پراکندگی التراسونیک نانولوله های کربنی (CNT)
نانولوله های کربنی قوی و انعطاف پذیر اما بسیار منسجم هستند. پراکنده شدن آنها در مایعاتی مانند آب ، اتانول ، روغن ، پلیمر یا رزین اپوکسی دشوار است. سونوگرافی یک روش موثر برای به دست آوردن گسسته است – تک پراکنده – نانولوله های کربنی.
نانولوله های کربنی (CNT) در چسب ها، پوشش ها و پلیمرها و به عنوان پرکننده های رسانای الکتریکی در پلاستیک ها برای دفع بارهای استاتیک در تجهیزات الکتریکی و در پانل های بدنه خودرو قابل رنگ آمیزی الکترواستاتیک استفاده می شوند. با استفاده از نانولوله ها می توان پلیمرها را در برابر دما، مواد شیمیایی خشن، محیط های خورنده، فشارهای شدید و سایش مقاوم تر کرد. نانولوله های کربنی دو دسته هستند: نانولوله های تک جداره (SWNT) و نانولوله های چند جداره (MWNT).
به طور کلی، یک نانولوله درشت پراکندگی ابتدا توسط یک همزن استاندارد از قبل مخلوط می شود و سپس در راکتور سلول جریان اولتراسونیک همگن می شود. ویدئو زیر یک آزمایش آزمایشگاهی را نشان می دهد (فراصوت دسته ای با استفاده از یک UP400S) پراکنده کردن نانولوله های کربنی چند جداره در آب با غلظت کم. به دلیل ماهیت شیمیایی کربن، رفتار پراکندگی نانولوله ها در آب نسبتا دشوار است. همانطور که در ویدئو نشان داده شده است، می توان به راحتی نشان داد که فراصوت قادر به پراکنده نانولوله ها به طور موثر است.
پراکندگی SWNT های منفرد با طول بالا
یک مشکل عمده برای پردازش و دستکاری SWNT ها، حلالیت ذاتی لوله ها در حلال های آلی رایج و آب است. عامل دار شدن دیواره جانبی نانولوله یا انتهای باز برای ایجاد یک رابط مناسب بین SWNT ها و حلال عمدتا منجر به لایه برداری جزئی طناب های SWNT می شود.
در نتیجه، SWNT ها معمولا به جای اشیاء کاملا جدا شده به صورت بسته نرم افزاری پراکنده می شوند. هنگامی که شرایط بسیار سخت در طول پراکندگی اعمال می شود، SWNT ها به طول های بین 80 تا 200 نانومتر کوتاه می شوند. اگرچه این برای آزمایش های خاص مفید است، اما این طول برای اکثر کاربردهای عملی، مانند SWNT های نیمه هادی یا تقویت کننده بسیار کوچک است. درمان اولتراسونیک کنترل شده و خفیف (به عنوان مثال توسط UP200Ht با سونوترود 40 میلی متر) یک روش موثر برای آماده سازی پراکندگی های آبی از SWNTs های طولانی فردی است. توالی های اولتراسونیک خفیف کوتاه شدن را به حداقل می رساند و اجازه می دهد تا حداکثر حفظ خواص ساختاری و الکترونیکی را فراهم کند.
خالص سازی SWNT با استفاده از اولتراسونیک به کمک پلیمر
مطالعه اصلاح شیمیایی SWNT ها در سطح مولکولی دشوار است ، زیرا به دست آوردن SWNT های خالص دشوار است. امواج فراصوت SWNTs در یک محلول مونوکلروبنزن (MCB) پلی (متیل متاکریلات) PMMA و به دنبال آن فیلتراسیون یک راه موثر برای تصفیه SWNTs است. این روش تصفیه به کمک پلیمر اجازه می دهد تا ناخالصی ها را از SWNT های رشد یافته به طور موثر حذف کنید. (یوداساکا و همکاران.) کنترل دقیق دامنه اولتراسونیک اجازه می دهد تا برای محدود کردن آسیب به SWNTs.
هیلشر طیف گسترده ای از دستگاه های اولتراسونیک و لوازم جانبی برای پراکندگی کارآمد نانولوله ها.
- دستگاه های آزمایشگاهی فشرده تا 400 وات قدرت اولتراسوند برای پراکنده شدن در حجم های کوچکتر تا 2 لیتر
- UIP500hdT، UIP1000hdT . UIP1500hdT پردازنده های اولتراسونیک هستند که می توانند حجم های بیشتری را پردازش کنند.
- سیستم های اولتراسونیک 2 کیلو وات (UIP2000hdT) . 4 کیلو وات (UIP4000hdT) می تواند برای پراکندگی مقیاس تولید نانولوله های کربنی استفاده شود. این UIP10000 (10 کیلووات) و UIP16000 (16 کیلووات) می تواند در خوشه های چند واحد جداگانه برای پردازش در مقیاس بزرگ نانولوله های کربنی استفاده شود.”
تماس با ما! / از ما بپرسید!
ادبیات
- 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.