Süsiniknanotorud on tugevad ja paindlikud, kuid väga ühtsed. Neid on raske hajutada vedelikesse, nagu vesi, etanool, õli, polümeer või epoksüvaik. Ultraheli on tõhus meetod diskreetsuse saamiseks – üheselt hajutatud – süsiniku nanotorud.

Süsiniknanotorusid (CNT) kasutatakse liimides, katetes ja polümeerides ning elektrit juhtivate täiteainetena plastides, et hajutada staatilisi laenguid elektriseadmetes ja elektrostaatiliselt värvitavates autokerepaneelides. Nanotorude abil saab polümeere muuta vastupidavamaks temperatuuride, karmide kemikaalide, söövitava keskkonna, äärmusliku rõhu ja hõõrdumise suhtes. Süsiniknanotorusid on kahte liiki: üheseinalised nanotorud (SWNT) ja mitmeseinalised nanotorud (MWNT).

Süsiniknanotorud on üldiselt saadaval kuiva materjalina, nt ettevõtetelt, näiteks ettevõtetelt, näiteks SESi uuringud või CNT Co., Ltd. On vaja lihtsat, usaldusväärset ja skaleeritava protsessi deagglomeration, et kasutada nanotorud oma maksimaalset potentsiaali. Vedelike puhul kuni 100, 000cP ultraheli on väga efektiivne tehnoloogia nanotoruste hajutamiseks vees, nafta või polümeerides madala või kõrge kontsentratsiooniga. Vedelad reaktiivvood, mis tulenevad ultraheli kavitatsioon, ületada nanotorude vahelised sidumisjõud ja eraldada torud. Ultraheli genereerivate nihkejõudude ja mikroturbulentside tõttu võib ultraheli aidata nanotorude pinna katmisel ja keemilisel reaktsioonil ka teiste materjalidega.

Üldiselt eelseguneb kõigepealt tavaline segaja ja seejärel homogeniseeritakse ultraheli vooluraku reaktoris. Alloleval videol on näidatud laboriuuring (partii ultrahelitöötlus, kasutades UP400S) mitmeseinaliste süsiniknanotorude hajutamine madala kontsentratsiooniga vees. Süsiniku keemilise olemuse tõttu on nanotorude hajumine vees üsna raske. Nagu videost näidatud, on lihtne tõestada, et ultraheliuuring on võimeline nanotorusid tõhusalt hajutama.

Suurte pikkade üksikute SWNTde hajutatus

SWNT-de töötlemise ja manipuleerimise peamine probleem on tavapärastes orgaanilistes lahustites ja vees olevate torude omane lahustuvus. Nano-tubade külgseina või avatud otsa funktsionaliseerimine, et luua SWNT-i ja lahusti vahel sobiv seos, põhjustavad peamiselt ainult SWNT-trosside osalist koorimist.
Selle tulemusena levivad SWNT-id tavaliselt pigem kimpude kui täielikult isoleeritud üksikute objektide hulgast. Kui dispersiooni ajal kasutatakse liiga karmaid tingimusi, lühendatakse SWNT-id pikkusega 80 kuni 200 nm. Kuigi see on kasulik teatavate katsete jaoks, on see pikkus enamiku praktiliste rakenduste puhul, näiteks pooljuhtide või tugevdavate SWNT-de puhul liiga väike. Kontrollitud, kerge ultraheliuuring (nt UP200Ht 40 mm sonotrodega) on efektiivne kord pikaajaliste üksikutest SWNT-ide vesidispersioonide valmistamiseks. Kerge ultraheliuuringu järjestused vähendavad lühendamist ja tagavad struktuursete ja elektrooniliste omaduste maksimaalse säilimise.

SWNT puhastamine polümeerist toetatava ultraheliuuringu abil

SWNT-de keemiline modifikatsioon on molekulaarsel tasemel raske uurida, sest on raske saada puhtaid SWNT-sid. Nii kasvanud SWNTs sisaldavad palju lisandeid, nagu metallosakesed ja amorfsed süsinikud. SWNT-de ultraheliuuring polü (metüülmetakrülaadi) PMMA monoklorobenseeni (MCB) lahuses ja seejärel filtreerimine on efektiivne SWNT-de puhastamine. See polümeeril põhinev puhastusmeetod võimaldab tõhusalt eemaldada nii kasvanud SWNT-sid. (Yudasaka et al.) Ultraheli amplituudi täpne juhtimine võimaldab piirata kahjustusi SWNT-dele.

Hielscherin lai valik ultraheli seadmeid ja tarvikud nanotorude tõhusaks hajutamiseks.

• Kompaktne laboriseade kuni kuni 400 vatti ultraheli võimsust et hajutada väiksemateks kogusteks kuni 2 liitrit
• UIP500hdT, UIP1000hdT ja UIP1500hdT on ultraheliprotsessorid, mis suudavad töödelda suuremaid mahtusid.
• Ultraheli süsteemid 2kW (UIP2000hdT) ja 4kW (UIP4000hdT) saab kasutada süsiniku nanotorude tootmisskaala hajutamiseks. UIP10000 (10 kilovatti) ja UIP16000 (16 kilovatti) saab kasutada mitme üksiku ühiku klastrites süsiniku nanotorude ulatuslikuks töötlemiseks.”

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.