Nanotrubiček bor nitritů – Exfoliované a rozptýlené pomocí ultrazvuku

Ultrazvuku úspěšně aplikuje na zpracování a disperzi nanotrubiček nitrinu bóru (BNNT). Vysoce intenzivní ultrazvuku poskytuje homogenní odmaření a distribuci v různých řešeních, a je tak klíčovou technikou zpracování pro začlenění BNNT do roztoků a matric.

Ultrazvukové zpracování borských nitrinových nanotrubiček

Pro začlenění nanotrubiček nitrinu bóru (BNNT) nebo nanostruktur nitrinu bóru (BNN), jako jsou nano listy a nanoribbony, do kapalných roztoků nebo polymerních matriček je nutná účinná a spolehlivá disperzní technika. Ultrazvuková disperze poskytuje potřebnou energii k exfoliaci, detangle, rozptýlení, disperzní a funkcionalizaci nanotrubiček nitrinu bóru a nanostruktur nitrinu bóru s vysokou účinností. Přesně kontrolovatelné parametry zpracování ultrazvuku s vysokou intenzitou (tj. energie, amplituda, čas, teplota a tlak) umožňují individuálně přizpůsobit podmínky zpracování cílenému cíli procesu. To znamená, že ultrazvuková intenzita může být upravena s ohledem na specifické složení (kvalita BNNT, rozpouštědlo, koncentrace pevné kapaliny atd.), čímž se dosáhne optimálních výsledků.

Aplikace ultrazvukového zpracování BNNT a BNN pokrývají celou škálu od homogenní disperze dvourozměrných nanostruktur nittridu bóru (2D-BNN) až po jejich funkcionalizaci a chemickou exfoliaci jednovrstvého šestiúhelníkového nitrinu bóru. Níže představujeme podrobnosti o ultrazvukové disperze, exfoliaci a funkcionalizaci BNNT a BNN.

Ultrazvuková disperze nanotrubiček Bor Nitride

Pokud se nanotrubice boru nitrinu (BNNT) používají k vyztužení polymerů nebo k syntéze nových materiálů, vyžaduje se rovnoměrná a spolehlivá disperze do matrice. Ultrazvukové dispergátory jsou široce používány k rozptýlení nanomateriálů, jako jsou CNT, kovové nanočástice, částice jádra a další typy nanočástic do druhé fáze.
Ultrazvuková disperze byla úspěšně aplikována na detangle a distribuovat BNNT rovnoměrně ve vodných a nevodných roztocích, včetně ethanolu, PVP ethanolu, ethanolu TX100 a různých polymerů (např. polyuretan).
Běžně používanou povrchově aktivní činidlo ke stabilizaci ultrazvukem připravené disperze BNNT je roztok dodecyl sulfátu sodného (SDS). Například 5 mg BNNTs jsou ultrazvukem rozptýleny v injekční lahvičce s 5 ml roztoku 1% wt. SDS pomocí ultrazvukového dispergátoru typu sondy, jako je UP200St (26kHz, 200W),

Vodná disperze BNNT pomocí ultrazvuku

Díky silným interakcím van der Waals a hydrofobnímu povrchu jsou nanotrubiče boru nitřídy špatně dispergovatelné ve vodních řešeních. K vyřešení těchto problémů použil Jeon et al. (2019) Pluronic P85 a F127, které mají jak hydrofilní skupiny, tak hydrofobní skupiny k funkcionalizaci BNNT pod ultrazvukem.

Exfoliace nano listů nittridu bóru bez povrchově aktivních zařízení pomocí ultrazvuku

