Ultrasonication се прилага успешно за обработката и дисперсията на нанотръби на бор нитрида (BNNTs). Ултразвукът с висока интензивност осигурява хомогенно разплитане и разпространение в различни решения и по този начин е от решаващо значение за включване на BNNTs в разтвори и матрици.

Ултразвукова обработка на нитридни нанотръби

За да се включат нанотръби (BNNTs) или наноструктури на бора (BNN) като нано-техетове и нанорибонки в течни разтвори или полимерни матрици, е необходима ефективна и надеждна техника на дисперсия. Ултразвукова дисперсия осигурява необходимата енергия за ексфолиране, разплитане, диспергиране и функционализиране нанотръби на бор нитрида и наноструктури бор нитрида с висока ефективност. Прецизно контролираните параметри на обработка на ултразвук с висока интензивност (т.е. енергия, амплитуда, време, температура и налягане) позволяват индивидуално да се коригират условията на обработка към целевата цел на процеса. Това означава, че ултразвуковата интензивност може да се регулира по отношение на специфичната формулировка (качество на BNNTs, концентрация на разтворител, твърдо-течност и т.н.), като по този начин се получават оптимални резултати.

Приложенията на ултразвукова BNNT и BNN обработка покриват пълния диапазон от хомогенна дисперсия на двуизмерни наноструктури на бор (2D-BNNs), до тяхната функционализация и ексфолиране на монослойна шестоъгълна бор нитрид. По-долу представяме подробностите за ултразвукова дисперсия, ексфолиация и функционализация на BNNTs и BNNs.

Ултразвукова дисперсия на Борон Нитридни Нанотръби

Когато се използват нанотръби (BNNTs) на бора за подсилване на полимери или синтезиране на нови материали, се изисква равномерно и надеждно дисперсия в матрицата. Ултразвукови диспергатори се използват широко за диспергиране на наноматериали като CNTs, метални наночастици, частици ядро-обвивка и други видове наночастици във втора фаза.
Ултразвукова дисперсия е успешно приложена за разплитане и разпространение на BNNTs равномерно във водни и не-водни разтвори, включително етанол, PVP етанол, TX100 етанол, както и различни полимери (например полиуретан).
Често използвано повърхностноактивно вещество за стабилизиране на ултразвуково приготвена дисперсия на BNNT е 1% тетров разтвор на натриев додецилсулфат (SDS). Например, 5 mg BNNTs са ултразвуково диспергирани във флакон с 5 мл 1% т. SDS разтвор, използвайки ултразвуков тип диспергьорка като например UP200St (26kHz, 200W),

Водна дисперсия на BNNTs с помощта на ултразвук

Поради силните си взаимодействия с Van der Waals и хидрофобната повърхност, нанотръбите от бора са слабо диспергиращи се в разтвори на водна основа. За да реши тези проблеми, Jeon et al. (2019) използва Pluronic P85 и F127, които имат както хидрофилни групи, така и хидрофобни групи за функционализиране на BNNT под ултразвук.

Ексфолиране на нано-листо от Бор нитрида, без повърхностноактивни вещества, използвайки ултразвук

Lin et al. (2011) представя чист метод за ексфолиране и дисперсия на шестоъгълния бор нитрид (h-BN). Шестоъгълният бор нитрид традиционно се счита за неразтворим във вода. Въпреки това, те са в състояние да покажат, че водата е ефективна за ексфолиране на слоестите H-BN структури, използващи ултразвук, образувайки "чисти" водни дисперсии на H-BN наношест без използване на повърхностноактивни вещества или органична функционализация. Този ултразвуков процес на ексфолиране произвежда няколко пластове H-BN нанопласти, както и монослойни нано-шейсет и нанорибон видове. Повечето нанофити са с намалени странични размери, което се дължи на рязането на родителските H-BN листове, индуцирани от хидролиза с помощта на ултразвукова обработка (потвърдени от резултатите от теста за амоняк и спектроскопия). Ултразвуковата хидролиза също насърчава ексфолирането на h-BN наношест в помощ на ефекта на полярност на разтворителя. H-BN нанотехновките в тези "чисти" водни дисперсии показват добра обработка чрез методи за разтвор, запазващи физическите си характеристики. Дисперсните H-BN нанотерифити във вода също показват силен афинитет към протеини като феритин, предполагайки, че повърхностите на наносите са налични за по-нататъшни биоконюгации.

