50 vattdan 16.000 vata qədər olan ultrasəs cihazları laboratoriyada və sənayedə hər bir tətbiq üçün uyğun ultrasəs tapmağa imkan verir. Nanoboruların mürəkkəb dispersiyası üçün davamlı sonikasiya tövsiyə olunur. Hielscher-in axın hüceyrələrindən istifadə edərək, CNT-ləri polimerlər, yüksək özlülüklü ərimələr və termoplastiklər kimi yüksək özlülüklü mayelərə yaymaq mümkün olur.
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Ultrasonik dağılmış SWNT-lərin mikroskopik görüntülənməsi.
Nanoborucuqların ultrasəs dispersiyası (UP400 St)
Hielscherin laboratoriya cihazı ilə CNT-lərin yayılması UP50H
Yüksək performanslı ultrasəs! Hielscher-in məhsul çeşidi kompakt laboratoriya ultrasəs cihazından tutmuş tam sənaye ultrasəs sistemlərinə qədər tam spektri əhatə edir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Cheng, Qiaohuan; Debnath, Sourabhi; Gregan, Elizabeth; Byrne, Hugh J. (2010): Ultrasound-Assisted SWNTs Dispersion: Effects of Sonication Parameters and Solvent Properties. The Journal of Physical Chemistry C, 114(19), 2010. 8821–8827.
- Tenent, Robert; Barnes, Teresa; Bergeson, Jeremy; Ferguson, Andrew; To, Bobby; Gedvilas, Lynn; Heben, Michael; Blackburn, Jeffrey (2009): Ultrasmooth, Large‐Area, High‐Uniformity, Conductive Transparent Single‐Walled‐Carbon‐Nanotube Films for Photovoltaics Produced by Ultrasonic Spraying. Advanced Materials. 21. 3210 – 3216.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
Bilməyə Dəyər Faktlar
Ultrasəs cihazlarına tez-tez prob sonikatoru, ultrasəs homojenizatoru, sonik lizer, ultrasəs pozucusu, ultrasəs öğütücü, sono-ruptor, sonifier, sonik dismembrator, hüceyrə pozucusu, ultrasəs disperser və ya həlledici deyilir. Fərqli şərtlər sonikasiya ilə yerinə yetirilə bilən müxtəlif tətbiqlərdən qaynaqlanır.