نانولوله های بور نیترید – لایه برداری و پراکنده با استفاده از فراصوت
امواج فراصوت با موفقیت به پردازش و پراکنده نانولوله های بور نیترید (BNNTs) اعمال می شود. فراصوت با شدت بالا فراهم می کند detangling همگن و توزیع در راه حل های مختلف است و در نتیجه یک تکنیک پردازش بسیار مهم برای ترکیب BNNTs را به راه حل ها و ماتریس.
پردازش مافوق صوت نانولوله بور نیترید
به منظور ترکیب نانولوله های نیترید بور (BNNTs) یا نانوساختارهای نیترید بور (BNNs) مانند نانو ورقه ها و نانوریبون ها در محلول های مایع یا ماتریس های پلیمری، به یک تکنیک پراکنده سازی کارآمد و قابل اعتماد نیاز است. پراکنده مافوق صوت فراهم می کند انرژی مورد نیاز برای لایه برداری, detangle, پراکنده, و عملکرد نانولوله های بور نیترید و نانوساختارهای بور نیترید با بهره وری بالا. پارامترهای پردازش دقیقاً قابل کنترل سونوگرافی با شدت بالا (به عبارتی انرژی، دامنه، زمان، دما، و فشار) اجازه می دهد تا شرایط پردازش را به صورت انفرادی با هدف فرایند هدفمند تنظیم کنند. این بدان معنی است که شدت مافوق صوت را می توان در رابطه با فرمولاسیون خاص تنظیم (کیفیت BNNTs, حلال, غلظت جامد مایع و غیره), در نتیجه به دست آوردن نتایج مطلوب.
مسیر مافوق صوت برای سنتز نانوکپس نیترید بور
(مطالعه و گرافیک: Yu et al. 2012)
برنامه های کاربردی پردازش BNNT مافوق صوت و BNN پوشش طیف کامل از پراکنده همگن نانوساختارهای دو بعدی بور نیترید (2D- BNNs) ، به عملکرد خود و لایه برداری شیمیایی از نیترید بور شش ضلعی تک لایه. در زیر، ما به جزئیات در مورد پراکنده مافوق صوت، لایه برداری، و عملکرد BNNTs و BNNs ارائه شده است.
نصب و راه اندازی پراکنده مافوق صوت (2x UIP1000hdT) برای پردازش نانولوله های بور نیترید در مقیاس صنعتی
پراکنده شدن مافوق صوت نانولوله های بور نیترید
هنگامی که نانولوله های نیترید بور (BNNTs) برای تقویت پلیمرها یا سنتز مواد جدید استفاده می شوند، به یک پراکنده یکنواخت و قابل اعتماد به ماتریس نیاز است. پراکنده کننده های مافوق صوت به طور گسترده ای برای پراکنده کردن مواد نانو مانند CNTs، نانوذرات فلزی، ذرات هسته پوسته و انواع دیگر ذرات نانو به مرحله دوم استفاده می شوند.
پراکنده مافوق صوت شده است با موفقیت به detangle و توزیع BNNTs به طور یکنواخت در محلول های آبی و غیر آبی از جمله اتانول، اتانول PVP، اتانول TX100 و همچنین پلیمرهای مختلف (مانند پلی اورتان) اعمال شده است.
یک سورفکتانت رایج استفاده می شود برای تثبیت یک پراکنده BNNT آماده مافوق صوت است 1٪wt سدیم dodecyl سولفات (SDS) راه حل. به عنوان مثال، 5 میلی گرم BNNTs مافوق صوت در ویال با 5 میلی L از 1٪wt. راه حل SDS با استفاده از پراکنده کننده از نوع کاوشگر مافوق صوت مانند پراکنده UP200St (26kHz, 200W).
پراش آبی BNNTs با استفاده از سونوگرافی
به دلیل برهم کنش های قوی ون در والز و سطح آب هراسی، نانولوله های نیترید بور در محلول های مبتنی بر آب به شدت پراکنده می شوند. برای حل این مشکلات، جئون و همکاران (۲۰۱۹) از P85 پلورونیک و F127 استفاده کردند که هم گروه های هیدروفیل و هم گروه های آب هراسی برای عملکرد BNNT تحت فراصوت دارند.
تصاویر SEM از BNNTs کوتاه شده پس از مدت زمان های مختلف فراصوت. همانطور که نشان داده شد، طول این BNNTs با افزایش مدت زمان فراصوت تجمعی کاهش می یابد.