Sono-механичен дисперсионен метод, използващ ултразвукови кавитация и срязване сили е чисто физически подход за смесване, който е доказано, че може да разплете BNNTs и стабилизиране на отделните BNNTs, като същевременно поддържа тяхната цялост и присъщи свойства. Прилагането на подходяща ултразвукова енергия (WS / mL), т.е. коригирана амплитуда и продължителност на ултразвук, ултразвукова дисперсия може да разплита и разпръсква равномерно BNNTS. По-високи амплитуди и по-дълги ултразвукови може да се прилагат, ако дължината на нанотръбите на бора трябва да бъде намалена. Прочетете повече за ултразвуковото намаляване на размера и рязане на дължина на BNNTs в следващия раздел.

Ултразвуково намаляване на размера и рязане на нитридни нанотръби на Бор

Дължината на нанотръбите на бора играе решаваща роля, когато става въпрос за последваща обработка на BNNTs в полимери и други функционализирани материали. Поради това е важен факт, че ултразвукът на BNNTs в разтворител не само може да раздели BNNTs поотделно, но и да съкрати бамбуковите структурирани BNNTs при контролирани условия. Съкратените BNNTs имат много по-малък шанс за групиране по време на композитен препарат. Lee на al. (2012) показа, че дължината на функционализираните BNNTs могат да бъдат ефективно съкратени от >10μm до ∼500nm чрез ултразвук. Техните експерименти предполагат, че ефективната ултразвукова дисперсия на BNNT в разтвора е необходима за такова рязане на BNNT намаляване на размера и рязане.

Високоефективни ultrasonicators за обработка на BNNT

Умните характеристики на ултразвуковите ултразвукови апарати Hielscher са предназначени да гарантират надеждна работа, възпроизводими резултати и удобство за ползване. Оперативните настройки могат лесно да бъдат достъпни и набрани чрез интуитивно меню, което може да бъде достъпно чрез цифров цветен сензорен дисплей и дистанционно управление на браузъра. Следователно, всички условия на обработка като нетна енергия, обща енергия, амплитуда, време, налягане и температура се записват автоматично на вграден SD-карта. Това ви позволява да преразгледате и сравните предишни звукови работи и да оптимизирате процеса на ексфолиране и дисперсия на нанотръби и наноматериали на бор нитрида до най-висока ефективност.
Hielscher Ултразвукови системи се използват в световен мащаб за производство на висококачествени BNNTs. Hielscher промишлени ultrasonicators могат лесно да работят с високи амплитуди при непрекъсната работа (24/ 7 / 365). Амплитуди до 200μm могат лесно да се генерират непрекъснато със стандартни сонотроди (ултразвукови сонди / рога). За още по-високи амплитуди са налични персонализирани ултразвукови сонотроди. Благодарение на тяхната здравина и ниска поддръжка, нашите ултразвукови ексфолиация и дисперсионни системи са често инсталирани за тежки приложения и в трудни условия.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди. Амплитудите до 200μm могат лесно да се движат непрекъснато при работа 24/7. За още по-високи амплитуди са налични персонализирани ултразвукови сонотроди.
Hielscher ултразвукови процесори за дисперсия и ексфолиране на бор нитридни нанотръби, както и CNTs и графен вече са инсталирани в световен мащаб в търговски мащаб. Свържете се с нас сега, за да обсъдим вашия производствен процес на БННТ! Нашият опитен персонал ще се радва да сподели повече информация за процеса на ексфолиране, ултразвукови системи и ценообразуване!
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: