Hielscher Ultrasonics
Ще се радваме да обсъдим вашия процес.
Обадете ни се: +49 3328 437-420
Изпратете ни поща: info@hielscher.com

Как да диспергирате едностенни въглеродни нанотръби поотделно

Едностенните въглеродни нанотръби (SWNT или SWCNT) имат уникални характеристики, но за да ги изразят, те трябва да бъдат индивидуално диспергирани. За да се използват пълноценно изключителните характеристики на едностенните въглеродни нанотръби, тръбите трябва да бъдат разплетени най-пълно. SWNT, както и други наночастици, показват много високи сили на привличане, така че е необходима мощна и ефективна техника за надеждна деагломерация и дисперсия. Докато обичайните техники за смесване не осигуряват интензивността, необходима за разплитане на SWNT, без да ги повредят, доказано е, че ултразвукът с висока мощност разплита и разпръсква SWCNT. Ултразвуково генерираните кавитационни сили на срязване са достатъчно мощни, за да преодолеят силите на свързване, докато интензитетът на ултразвука може да се регулира точно, за да се избегне увреждането на SWCNT.

Проблем:

Едностенните въглеродни нанотръби (SWCNT) се различават от многостенните въглеродни нанотръби (MWNT / MWCNT) по своите електрически свойства. Честотната лента на SWCNT може да варира от нула до 2 eV и тяхната електрическа проводимост се отличава с метално или полупроводниково поведение. Тъй като едностенните въглеродни нанотръби са силно сплотени, една от основните пречки при обработката на SWCNT е присъщата неразтворимост на тръбите в органични разтворители или вода. За да се използва пълният потенциал на SWCNT, е необходим прост, надежден и мащабируем процес на деагломерация на тръбите. По-специално, функционализацията на страничните стени или отворените краища на CNT за създаване на подходящ интерфейс между SWCNTs и органичния разтворител води само до частично ексфолиране на SWCNT. Поради това SWCNT са разпръснати предимно като снопове, а не като отделни деагломерирани въжета. Ако условията по време на дисперсия са твърде сурови, SWCNT ще бъдат съкратени до дължини между 80 и 200 nm. За по-голямата част от практическите приложения, т.е. за полупроводникови или подсилващи SWCNT, тази дължина е твърде малка.

Ултразвуковите диспергатори се използват за ефективно разплитане на едностенни нанотръби (SWNT).

UIP2000hdT, мощен ултразвуков уред с мощност 2 kW за разпръскване на SWCNT.

Решение:

Ултразвукът е много ефективен метод за диспергиране и деагломерация на въглеродни нанотръби, тъй като ултразвуковите вълни на ултразвук с висока интензивност генерират кавитация в течности. Звуковите вълни, разпространявани в течната среда, водят до редуващи се цикли на високо налягане (компресия) и ниско налягане (разреждане), със скорости, зависещи от честотата. По време на цикъла на ниско налягане ултразвуковите вълни с висока интензивност създават малки вакуумни мехурчета или кухини в течността. Когато мехурчетата достигнат обем, при който вече не могат да абсорбират енергия, те се срутват силно по време на цикъл на високо налягане. Това явление се нарича кавитация. По време на имплозията се достигат много високи температури (около 5000 К) и налягания (около 2000 атм). Имплозията на кавитационния мехур също води до течни струи със скорост до 280 m/s. Тези течни струйни потоци в резултат на ултразвукова кавитация, преодоляват силите на свързване между въглеродните нанотръби и следователно нанотръбите се деагломерират. Лекото, контролирано ултразвуково лечение е подходящ метод за създаване на стабилизирани с повърхностноактивни вещества суспензии от диспергирани SWCNT с голяма дължина. За контролирано производство на SWCNT, ултразвуковите процесори на Hielscher позволяват работа с широк спектър от набори от ултразвукови параметри. Ултразвуковата амплитуда, налягането на течността и съставът на течността могат да варират съответно в зависимост от конкретния материал и процес. Това предлага променливи възможности за корекции, като например

  • амплитуди на сонотроде до 170 микрона
  • налягане на течността до 10 бара
  • дебит на течността до 15 л/мин (в зависимост от процеса)
  • температури на течността до 80 °C (други температури при поискване)
  • вискозитет на материала до 100 000 cp

 

Искане за информация




Обърнете внимание на нашите Политика за поверителност.




