BorNirid Nanorør – Eksfolieret og spredt ved hjælp af sonikering

Ultralydbehandling anvendes med succes til behandling og spredning af bornitrid nanorør (BNNTs). Højintensiv sonikering giver homogen detangling og distribution i forskellige løsninger og er dermed en afgørende behandlingsteknik til at indarbejde BNNT'er i opløsninger og matricer.

Ultralydsbehandling af Boron Nitride Nanotubes

For at indarbejde nanorør (BNNTs) (bornitrid nanostrukturer) eller BNN'er (bornitrid nanostrukturer) såsom nanoark og nanoribboner i flydende opløsninger eller polymere matricer kræves en effektiv og pålidelig spredningsteknik. Ultralydsspredning giver den nødvendige energi til at eksfoliere, detangle, sprede og funktionalisere bornitrid nanorør og bornitrid nanostrukturer med høj effektivitet. De præcist kontrollerbare behandlingsparametre for ultralyd med høj intensitet (dvs. energi, amplitude, tid, temperatur og tryk) gør det muligt individuelt at justere behandlingsbetingelserne til det målrettede procesmål. Det betyder, at ultralydsintensiteten kan justeres i forhold til den specifikke formulering (kvaliteten af BNNT'er, opløsningsmiddel, fast væskekoncentration osv.), hvorved der opnås optimale resultater.

Boron nitride nanotubes (BNNTs) can be synthesized using sonication

Ultralyd vej til at syntetisere bornitrid nanokopper
(studie og grafik: Yu et al. 2012)

Anvendelsen af ultralyds-BNNT- og BNN-behandling dækker hele spektret fra den homogene spredning af todimensionale bornitrid nanostrukturer (2D-BNNs) til deres funktionalisering og kemiske eksfoliering af monolags sekskantet bornitrid. Nedenfor præsenterer vi for detaljerne om ultralydsspredning, eksfoliering og funktionalisering af BNNTs og BNNs.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Dispersion of boron nitride nanotubes using high-intensity ultrasonicators from Hielscher Ultrasonics

Installation af ultralyds dispergeringsmidler (2x UIP1000hdT) til behandling af nanorør af bornitrid i industriel skala

Ultralydsspredning af Boron Nitride Nanotubes

Når bornitrid nanorør (BNNTs) bruges til at forstærke polymerer eller til at syntetisere nye materialer, kræves en ensartet og pålidelig spredning i matrixen. Ultralyds dispergeringsmidler anvendes i vid udstrækning til at sprede nanomaterialer som CNT'er, metalliske nanopartikler, kerneskalpartikler og andre typer nanopartikler i en anden fase.
Ultralydsspredning er med succes blevet anvendt til at detangle og distribuere BNNT'er ensartet i vandige og ikke-vandige opløsninger, herunder ethanol, PVP ethanol, TX100 ethanol samt forskellige polymerer (f.eks. polyurethan).
Et almindeligt brugt overfladeaktivt middel til at stabilisere en ultralydforberedt BNNT-spredning er en 1%wt natrium dodecyl sulfat (SDS) opløsning. For eksempel er 5 mg BNNTs ultralyd spredt i et hætteglas med 5 ml 1%wt. SDS-opløsning ved hjælp af en ultralydsonde-type dispergeringsmiddel som f.eks. UP200St (26 kHz, 200W).

Vandig spredning af BNNT'er ved hjælp af ultralyd

På grund af deres stærke van der Waals-interaktioner og hydrofobe overflade er bornitrid nanorør dårligt spredelige i vandbaserede løsninger. For at løse disse problemer brugte Jeon et al. (2019) Pluronic P85 og F127, som har både hydrofile grupper og hydrofobe grupper til at funktionalisere BNNT under sonikering.

Length reduction and cutting of boron nitride nanotubes (BNNTs) by high-intensity ultrasonication

SEM billeder af kortere BNNTs efter forskellige sonikering varigheder. Som vist falder længden af disse BNNT'er med stigningen i den kumulative sonikeringsvarighed.
(studie og billede: Lee et al. 2012)

Overfladeaktiv-fri eksfoliering af Boron Nitride Nanosheets ved hjælp af sonikation

Lin et al. (2011) præsenterer en ren metode til eksfoliering og spredning af sekskantet bornitrid (h-BN). Sekskantet bornitrid anses traditionelt for at være uopløseligt i vand. De var imidlertid i stand til at påvise, at vand er effektivt til at eksfoliere de lagdelte h-BN-strukturer ved hjælp af ultralydsdannelse og danne "rene" vandige dispersioner af h-BN nanoark uden brug af overfladeaktive stoffer eller organisk funktionalisering. Denne ultralydseksfolieringsproces producerede få lag h-BN nanoark samt monolags nanoark og nanoribbonarter. De fleste nanoark var af reducerede laterale størrelser, som blev tilskrevet skæring af forældre h-BN plader fremkaldt af sonikering-assisteret hydrolyse (bekræftet af ammoniak test og spektroskopi resultater). Den ultralydsinducerede hydrolyse fremmede også eksfolieringen af h-BN nanoark til hjælp for opløsningsmidlets polaritetseffekt. H-BN nanoarkene i disse "rene" vandige dispersioner udviste god processabilitet via løsningsmetoder, der bevarede deres fysiske egenskaber. De spredte h-BN nanoark i vand udviste også stærk affinitet mod proteiner som ferritin, hvilket tyder på, at nanoarkoverfladerne var tilgængelige for yderligere biokonjugationer.

Ultralyd nano-spredning med ultralydsapparatet UP400St

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Den sono-mekaniske spredningsmetode ved hjælp af ultralydkavitation og forskydningskræfter er en rent fysisk blandingsmetode, som har vist sig i stand til at afbundte BNNT'er og stabilisere individuelle BNNT'er, samtidig med at deres integritet og iboende egenskaber bevares. Anvendelse af egnet ultralydsenergi (WS/mL), dvs. justeret amplitude og sonikeringsvarighed, ultralydsspredning kan detangle og sprede BNNTS ensartet. Højere amplituder og længere sonikering kan anvendes, hvis længden af bornitrid nanorør bør reduceres. Læs mere om reduktion af ultralydsstørrelse og længdeskæring af BNNT'er i næste afsnit.

Reduktion og skæring af ultralydsstørrelse af Boron Nitride Nanotubes

Længden af bornitrid nanorør spiller en afgørende rolle, når det kommer til den efterfølgende behandling af BNNTs i polymerer og andre funktionaliserede materialer. Derfor er det en vigtig kendsgerning, at sonikering af BNNT'erne i opløsningsmiddel ikke kun kunne adskille BNNT'er individuelt, men også forkorte bambusstrukturerede BNNT'er under kontrollerede forhold. De forkortede BNNT'er har en meget lavere chance for bundtning under kompositforberedelse. Lee på al. (2012) viste, at længden af funktionaliserede BNNT'er effektivt kan forkortes fra >10μm til ∼500nm ved ultralydbehandling. Deres eksperimenter tyder på, at effektiv ultralydsspredning af BNNT i opløsning er nødvendig for en sådan skæring af BNNT størrelsesreduktion og skæring.

Boron nitride nanotubes can be efficiently dispersed and reduced in length using high-intensity ultrasonication

c) Godt spredte mPEG- DSPE/BNNTs i vand (efter 2 timers sonikering). d) Skematisk repræsentant for en BNNT, der er funktionaliseret af et mPEG-DSPE-molekyle
(studie og billede: Lee et al. 2012)

Ultrasonic dispersion is a well established technique to disperse and exfoliate boron nitride nanotubes.

ultralydshomogenisator UP400St til spredning af nanorør til bornitrid (BNNT'er)

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Højtydende ultralydsapparater til BNNT-behandling

De smarte funktioner i Hielscher ultralydsapparater er designet til at garantere pålidelig drift, reproducerbare resultater og brugervenlighed. Betjeningsindstillinger kan nemt tilgås og ringes op via intuitiv menu, som kan tilgås via digital farve touch-display og browser fjernbetjening. Derfor registreres alle behandlingsbetingelser såsom nettoenergi, total energi, amplitude, tid, tryk og temperatur automatisk på et indbygget SD-kort. Dette giver dig mulighed for at revidere og sammenligne tidligere sonikeringskørsler og optimere eksfolierings- og spredningsprocessen for bornitrid nanorør og nanomaterialer til højeste effektivitet.
Hielscher Ultrasonics systemer anvendes over hele verden til fremstilling af høj kvalitet BNNTs. Hielscher industrielle ultralydsapparater kan nemt køre høje amplituder i kontinuerlig drift (24/7/365). Amplituder på op til 200μm kan nemt genereres kontinuerligt med standard sonotoder (ultralydsonder / horn). For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssontroder tilgængelige. På grund af deres robusthed og lave vedligeholdelse er vores ultralyds eksfolierings- og spredningssystemer almindeligt installeret til tunge applikationer og i krævende miljøer.
Hielscher Ultralyd’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. For endnu højere amplituder, tilpassede ultralydssonotroder er tilgængelige.
Hielscher ultralyd processorer til spredning og eksfoliering af bornitrid nanorør samt CNTs og grafen er allerede installeret over hele verden på kommerciel skala. Kontakt os nu for at diskutere din BNNT fremstillingsproces! Vores erfarne medarbejdere vil med glæde dele mere information om eksfolieringsprocessen, ultralydssystemer og priser!
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
1 til 500 ml 10 til 200 ml / min UP100H
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000hdT
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, programmer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.

Litteratur / Referencer



Fakta Værd at vide

Born Nitride Nanorør og Nanomaterialer

Bornitrid nanorør tilbyder en unik atomstruktur samlet af bor og nitrogenatomer arrangeret i et sekskantet netværk. Denne struktur giver BNNT mange fremragende iboende egenskaber såsom overlegen mekanisk styrke, høj termisk ledningsevne, elektrisk isolerende adfærd, piezoelektrisk egenskab, neutronafskærmningskapacitet og oxidationsmodstand. 5 eV-båndgabet kan også indstilles ved hjælp af tværgående elektriske felter, hvilket gør BNNT'er interessante for elektroniske enheder. Derudover har BNNT'er høj oxidationsresistens op til 800 °C, viser fremragende piezoelektriskhed og kan være et godt hydrogenopbevaringsmateriale ved stuetemperatur.

BNNTs vs Graphene: BNNTs er de strukturelle analoger af grafen. Den væsentligste forskel mellem bornitridbaserede nanomaterialer og deres kulstofbaserede modstykker er arten af bindingerne mellem atomerne. Bindingen C-C i kulstof nanomaterialer har en ren kovalent karakter, mens B-N obligationer præsentere en delvist ioniske karakter på grund af e-par i sp2 hybridiseret B-N. (jf. Emanet m.fl. 2019)

BNNTs vs Carbon Nanotubes: Boron nitride nanorør (BNNTs) udviser en lignende rørformet nanostruktur til kulstof nanorør (CNTs), hvor bor og nitrogenatomer arrangeret i et sekskantet netværk.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyd homogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.