نانولوله های نیترید بور – لایه برداری و پراکنده با استفاده از فراصوت
امواج فراصوت با موفقیت به پردازش و پراکندگی نانولوله های نیترید بور (BNNTs) اعمال می شود. فراصوت با شدت بالا فراهم می کند گره گشایی همگن و توزیع در راه حل های مختلف و در نتیجه یک تکنیک پردازش حیاتی برای ترکیب BNNTs به راه حل ها و ماتریس است.
پردازش اولتراسونیک نانولوله های نیترید بور
به منظور ترکیب نانولوله های نیترید بور (BNNTs) یا نانوساختارهای نیترید بور (BNNs) مانند نانوصفحات و نانوروبان ها در محلول های مایع یا ماتریس های پلیمری، یک روش پراکندگی کارآمد و قابل اعتماد مورد نیاز است. پراکندگی اولتراسونیک انرژی مورد نیاز برای لایه برداری، گره زدایی، پراکنده کردن و عملکردی نانولوله های نیترید بور و نانوساختارهای نیترید بور با راندمان بالا را فراهم می کند. پارامترهای پردازش دقیق قابل کنترل سونوگرافی با شدت بالا (یعنی انرژی، دامنه، زمان، دما و فشار) اجازه می دهد تا شرایط پردازش را به صورت جداگانه به هدف فرآیند مورد نظر تنظیم کنید. این به این معنی است که شدت مافوق صوت را می توان با توجه به فرمولاسیون خاص (کیفیت BNNTs، حلال، غلظت جامد مایع و غیره) تنظیم, در نتیجه به دست آوردن نتایج مطلوب.
مسیر اولتراسونیک برای سنتز نانوفنجان نیترید بور
(مطالعه و گرافیک: یو و همکاران 2012)
برنامه های کاربردی از پردازش BNNT و BNN مافوق صوت پوشش طیف گسترده ای از پراکندگی همگن نانوساختارهای نیترید بور دو بعدی (2D-BNNs), به عامل سازی و لایه برداری شیمیایی از نیترید بور شش ضلعی تک لایه. در زیر ، ما به جزئیات پراکندگی اولتراسونیک ، لایه برداری و عملکرد BNNTs و BNN ها ارائه می دهیم.
نصب پراکنده کننده های اولتراسونیک (2 برابر UIP1000hdT) برای پردازش نانولوله های نیترید بور در مقیاس صنعتی
پراکندگی التراسونیک نانولوله های نیترید بور
هنگامی که از نانولوله های نیترید بور (BNNTs) برای تقویت پلیمرها یا سنتز مواد جدید استفاده می شود، پراکندگی یکنواخت و قابل اعتماد در ماتریس مورد نیاز است. پراکنده کننده های مافوق صوت به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد برای پراکنده کردن مواد نانو مانند CNT ها، نانوذرات فلزی، هسته پوسته ذرات و انواع دیگر ذرات نانو به فاز دوم.
پراکندگی التراسونیک با موفقیت برای جداسازی و توزیع BNNTs به طور یکنواخت در محلول های آبی و غیر آبی از جمله اتانول، اتانول PVP، اتانول TX100 و همچنین پلیمرهای مختلف (به عنوان مثال پلی اورتان) اعمال شده است.
یک سورفکتانت رایج مورد استفاده برای تثبیت پراکندگی BNNT التراسونیک آماده شده یک محلول 1٪ وزنی دودسیل سولفات سدیم (SDS) است. به عنوان مثال، 5 میلی گرم BNNT ها به صورت اولتراسونیک در یک ویال با 5 میلی لیتر 1٪ وزنی پراکنده می شوند. UP200St (26 کیلوهرتز، 200 وات).
پراکندگی آبی BNNTها با استفاده از سونوگرافی
نانولوله های نیترید بور به دلیل برهمکنش های قوی واندروالس و سطح آبگریز، پراکندگی ضعیفی در محلول های مبتنی بر آب دارند. برای حل این مشکلات، Jeon و همکاران (2019) از Pluronic P85 و F127 استفاده کردند که دارای هر دو گروه آبدوست و گروه های آبگریز برای عملکردی BNNT تحت فراصوت هستند.