Lin et al. (2011) představují čistou metodu exfoliace a disperze šestiúhelníkové nitřídy bóru (h-BN). Šestiúhelníkový nitříd bóru je tradičně považován za nerozpustný ve vodě. Nicméně, byli schopni prokázat, že voda je účinná k exfoliaci vrstvené h-BN struktury pomocí ultrazvuku, tvořící "čisté" vodné disperze h-BN nano listů bez použití povrchově aktivních látek nebo organické funkcionalizace. Tento ultrazvukový exfoliační proces produkoval několik vrstev h-BN nano listy, stejně jako monovrstvé nanosheet a nanoribbon druhy. Většina nano listů měla sníženou boční velikost, což bylo přičítáno řezání mateřských listů h-BN vyvolaných hydrolýzou asistovanou ultrazvukem (potvrzenou výsledky testu amoniaku a spektroskopie). Ultrazvukem indukovaná hydrolýza také podporovala exfoliaci h-BN nano listů na pomoc s účinkem polarity rozpouštědla. Nano listy h-BN v těchto "čistých" vodných disperzích vykazovaly dobrou procesitelnost prostřednictvím metod řešení, které si zachovaly své fyzikální vlastnosti. Rozptýlené h-BN nano listy ve vodě také vykazovaly silnou afinitu k bílkovinám, jako je ferritin, což naznačuje, že povrchy nano listů byly k dispozici pro další biokonjugace.

Sonomechanická disperzní metoda pomocí ultrazvukové kavitace a smykových sil je čistě fyzikální přístup ke mísení, který byl prokázán, že je schopen debundovat BNNTs a stabilizovat jednotlivé BNNT při zachování jejich integrity a vnitřních vlastností. Použití vhodné ultrazvukové energie (Ws / ml), tj. upravená amplituda a doba použití ultrazvuku, ultrazvuková disperze může detangle a rozptýlit BNNTS jednotně. Pokud by měla být zkrácena délka nanotrubiček boru dusidy, lze použít vyšší amplitudy a delší sonikaci. Přečtěte si více o ultrazvukové zmenšení velikosti a délkovém řezání BNNTs v další části.

Ultrazvuková redukce velikosti a řezání nanotrubiček Boron Nitride

Délka nanotrubiček bor dusidy hraje klíčovou roli při následném zpracování BNNT na polymery a další funkcionalizované materiály. Proto je důležitou skutečností, že sonikace BNNT v rozpouštědle mohla nejen individuálně oddělit BNNT, ale také zkrátit bambusové strukturované BNNT za kontrolovaných podmínek. Zkrácené BNNT mají mnohem nižší pravděpodobnost spojení během kompozitní přípravy. Lee v al. (2012) prokázal, že délky funkcionalizovaných BNNTs lze účinně zkrátit z >10μm na ∼500nm ultrazvukem. Jejich experimenty naznačují, že účinná ultrazvuková disperze BNNT v roztoku je nezbytná pro takové řezání BNNT redukce velikosti a řezání.

Vysoce výkonné ultrasonicators pro zpracování BNNT

Inteligentní vlastnosti ultrasonicators Hielscher jsou navrženy tak, aby zaručily spolehlivý provoz, reprodukovatelné výsledky a uživatelskou přívětivost. Provozní nastavení lze snadno získat a vytočit pomocí intuitivní nabídky, ke které lze přistupovat prostřednictvím digitálního barevného dotykového displeje a dálkového ovládání prohlížeče. Proto jsou všechny podmínky zpracování, jako je čistá energie, celková energie, amplituda, čas, tlak a teplota, automaticky zaznamenány na vestavěné SD kartě. To vám umožní revidovat a porovnat předchozí zvukové běhy a optimalizovat exfoliační a disperzní proces nanotrubiček a nanomateriálů boru nitrinu s nejvyšší účinností.
Hielscher Ultrazvukové systémy se používají po celém světě pro výrobu vysoce kvalitních BNNTs. Hielscher průmyslové ultrasonicators mohou snadno provozovat vysoké amplitudy v nepřetržitém provozu (24/7/365). Amplitudy až 200μm lze snadno generovat se standardními sonárody (ultrazvukové sondy / rohy). Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonorody. Díky své robustnosti a nízké údržbě jsou naše ultrazvukové exfoliační a disperzní systémy běžně instalovány pro náročné aplikace a v náročných prostředích.
Hielscher Ultrazvuk’ průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v nepřetržitém provozu. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.
Hielscher ultrazvukové procesory pro disperzi a exfoliaci nanotrubiček bor dusidů, stejně jako CNT a grafen jsou již instalovány po celém světě v komerčním měřítku. Kontaktujte nás nyní a prodiskutujte svůj výrobní proces BNNT! Naši zkušení zaměstnanci rádi sdělí více informací o procesu exfoliace, ultrazvukových systémech a cenách!
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators: