Hielscher Ultralydsteknologi

Sådan fordeles enkeltvægte carbon nanotubes individuelt

Single-Walled Carbon Nanotubes (SWNTs eller SWCNTs) har unikke egenskaber, men for at udtrykke dem skal de dispergeres individuelt. For at udnytte de ekstraordinære egenskaber ved enkeltvæggede kulstofnanorør skal rørene løsnes mest fuldstændigt. SWNT'er som andre nanopartikler viser meget høje attraktionskræfter, så der kræves en kraftfuld og effektiv teknik til en pålidelig deagglomerering og dispersion. Selvom almindelige blandeteknikker ikke giver den nødvendige intensitet for at fjerne SVNT'er uden at beskadige dem, er det vist at high-power ultrasonics afskrækker og dispergerer SWCNT'er. Ultralydsgenererede cavitational shear forces er kraftige nok til at overvinde bindingskræfterne, mens ultralydintensiteten kan justeres præcist for at undgå skaderne af SWCNT'erne.

Problem:

Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) adskiller sig fra Multi Walled Carbon Nanotubes (MWNTs / MWCNTs) af deres elektriske egenskaber. Bandgabet mellem SWCNT'er kan variere fra nul til 2 eV, og deres elektriske ledningsevne har metallisk eller halvledende adfærd. Da enkelvægte carbon nanotuber er stærkt sammenhængende, er en af ​​de største hindringer ved behandling af SWCNT'er den ubøjelige opløsning af rørene i organiske opløsningsmidler eller vand. For at udnytte SWCNTs fulde potentiale er der brug for en simpel, pålidelig og skalerbar deagglomereringsproces af rørene. Især resulterer funktionaliseringen af ​​CNT sidevægge eller åbne ender for at skabe en passende grænseflade mellem SWCNT'erne og det organiske opløsningsmiddel, kun i delvis udskillelse af SWCNT'erne. Derfor er SWCNT'er fortrinsvis spredt som bundter frem for individuelle deagglomererede reb. Hvis tilstanden under dispersionen er for hård, vil SWCNT'erne blive forkortet til længder mellem 80 og 200 nm. For de fleste praktiske anvendelser, dvs. til halvledende eller forstærkende SWCNT'er, er denne længde for lille.

Løsning:

Ultralydbehandling er en meget effektiv metode til dispergering og deagglomerering af kulstofnanotuber, da ultralydsbølger af højintensitets ultralyd genererer kavitation i væsker. Lydbølgerne, der udbredes i væskemedierne, resulterer i vekslende højtryks (kompressions) og lavtrykscykluser med frekvenser, der afhænger af frekvensen. Under lavtrykscyklussen skaber højintensitets ultralydbølger små vakuumbobler eller hulrum i væsken. Når boblerne når et volumen, hvor de ikke længere kan absorbere energi, falder de voldsomt under en højtrykscyklus. Dette fænomen betegnes som kavitation. Under implosionen nås meget høje temperaturer (ca. 5.000K) og tryk (ca. 2.000atm) lokalt. Implutionen af ​​kavitationsboblen resulterer også i flydende stråler med en hastighed på op til 280m / s. Disse flydende jetstrømme resulterende fra Ultrasonic kavitation, overvinde bindekræfterne mellem carbon nanotubes og derfor bliver nanorørene deagglomereret. En mild, kontrolleret ultralydbehandling er en passende metode til at skabe overfladeaktive stabiliserede suspensioner af dispergerede SWCNT'er med høj længde. Til styret produktion af SWCNT'er gør Hielschers ultralydsprocessorer mulighed for at køre på en lang række ultralydsparametre. Ultralydamplituden, væsketrykket og væskesammensætningen kan varieres henholdsvis til det specifikke materiale og processen. Dette giver forskellige muligheder for justeringer, som f.eks

  • sonotrode amplituder på op til 170 mikron
  • væsketryk på op til 10 bar
  • flydende strømningshastigheder på op til 15L / min (afhængigt af processen)
  • flydende temperaturer på op til 80 grader (andre temperaturer på forespørgsel)
  • materialeviskositet på op til 100.000 cp

 

Endvidere tillader ultralydbehandling som en polymerassisteret rensningsmetode at fjerne urenheder fra as-vokset SWCNT'er effektivt. Det er vanskeligt at studere den kemiske modifikation af SWCNT'er på molekylært niveau, fordi det er svært at opnå rene SWNT'er. As-voksen SWCNT'er indeholder mange urenheder, såsom metalpartikler og amorfe carboner. Ultralydning af SWCNT'er i en monochlorbenzen (MCB) opløsning af poly (methylmethacrylat) PMMA efterfulgt af filtrering er en effektiv måde at rense SWCNT'er på. Denne polymerassisterede oprensningsmetode muliggør effektivt fjernelse af urenheder fra as-vokset SWCNT. Nøjagtig kontrol af ultralydningsamplituden gør det muligt at undgå eller begrænse ødelæggelsen af ​​SWCNT'erne.

Dispergerende carbon nanotubes

 

Hielscher's ultralydsenheder er det ideelle

Ultralyd dispergering af nanorør (UP400S)

Fakta om SWNTs– diameter på ca. 1 nm, med et rør millioner gange længere– ekstrem styrke & stivhed– meget høj fasthed– meget høj elektronisk og termisk ledningsevne– metallisk eller halvledende adfærd

Effekt ultralyd er ofte det eneste pålidelige værktøj til at fjerne og sprede nanorør

Disperserende CNT'er med Hielscher's lab-enhed UP50H

Ultralyd Udstyr

Hielscher tilbyder høj ydeevne ultralydsprocessorer til sonikering af hvert volumen. Ultralydsapparater fra 50 watt op til 16.000 watt, som kunne oprette i klynger, giver mulighed for at finde den passende ultralyd til hver applikation, både i laboratoriet og i branchen. Til den sofistikerede dispersion af nanorør anbefales en kontinuerlig lydbehandling. Ved hjælp af Hielscher's flowceller bliver det muligt at sprede CNT'er i væsker med forhøjet viskositet, såsom polymerer, højviskositetsmelt og termoplast.

Klik her for at læse mere om spredning og modifikation af nanorør ved hjælp af ultralyd med høj effekt!

High Power Ultrasound Devices er en effektiv industriel behandlingsteknik til opløsning, homogenisering, dispergering, deagglomerering og ekstraktion.

industrielle ultralyds-processor UIP16000 (16kW) for højvolumenstrømme

Kontakt os / bede om flere oplysninger

Tal med os om dine forarbejdning krav. Vi vil anbefale de bedst egnede setup og procesparametre til dit projekt.





Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.




Fakta Værd at vide

Ultralydsapparater kaldes ofte sonde sonicator, ultralyd homogenisator, sonic lyser, ultralyd disruptor, ultralydslibemaskine, sono ruptor, sonifier, sonic dismembrator, celleforstyrrende, ultralyd dispergerer eller dissolver. De forskellige vilkår er resultatet af de forskellige applikationer, der kan opfyldes af sonikering.