تصاویر SEM از BNNTs کوتاه پس از مدت زمان های مختلف فراصوت. همانطور که نشان داده شده است ، طول این BNNTs با افزایش مدت زمان فراصوت تجمعی کاهش می یابد.
(مطالعه و تصویر: لی و همکاران 2012)
لایه برداری بدون سورفکتانت نانوصفحات نیترید بور با استفاده از فراصوت
لین و همکاران (2011) یک روش تمیز برای لایه برداری و پراکندگی نیترید بور شش ضلعی (h-BN) ارائه می دهند. نیترید بور شش ضلعی به طور سنتی نامحلول در آب در نظر گرفته می شود. با این حال، آنها توانستند نشان دهند که آب برای لایه برداری ساختارهای لایه ای h-BN با استفاده از امواج فراصوت موثر است و پراکندگی آبی "تمیز" نانوصفحات h-BN را بدون استفاده از سورفکتانت ها یا عامل سازی آلی تشکیل می دهد. این فرایند لایه برداری مافوق صوت تولید چند لایه نانوصفحات h-BN و همچنین نانوورق تک لایه و نانوروبان گونه. بیشتر نانوصفحات از اندازه های جانبی کاهش یافته بودند، که به برش ورق های h-BN والد ناشی از هیدرولیز به کمک فراصوت نسبت داده شد (با نتایج test آمونیاک و طیف سنجی تایید شد). هیدرولیز ناشی از التراسونیک نیز ترویج لایه برداری از نانوصفحات h-BN در کمک به اثر قطبیت حلال. نانوصفحات h-BN در این پراکندگی های آبی "تمیز" با حفظ ویژگی های فیزیکی خود از طریق روش های محلول پردازش پذیری خوبی از خود نشان دادند. نانوصفحات h-BN پراکنده در آب نیز میل شدیدی به پروتئین هایی مانند فریتین نشان دادند که نشان می دهد سطوح نانوصفحه برای کونژوگه های زیستی بیشتر در دسترس هستند.
کاهش اندازه اولتراسونیک و برش نانولوله های نیترید بور
The length of boron nitride nanotubes plays a crucial role when it comes to the subsequent processing of BNNTs into polymers and other functionalized materials. Therefore it is an important fact that sonication of the BNNTs in solvent could not only separate BNNTs individually, but also shorten the bamboo structured BNNTs under controlled conditions. The shortened BNNTs have a much lower chance of bundling during composite preparation.Lee at al. (2012) demonstrated that the lengths of functionalized BNNTs can be efficiently shortened from >10µm to ∼500nm by ultrasonication. Their experiments suggest that effective ultrasonic dispersion of BNNT in solution is necessary for such cutting of BNNT size reduction and cutting.
(ج) mPEG- DSPE / BNNTs به خوبی در آب (پس از 2 ساعت فراصوت). (د) نماینده شماتیک یک BNNT که توسط یک مولکول mPEG-DSPE عامل دار شده است
(مطالعه و تصویر: لی و همکاران 2012)
هموژنایزر اولتراسونیک UP400St برای پراکندگی نانولوله های نیترید بور (BNNTs)
مافوق صوت با کارایی بالا برای پردازش BNNT
ویژگی های هوشمند از اولتراسونیک Hielscher طراحی شده اند برای تضمین عملیات قابل اعتماد، نتایج تکرارپذیر و کاربر پسند. تنظیمات عملیاتی را می توان به راحتی از طریق منوی بصری که از طریق نمایشگر لمسی رنگی دیجیتال و کنترل از راه دور مرورگر قابل دسترسی است، قابل دسترسی است. 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 شود. این اجازه می دهد تا شما را به تجدید نظر و مقایسه اجراهای فراصوت قبلی و بهینه سازی فرایند لایه برداری و پراکندگی از نانولوله های نیترید بور و نانومواد به بالاترین بهره وری.