(مطالعه و تصویر: لی و همکاران ۲۰۱۲)
لایه برداری بدون سورفکتانت نانوشیفته های بور نیترید با استفاده از فراصوت
لین و همکاران (۲۰۱۱) روش پاک لایه برداری و پراکنده شدن نیترید بور شش ضلعی (h-BN) را ارائه می دهند. نیترید بور شش ضلعی به طور سنتی در آب نامحلول محسوب می شود. با این حال، آنها قادر به نشان دادن که آب موثر است برای لایه برداری از ساختارهای h-BN لایه بندی شده با استفاده از فراصوت، تشکیل "تمیز" پراکنده آبی از نانوشیفته h-BN بدون استفاده از سورفکتانت ها و یا عملکرد آلی است. این فرایند لایه برداری مافوق صوت تولید نانوشیفته های h-BN چند لایه و همچنین نانوشیفته تک لایه و گونه های نانوریبون. اکثر نانو ورق ها از اندازه های کناری کاهش یافته بودند، که به برش ورق های h-BN والد ناشی از هیدرولیز به کمک فراصوت (تأیید شده توسط آزمون آمونیاک و نتایج طیف سنجی) نسبت داده شد. هیدرولیز ناشی از مافوق صوت نیز ترویج لایه برداری از نانوشیفت h-BN در کمک به اثر قطبی حلال. نانوشیفت های h-BN در این پراکنده های آبی "تمیز" قابلیت پردازش خوبی را از طریق روش های محلول حفظ ویژگی های فیزیکی خود به نمایش گذاشتند. نانورقه های پراکنده h-BN در آب نیز قرابت شدیدی نسبت به پروتئین هایی مانند فریتین به نمایش گذاشتند و پیشنهاد کردند که سطوح نانو ورقه ای برای کونجوگ های زیستی بیشتر در دسترس هستند.
کاهش اندازه مافوق صوت و برش نانولوله های بور نیترید
طول نانولوله های نیترید بور نقش بسیار مهمی را ایفا می کند که آن را به پردازش بعدی BNNTs به پلیمرها و دیگر مواد عملکردی می آید. بنابراین این یک واقعیت مهم است که فراصوت BNNTs در حلال نه تنها می تواند BNNTs به صورت جداگانه جدا, بلکه کوتاه BNNTs بامبو ساختار تحت شرایط کنترل. BNNTs کوتاه شده شانس بسیار کمتری برای bundling در طول آماده سازی کامپوزیت. لی در al. (2012) نشان داد که طول BNNTs عملکردی را می توان به طور کارآمد از >10μm به ∼500nm توسط فراصوت کوتاه شده است. آزمایش های آنها نشان می دهد که پراکنده موثر مافوق صوت از BNNT در راه حل لازم است برای برش از جمله کاهش اندازه BNNT و برش.
ج) mPEG- DSPE/BNNTs به خوبی پراکنده در آب (پس از 2 ساعت فراصوت). د) نماینده شماتیک یک BNNT تابعی شده توسط یک مولکول mPEG-DSPE
(مطالعه و تصویر: لی و همکاران ۲۰۱۲)
هموژنایزر التراسونیک UP400St برای پخش نانولوله های بور نیترید (BNNTs)
سونوگرافی با کارایی بالا برای پردازش BNNT
ویژگی های هوشمند از ultrasonicators Hielscher طراحی شده اند برای تضمین عملیات قابل اعتماد, نتایج قابل تکثیر و کاربر دوستی. تنظیمات عملیاتی را می توان به راحتی از طریق منوی شهودی دسترسی و شماره گیری کرد، که می تواند از طریق صفحه نمایش لمسی رنگ دیجیتال و کنترل از راه دور مرورگر قابل دسترسی باشد. بنابراین تمام شرایط پردازش مانند انرژی خالص، انرژی کل، دامنه، زمان، فشار و دما به طور خودکار بر روی یک کارت SD داخلی ثبت می شوند. این اجازه می دهد تا شما را به تجدید نظر و مقایسه اجرا می شود فراصوت قبلی و برای بهینه سازی لایه برداری و فرایند پخش نانولوله های نیترید بور و نانومواد به بالاترین بهره وری.
سیستم های اولتراسونیک Hielscher در سراسر جهان برای ساخت BNNTs با کیفیت بالا استفاده می شود. اولتراسونیک صنعتی Hielscher به راحتی می تواند دامنه های بالا در عمل مداوم اجرا (24/7/365). دامنه تا 200μm را می توان به راحتی به طور مداوم با sonotrodes استاندارد تولید (پروب مافوق صوت / شاخ). حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند. با توجه به استحکام و نگهداری پایین خود را، لایه برداری مافوق صوت و سیستم های پراکنده معمولا برای برنامه های کاربردی وظیفه سنگین و در محیط های خواستار نصب شده است.
شرکت Hielscher Ultrasonics
’ پردازنده های مافوق صوت صنعتی می تواند دامنه های بسیار بالا ارائه. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7 عمل اجرا شود. حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند.
پردازنده های مافوق صوت Hielscher برای پخش و لایه برداری از نانولوله های بور نیترید و همچنین CNTs و گرافن در حال حاضر در سراسر جهان در مقیاس تجاری نصب شده است. تماس با ما در حال حاضر به بحث در مورد فرایند تولید BNNT خود را! کارکنان با تجربه ما خوشحال خواهد شد برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات بیشتر در مورد فرایند لایه برداری، سیستم های مافوق صوت و قیمت گذاری!
