Ултразвукова разпръскване на въглероден нанотръби (CNT)

Въглеродните нанотръби са силни и гъвкави, но много сплотен. Те трудно се разпръскват в течности, като вода, етанол, масло, полимер или епоксидна смола. Ултразвукът е ефективен метод за получаване на дискретни – един диспергира – въглеродни нанотръби.

Въглеродните нанотръби (CNT) се използват в лепила, покрития и полимери и като електропроводими пълнители в пластмаси за разсейване на статични заряди в електрическото оборудване и в електростатично боядисващите автомобилни панели за тяло. Чрез използването на нанотръби полимерите могат да бъдат направени по-устойчиви срещу температури, сурови химикали, корозивни среди, екстремни налягания и абразия. Има две категории въглеродни нанотръби: Едностенни нанотръби (SWNT) и многостенни нанотръби (MWNT).

Въглеродните нанотръби обикновено се предлагат като сух материал, например от фирми, като SES изследвания или CNT Co., Ltd. Необходим е прост, надежден и мащабируем процес за деагломерация, за да се използват нанотръбите до техния максимален потенциал. За течности до 100,000cP ултразвук е много ефективна технология за разпръскване на нанотръби във вода, масло или полимери при ниски или високи концентрации. Течните струйни потоци, Ултразвукова кавитация, Преодолеят силите на свързване между нанотръби, и разделяне на тръбите. Поради ултразвуково генерирани срязващи сили и микро турбуленции ултразвук може да помогне в реакцията на повърхностно покритие и химическа на нанотръби с други материали, също.

По принцип грубата нанотръба-дисперсия първо се премиксира от стандартна бъркалка и след това се хомогенизира в реактора на ултразвуковата поточна клетка. Видеото по-долу показва лабораторно изпитване (партидна ултразвукова обработка с помощта на UP400S), разпръскващи многозлойни въглеродни нанотръби във вода при ниска концентрация. Поради химичния характер на въглерода разпръсващото се поведение на нанотръбите във водата е по-скоро трудно. Както е показано на видеото, лесно може да се докаже, че ултразвукът е способен да разпръсне ефективно нанотръбите.

Дисперсия на индивидуални SWNTs на Върховния Дължина

Основен проблем за обработка и манипулиране на SWNTs е присъщ неразтворимостта на тръбите в общи органични разтворители и вода. Функционализиране на нанотръба странична стена или отворени краища, за да се създаде подходящ интерфейс между SWNTs и разтворителят обикновено водят до частично ексфолиране на въжета SWNT, само.
В резултат на SWNTs обикновено са разпръснати като пакети, отколкото напълно изолирани отделни обекти. Когато се използват твърде тежки условия по време на дисперсия на SWNTs са съкратени до дължина между 80 и 200 nm. Въпреки, че това е полезно за някои тестове, тази дължина е твърде малък за повечето практически приложения, като полупроводниковите или подсилващи SWNTs. Контролирано, леко ултразвукова обработка (например чрез UP200Ht с четиредесетмилиметра издатина) Е ефективна процедура за получаване на водни дисперсии на дълги отделните SWNTs. Последователности на лека ултразвук минимизиране на мазнината и позволяват максимално запазване на структурните и електронни свойства.

Пречистване на SWNT чрез полимерно подпомагана ултразвукова

Трудно е да се проучи химическата модификация на SWNTs на молекулярно ниво, защото е трудно да се получат чисти SWNTs. AS-отглеждат SWNTs съдържат много примеси, като например метални частици и аморфни въглерода. Ultrasonication на SWNTs в монохлоробензен (МСВ) разтвор на поли (метил метакрилат) РММА последвано от филтруване е ефективен начин за пречистване SWNTs. Този метод на пречистване полимер подпомага позволява да се отстранят примеси от по-отглеждат SWNTs ефективно. (Yudasaka и сътр.) Точен контрол на амплитудата на ултразвук позволява да се ограничат щетите на SWNTs.

Hielscher е широка гама от ултразвукови устройства и аксесоари за ефективно разпръскване на нанотръби.

• Компактни лабораторни уреди от до 400 вата ултразвукова мощност за разпръскване на по-малки количества до 2 литра
• UIP500hdT, UIP1000hdT и UIP1500hdT са ултразвукови процесори, които могат да обработват по-големи обеми.
• Ултразвукови системи 2kW (UIP2000hdT) и 4kW (UIP4000hdT) може да се използва за разпръсването на скалата за производство на въглеродни нанотръби. The UIP10000 (10 киловата) и UIP16000 (16 киловата) може да се използва в клъстери от няколко отделни единици за мащабна обработка на въглеродни нанотръби.”

литература

• Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): A Simple Way to Chemically React Single-Wall Crabon Nanotubes with Organic Materials Using Ultrasonication; in Nano Letters, Vol. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.
• Yudasaka, M., Zhang, M., Jabs, C. et al. (2000): Effect of an organic polymer in purification and cutting of single-wall carbon nanotubes. Appl Phys A 71, 449–451 (2000).
• Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length, in: Langmuir, Vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.