سیستم های مافوق صوت Hielscher در سراسر جهان برای تولید BNNTs با کیفیت بالا استفاده می شود. مافوق صوت صنعتی Hielscher به راحتی می تواند دامنه بالا در عملیات مداوم اجرا (24/7/365). دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم با سونوترودهای استاندارد (پروب ها / شاخ های اولتراسونیک) تولید کرد. برای دامنه های حتی بالاتر ، سونوترودهای اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند. با توجه به استحکام و نگهداری کم آنها، سیستم های لایه برداری و پراکندگی اولتراسونیک ما معمولا برای کاربردهای سنگین و در محیط های خواستار نصب می شوند.
شرکت Hielscher Ultrasonics
’ پردازنده های اولتراسونیک صنعتی می توانند دامنه های بسیار بالایی را ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملیات 24/7 اجرا کرد. برای دامنه های حتی بالاتر ، سونوترودهای اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند.
پردازنده های مافوق صوت Hielscher برای پراکندگی و لایه برداری از نانولوله های نیترید بور و همچنین CNT و گرافن در حال حاضر در سراسر جهان در مقیاس تجاری نصب شده است. اکنون با ما تماس بگیرید تا در مورد فرآیند تولید BNNT خود صحبت کنید! کارکنان با تجربه ما خوشحال خواهند شد که اطلاعات بیشتری را در مورد فرآیند لایه برداری، سیستم های اولتراسونیک و قیمت گذاری به اشتراک بگذارند!
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکندگی، امولسیون و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی.
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.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
نانولوله های نیترید بور و نانومواد
نانولوله های نیترید بور ساختار اتمی منحصر به فردی را ارائه می دهند که از اتم های بور و نیتروژن مونتاژ شده اند که در یک شبکه شش ضلعی قرار گرفته اند. این ساختار به BNNT خواص ذاتی عالی متعددی مانند مقاومت مکانیکی برتر، هدایت حرارتی بالا، رفتار عایق الکتریکی، خاصیت پیزوالکتریک، قابلیت محافظ نوترون و مقاومت در برابر اکسیداسیون می دهد. شکاف باند 5 eV را می توان با استفاده از میدان های الکتریکی عرضی نیز تنظیم کرد که BNNT ها را برای دستگاه های الکترونیکی جالب می کند. علاوه بر این، BNNT ها مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا تا 800 درجه سانتیگراد دارند، پیزوالکتریک عالی را نشان می دهند و می توانند یک ماده ذخیره هیدروژن خوب در دمای اتاق باشند.
BNNTs در مقابل گرافن: BNNT ها آنالوگ های ساختاری گرافن هستند. تفاوت اصلی بین نانومواد مبتنی بر نیترید بور و همتایان مبتنی بر کربن آنها، ماهیت پیوندهای بین اتم ها است. پیوند C-C در نانومواد کربنی دارای ویژگی کووالانسی خالص است، در حالی که پیوندهای B-N به دلیل جفت های e در sp2 B-N هیبریده شده، یک ویژگی نیمه یونی دارند. (رجوع کنید به Emanet و همکاران 2019)
نانولوله های کربنی در مقابل نانولوله های کربنی: نانولوله های نیترید بور (BNNTs) نانوساختار لوله ای مشابهی با نانولوله های کربنی (CNTs) نشان می دهند که در آن اتم های بور و نیتروژن در یک شبکه شش ضلعی قرار گرفته اند.
Xenes: Xenes نانومواد دو بعدی و تک عنصری هستند. نمونه های برجسته بوروفن ، گالن ، سیلیسن ، ژرمانن ، استانن ، فسفرن ، آرسنن ، آنتیمونن ، بیسموتن ، تلورن و سلنن است. Xenes دارای خواص مواد فوق العاده ای هستند که در نتیجه پتانسیل شکستن محدودیت های مربوط به کاربردهای عملی سایر مواد دو بعدی را دارند. درباره لایه برداری اولتراسونیک زنها بیشتر بدانید!
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.