Освен това, ултразвукът като метод за пречистване с помощта на полимер позволява ефективно отстраняване на примесите от отгледаните SWCNT. Трудно е да се изследва химическата модификация на молекулярно ниво, тъй като е трудно да се получат чисти Отгледаните съдържат много примеси, като метални частици и аморфни въглероди. Ултразвукът на SWCNTs в монохлоробензен (MCB) разтвор на поли(метил метакрилат) PMMA, последван от филтрация, е ефективен начин за пречистване на SWCNT. Този метод за пречистване с помощта на полимер позволява ефективно отстраняване на примесите от отгледаните SWCNT. Точният контрол на амплитудата на ултразвука позволява да се избегне или ограничи увреждането на SWCNT.

Ултразвуково оборудване

Hielscher предлага висока производителност ултразвукови процесори за ултразвука на всеки том. Ултразвуковите устройства от 50 вата до 16 000 вата, които могат да се поставят в клъстери, позволяват намирането на подходящия ултразвук за всяко приложение, както в лабораторията, така и в индустрията. За сложната дисперсия на нанотръбите се препоръчва непрекъсната ултразвук. С помощта на поточните клетки на Hielscher става възможно да се диспергират CNT в течности с повишен вискозитет като полимери, стопилки с висок вискозитет и термопласти.

Кликнете тук, за да прочетете повече за дисперсията и модификацията на нанотръбите чрез ултразвук с висока мощност!

Свържете се с нас! / Попитайте ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формуляра по-долу, за да поискате допълнителна информация относно ултразвуковите процесори за нанодисперсии и ценообразуване. Ще се радваме да обсъдим Вашия процес с Вас и да Ви предложим ултразвуков диспергатор, отговарящ на Вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание на нашите Политика за поверителност.




Лесен начин за химическа реакция на едностенни нанотръби от крабон с органични материали с помощта на ултразвук. Koshio et al., 2001

Микроскопско изобразяване на ултразвуково диспергирани SWNT.

Ултразвукова дисперсия на въглеродни нанотръби: Ултразвуковият уред на Hielscher UP400S (400W) диспергира и разплита CNT бързо и ефективно в единични нанотръби.

Диспергиране на въглеродни нанотръби във вода с помощта на UP400S

Миниатюра на видео

 

Hielscher's ultrasonic devices are the ideal

Ултразвуково диспергиране на нанотръби (UP400St)

Факти за SWNT– диаметър приблизително 1 nm, с тръба милион пъти по-дълга– изключителна здравина & Скованост– много висока издръжливост– много висока електронна и топлопроводимост– Метално или полупроводниково поведение
Силовият ултразвук често е единственият надежден инструмент за разплитане и разпръскване на нанотръби

Диспергиране на CNT с лабораторното устройство на Hielscher UP50H

Hielscher Ultrasonics доставя високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лабораторни до промишлени размери.

Високоефективна ултразвук! Продуктовата гама на Hielscher обхваща пълния спектър от компактен лабораторен ултразвуков апарат до настолни ултразвукови системи до напълно индустриални ултразвукови системи.



Литература / Препратки

Факти, които си струва да знаете

Ултразвуковите устройства често се наричат сонден сонникатор, ултразвуков хомогенизатор, звуков лизьор, ултразвуков разрушител, ултразвукова мелница, соно-руптор, сонификатор, звуков дисмембранор, клетъчен разрушител, ултразвуков диспергатор или разтворител. Различните термини са резултат от различните приложения, които могат да бъдат изпълнени чрез ултразвук.

Ще се радваме да обсъдим вашия процес.

Let's get in contact.