Süsiniknanotorude (CNT) ultraheli hajutamine
Süsiniknanotorud on tugevad ja paindlikud, kuid väga sidusad. Neid on raske hajutada vedelikesse, nagu vesi, etanool, õli, polümeer või epoksüvaik. Ultraheli on tõhus meetod diskreetse saamiseks – ühekordselt hajutatud – süsiniknanotorud.
Süsiniknanotorusid (CNT) kasutatakse liimides, katetes ja polümeerides ning elektrit juhtivate täiteainetena plastides, et hajutada staatilisi laenguid elektriseadmetes ja elektrostaatiliselt värvitavates auto kerepaneelides. Nanotorude abil saab polümeere muuta vastupidavamaks temperatuuridele, karmidele kemikaalidele, söövitavale keskkonnale, äärmuslikule survele ja kulumisele. Süsiniknanotorusid on kahte kategooriat: ühe seinaga nanotorud (SWNT) ja mitme seinaga nanotorud (MWNT).

Tööstuslik ultraheli homogenisaator UIP1500hdT süsiniknanotorude (CNT) ja muude nanomaterjalide hajutamiseks.

Üldiselt segatakse jäme nanotoru-dispersioon kõigepealt standardse segajaga ja seejärel homogeniseeritakse ultraheli voolu rakureaktoris. Allolev video näitab laborikatset (partii ultrahelitöötlus, kasutades a UP400S) hajutades mitmeseinalisi süsiniknanotorusid madala kontsentratsiooniga vees. Süsiniku keemilise olemuse tõttu on nanotorude dispergeeriv käitumine vees üsna keeruline. Nagu videol näidatud, saab hõlpsasti näidata, et ultraheliuuring on võimeline nanotorusid tõhusalt hajutama.
Üksikute suure pikkusega SWNT-de hajutamine
SWNT-de töötlemise ja manipuleerimise peamine probleem on torude olemuslik lahustumatus tavalistes orgaanilistes lahustites ja vees. Nanotoru külgseina või avatud otste funktsionaliseerimine, et luua sobiv liides SWNT-de ja lahusti vahel, viib enamasti ainult SWNT-trosside osalise koorimiseni.
Selle tulemusena hajutatakse SWNT-d tavaliselt kimpudena, mitte täielikult isoleeritud üksikute objektidena. Kui dispersiooni ajal kasutatakse liiga karme tingimusi, lühendatakse SWNT-sid pikkuseni 80–200 nm. Kuigi see on kasulik teatud testide jaoks, on see pikkus enamiku praktiliste rakenduste jaoks liiga väike, näiteks pooljuhtivad või tugevdavad SWNT-d. Kontrollitud, kerge ultraheliravi (nt UP200Ht koos 40mm sonotrode'iga) on tõhus protseduur pikkade üksikute SWNT-de vesidispersioonide valmistamiseks. Kerge ultraheli järjestused minimeerivad lühendamist ja võimaldavad struktuuriliste ja elektrooniliste omaduste maksimaalset säilitamist.
SWNT puhastamine polümeeri abil ultraheliga
SWNT-de keemilist modifitseerimist molekulaarsel tasandil on raske uurida, sest puhtaid SWNT-sid on raske saada. SWNT-de ultraheliuuring polü(metüülmetakrülaat) PMMA monoklorobenseeni (MCB) lahuses, millele järgneb filtreerimine, on tõhus viis SWNT-de puhastamiseks. See polümeeri abil puhastatav meetod võimaldab tõhusalt eemaldada lisandeid kasvatatud SWNT-dest. (Yudasaka et al.) Ultraheli amplituudi täpne kontroll võimaldab piirata SWNT-de kahjustusi.
Hielscheri oma lai valik ultraheli seadmeid ja tarvikud nanotorude tõhusaks hajutamiseks.
- Kompaktsed laboriseadmed kuni 400 vatti ultraheli võimsust hajutamiseks väiksemateks kogusteks kuni 2 liitrit
- UIP500hdT, UIP1000hdT ja UIP1500hdT on ultraheli protsessorid, mis suudavad töödelda suuremaid koguseid.
- Ultraheli süsteemid 2kW (UIP2000hdT) ja 4kW (UIP4000hdT) saab kasutada süsiniknanotorude tootmisskaala hajutamiseks. See on UIP10000 (10 kilovatti) ning UIP16000 (16 kilovatti) võib kasutada mitme üksiku üksuse klastrites süsiniknanotorude suuremahuliseks töötlemiseks.”
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Kirjandus
- 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.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.