Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Dispersión de nanotubos de carbono (CNT) por ultrasonidos

Carbonnanotubes son fuertes y flexibles pero muy cohesionado. Son difíciles de dispersar en líquidos, tales como agua, etanol, aceite, polímero o resina epoxi. El ultrasonido es un método eficaz para obtener discreta – solo dispersa – nanotubos de carbon.

Carbonnanotubes (CNT) se utilizan en adhesivos, revestimientos y polímeros y materiales de relleno como conductores de la electricidad en plásticos para disipar las cargas estáticas en los aparatos eléctricos y en los paneles de carrocería de automóvil electrostáticamente puede pintar. Por el uso de nanotubos, los polímeros se pueden hacer más resistentes contra las temperaturas, productos químicos agresivos, ambientes corrosivos, presiones extremas y la abrasión. Hay dos categorías de nanotubos de carbono: los nanotubos de una sola pared (SWNT) y nanotubos de pared múltiple (MWNT).

El tratamiento ultrasónico es un método simple y eficaz para dispersar de carbono-nanotubos en agua o en disolventes orgánicos.Carbonnanotubes están generalmente disponibles como material seco, por ejemplo de las empresas, tales como Investigación SES o CNT Co., Ltd. Se necesita un proceso simple, fiable y escalable para la desagregación, a fin de utilizar los nanotubos a su máximo potencial. Para líquidos de hasta 100.000cP el ultrasonido es una tecnología muy eficaz para la dispersión de nanotubos en agua, aceite o polímeros a bajas o altas concentraciones. Las corrientes de chorro de líquido resultantes de Cavitación ultrasónica, Superar las fuerzas de enlace entre los nanotubos, y separar los tubos. Debido a las fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos y micro turbulencias ultrasonido puede ayudar en la reacción de revestimiento de la superficie y química de nanotubos con otros materiales, también.

Ultrasonidos es un un procedimiento eficaz para desenredar carbonnanotubes en agua o en disolventes orgánicos.Generalmente, una dispersión de nanotubos gruesos se premezclan primero con un agitador estándar y luego se homogeneizan en el reactor de células de flujo ultrasónico. El video de abajo (¡haz clic en la imagen para empezar!) muestra un ensayo de laboratorio (sonicación por lotes usando un UP400S) Dispersar carbonnanotubes de varias hojas en agua a baja concentración. Debido a la naturaleza química de carbono el comportamiento de dispersión de los nanotubos en el agua es bastante difícil. Como se muestra en el vídeo, se puede demostrar fácilmente que ultrasonicación es capaz de dispersar los nanotubos de eficacia.

Dispersión ultrasónica de nanotubos de carbono: El ultrasonido Hielscher UP400S (400W) dispersa y desenreda los CNT rápida y eficientemente en nanotubos individuales.

Dispersión de Nanotubos de Carbono en el agua usando el UP400S

Dispersión de SWNT individuales de alta Longitud

Un problema importante para el procesamiento y la manipulación de SWNT es la insolubilidad inherente de los tubos en disolventes orgánicos comunes y agua. La funcionalización de la pared lateral de nanotubos o extremos abiertos para crear una interfaz adecuada entre los SWNT y el disolvente en su mayoría conducen a la exfoliación parcial de las cuerdas SWNT, solamente.
Como resultado, los SWNT se dispersan típicamente como haces en lugar de objetos individuales completamente aisladas. Cuando se emplean condiciones demasiado duras durante la dispersión, los SWNT se acortan a longitudes entre 80 y 200 nm. Aunque esto es útil para ciertas pruebas, esta longitud es demasiado pequeño para aplicaciones más prácticas, tales como SWNT semiconductoras o de refuerzo. , Tratamiento ultrasónico leve controlada (por ejemplo, por UP200Ht con sonotrodo 40mm) Es un procedimiento eficaz para preparar dispersiones acuosas de largos SWNT individuales. Secuencias de ultrasonicación leve minimizar el acortamiento y permiten la preservación máxima de propiedades estructurales y electrónicas.

Purificación de SWNT por Ultrasonido Asistido por Polímeros

Es difícil de estudiar la modificación química de SWNT a nivel molecular, ya que es difícil de obtener SWNT puros. Como-crecido SWNT contienen muchas impurezas, tales como partículas de metal y carbono amorfo. Ultrasonidos de SWNT en una solución de monoclorobenceno (MCB) de poli (metacrilato de metilo) PMMA seguido de filtración es una manera eficaz para purificar SWNT. Este método de purificación polímero asistida permite eliminar las impurezas de SWNT como adultos con eficacia. (Yudasaka et al.) El control preciso de la amplitud de ultrasonidos permite limitar daños a los SWNT.

Hielscher una gama de dispositivos ultrasónicos y accesorios para la dispersión eficiente de los nanotubos.

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Referencias

Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Una manera sencilla de reaccionar químicamente de una pared Crabon nanotubos con materiales orgánicos mediante ultrasonidos; en Nano Letters, vol. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.

Yudasaka, M .; Zhang, M .; Los pinchazos, C .; Iijima, S. (2000): Física Aplicada A 2000, 71, 449.

Paredes, JI, Burghard, M. (2004): Las dispersiones de individual de una sola pared nanotubos de carbono de alta de cuerpo entero, en: Langmuir, vol. 20, Nº 12, 2004, 5149 hasta 5152, la American Chemical Society.