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:
| دسته ای دوره | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500ML | 10 تا پوست 200ml / دقیقه | UP100H |
| 10 به 2000mL | 20 تا 400ML / دقیقه | UP200Ht، UP400St |
| 00.1 به 20L | 00.2 به 4L / دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L / دقیقه | UIP4000hdT |
| خب | 10 تا 100L / min و | UIP16000 |
| خب | بزرگتر | خوشه UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.
ادبیات/منابع
- Sang-Woo Jeon, Shin-Hyun Kang, Jung Chul Choi, Tae-Hwan Kim (2019): Dispersion of Boron Nitride Nanotubes by Pluronic Triblock Copolymer in Aqueous Solution. Polymers 11, 2019.
- Chee Huei Lee, Dongyan Zhang, Yoke Khin Yap (2012): Functionalization, Dispersion, and Cutting of Boron Nitride Nanotubes in Water. Journal of Physical Chemistry C 116, 2012. 1798–1804.
- Lin, Yi; Williams, Tiffany; Xu, Tian-Bing; Cao, Wei; Elsayed-Ali, Hani; Connell, John (2011): Aqueous Dispersions of Few-Layered and Monolayered Hexagonal Boron Nitride Nanosheets from Sonication-Assisted Hydrolysis: Critical Role of Water. The Journal of Physical Chemistry C 2011.
- Yuanlie Yu, Hua Chen, Yun Liu, Tim White, Ying Chen (2012): Preparation and potential application of boron nitride nanocups. Materials Letters, Vol. 80, 2012. 148-151.
- Luhua Li, Ying Chen, Zbigniew H. Stachurski (2013): Boron nitride nanotube reinforced polyurethane composites. Progress in Natural Science: Materials International Vol. 23, Issue 2, 2013. 70-173.
- Yanhu Zhan, Emanuele Lago, Chiara Santillo, Antonio Esaú Del Río Castillo, Shuai Hao, Giovanna G. Buonocore, Zhenming Chen, Hesheng Xia, Marino Lavorgna, Francesco Bonaccorso (2020): An anisotropic layer-by-layer carbon nanotube/boron nitride/rubber composite and its application in electromagnetic shielding. Nanoscale 12, 2020. 7782-7791.
- Kalay, Şaban; Çobandede, Zehra; Sen, Ozlem; Emanet, Melis; Kazanc, Emine; Culha, Mustafa (2015): Synthesis of boron nitride nanotubes and their applications. Beilstein Journal of Nanotechnology Vol 6, 2015. 84-102.
آمار ارزشمند دانستن
نانولوله ها و نانومواد بور نیترید
نانولوله های نیترید بور ساختار اتمی منحصر به فردی را ارائه می دهند که از اتم های بور و نیتروژن که در یک شبکه شش ضلعی مرتب شده اند، مونتاژ شده اند. این ساختار به BNNT خواص ذاتی بسیار عالی مانند قدرت مکانیکی برتر، هدایت حرارتی بالا، رفتار عایق الکتریکی، اموال پیزوالکتریک، قابلیت محافظ نوترون، و مقاومت به اکسیداسیون می دهد. شکاف باند ۵ eV را می توان با استفاده از میدان های الکتریکی گذرا نیز کوک کرد که BNNTs را برای دستگاه های الکترونیکی جالب می کند. علاوه بر این, BNNTs مقاومت به اکسیداسیون بالا تا 800 درجه سانتی گراد, نشان می دهد پیزوالکتریکی عالی, و می تواند یک اتاق خوب درجه حرارت مواد ذخیره سازی هیدروژن.
BNNTs vs Graphene: BNNTs آنالوگ های ساختاری گرافن هستند. تفاوت اصلی نانومواد مبتنی بر بور نیترید با همتایان مبتنی بر کربن آن ها ماهیت پیوندهای بین اتم ها است. پیوند C-C در نانومواد کربنی دارای یک کاراکتر کووالی خالص است، در حالی که پیوندهای B-N یک کاراکتر یونی تا حدی به دلیل جفت های e−در B-N هیبریدی sp2 ارائه می دهند. (cf. Emanet et al. 2019)
BNNTs در مقابل نانولوله های کربنی: نانولوله های نیترید بور (BNNTs) نانوساختار لوله ای مشابهی را به نانولوله های کربنی (CNTs) نشان می دهند که در آن اتم های بور و نیتروژن در یک شبکه شش ضلعی مرتب شده اند.
Xenes: Xenes are 2D, monoئومal nanomaterials. نمونه های برجسته آن بوروفن، گالنن، سیلیسن، ژرمنن، استانن، فسفرن، آرسنن، آنتیمونن، بی اسموتن، تلورن، و سلنن هستند. زن ها خواص مواد فوق العاده ای دارند که در نتیجه پتانسیل شکستن محدودیت ها در مورد کاربردهای عملی دیگر مواد دوD را دارند. اطلاعات بیشتر در مورد لایه برداری مافوق صوت از xenes!
Hielscher Ultrasonics تولید هموژنیزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.