Boorin nitridin nanoputket – Kuorittu ja hajallaan sonikaatiolla

Ultrasonicationia käytetään onnistuneesti boorinitridinanoputkien (BNNT) käsittelyyn ja leviämiseen. Korkean intensiteetin sonikaatio tarjoaa homogeenisen detanglingin ja jakautumisen eri liuoksissa ja on siten tärkeä käsittelytekniikka BNNT: n sisällyttämiseksi liuoksiin ja matriiseihin.

Boorinnitridin nanoputkien ultraäänikäsittely

Boorinitridinanoputkien (BNNT) tai boorinitridinanorakenteiden, kuten nanosheettien ja nanoribbonien, sisällyttämiseksi nestemäisiin liuoksiin tai polymeerisiin matriiseihin tarvitaan tehokas ja luotettava dispersiotekniikka. Ultraääni dispersio tarjoaa tarvittavan energian kuorintaan, detangleen, hajottamiseen ja funktionalisoimaan boorinitridinanoputkia ja boorinitridinanorakenteita erittäin tehokkaasti. Erittäin intensiivisen ultraäänen (eli energian, amplitudi, aika, lämpötila ja paine) tarkasti säätökelpoisten prosessointiparametrien avulla käsittelyolosuhteet voidaan säätää yksilöllisesti kohdistettuun prosessitavoitteeseen. Tämä tarkoittaa, että ultraääni-intensiteettiä voidaan säätää spesifisen formulaation (BNNT: n laatu, liuotin, kiinteä-nestepitoisuus jne.) osalta, jolloin saadaan optimaaliset tulokset.

Boron nitride nanotubes (BNNTs) can be synthesized using sonication

Ultraäänipolku boorinitridi-nanokuppien syntetisoimiseksi
(tutkimus ja grafiikka: Yu et al. 2012)

Ultraääni-BNNT- ja BNN-prosessoinnin sovellukset kattavat koko alueen kaksiulotteisten boorinitridien nanorakenteiden (2D-BNN) homogeenisesta dispersiosta niiden funktionalisaatioon ja yksikerroksisen kuusikulmaisen boorinitridin kemialliseen kuorintaan. Alla esittelemme yksityiskohtaiset tiedot ultraääni-dispersiosta, kuorinnasta ja BNNT: n ja BNN: n funktionalisaatiosta.

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Dispersion of boron nitride nanotubes using high-intensity ultrasonicators from Hielscher Ultrasonics

Ultraääni-dispergointikoneet (2x UIP1000hdT) boorinitridinanoputkien käsittelyyn teollisessa mittakaavassa

Boorin nitridinanoputkien ultraääni dispersio

Kun boorinitridinanoputkia (BNNT) käytetään polymeerien vahvistamiseen tai uusien materiaalien syntetisoimiseen, matriisiin on dispergoitu tasaisesti ja luotettavasti. Ultraäänispergointiaineita käytetään laajalti nanomateriaalien, kuten CNT:iden, metallisten nanohiukkasten, ydinkuorihiukkasten ja muuntyyppisten nanohiukkasten, hajottamiseen toiseen vaiheeseen.
Ultraäänispergaatiota on onnistuneesti sovellettu BNNT:n detangleen ja jakeluun tasaisesti vesi- ja ei-vesiliukoissa, mukaan lukien etanoli, PVP-etanoli, TX100-etanoli sekä erilaiset polymeerit (esim. polyuretaani).
Yleinen käytetty pinta-aktiivinen aine ultraäänellä valmistetun BNNT- dispersion stabiloimiseksi on 1%wt natriumdodekyylisulfaattiliuos (SDS). Esimerkiksi 5 mg:n BNNT:t dispergoituvat ultraäänellä injektiopulloon, jossa on 5 ml 1%wt. SDS-liuosta käyttäen ultraäänianturin tyyppistä dispergaattoria, kuten UP200St (26kHz, 200W).

BNNT:iden vesinen dispersio ultraäänellä

Vahvan van der Waals -vuorovaikutuksen ja hydrofobisen pinnan vuoksi boorinitridinanoputket ovat huonosti dispergoituvia vesipohjaisissa liuoksissa. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi Jeon et al. (2019) käytti Pluronic P85: tä ja F127: ää, joilla on sekä hydrofiilisiä ryhmiä että hydrofobisia ryhmiä BNNT: n funktionalisoimiseksi sonikaatiossa.

Length reduction and cutting of boron nitride nanotubes (BNNTs) by high-intensity ultrasonication

SEM-kuvia lyhennetyistä BNNT:istä eri sonikaatioiden jälkeen. Kuten on osoitettu, näiden BNNT:iden pituudet pienenevät kumulatiivisen sonikaatioajan pidentyessä.
(tutkimus ja kuva: Lee et al. 2012)

Boorinitridinanosheettien pinta-aktiivinen kuorinta sonikaatiolla

Lin et al. (2011) esittää puhtaan menetelmän kuusikulmaisen boorinitridin (h-BN) kuorinnaksi ja dispersioksi. Kuusikulmaista boorinitridiä pidetään perinteisesti liukenemattomana veteen. He pystyivät kuitenkin osoittamaan, että vesi on tehokas kuorimaan kerrostut h-BN-rakenteet ultrasonicationilla, muodostaen h-BN-nanosheettien "puhtaita" vesipergmenttejä ilman pinta-aktiivisia aineita tai orgaanista funktionalisointia. Tämä ultraääni kuorintaprosessi tuotti harvakerroksisia h-BN-nanosheetit sekä yksikerroksiset nanosheet- ja nanoribbon-lajit. Useimpien nanolevyjen sivuttaiskoot pienenivät, mikä johtui sonikaatioavusteisen hydrolyysin aiheuttamasta vanhempien h-BN-levyjen leikkaamisesta (ammoniakkitestin ja spektroskopiatulosten perusteella). Ultraäänellä indusoitu hydrolyysi edisti myös h-BN-nanosheettien kuorintaa liuottimen polariteettivaikutuksen avuksi. Näiden "puhtaiden" vesisten dispersiotten h-BN-nanosetit osoittivat hyvää jalostettavuutta ratkaisumenetelmillä, jotka säilyttivät fyysiset ominaisuutensa. Veteen dispergoituneet h-BN-nanosheetit osoittivat myös voimakasta affiniteettia ferritiinin kaltaisiin proteiineihin, mikä viittaa siihen, että nanosheetin pinnat olivat saatavilla uusia biokonjugaatioita vastaan.

Ultraääni nano-dispersio ultrasonicatorilla UP400St

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Ultraäänikavitaatio- ja leikkausvoimia käyttävä sonomekaaninen dispersiomenetelmä on puhtaasti fyysinen sekoitusmenetelmä, jonka on osoitettu kykenevän eristämään BNNT:t ja vakauttamaan yksittäiset BNNT:t säilyttäen samalla niiden eheyden ja luontaiset ominaisuudet. Sopivan ultraäänienergian (Ws/ml) eli säädettävän amplitudi- ja sonikaatiokeston soveltaminen ultraääniespergaatio voi irrottaa ja hajottaa BNNTS:n tasaisesti. Korkeampia amplitudia ja pidempiä sonikaatioita voidaan käyttää, jos boorinitridi-nanoputkien pituutta on lyhennety. Lue lisää BNNT:n ultraäänikoon pienentämisistä ja pituuden katkaisusta seuraavasta osasta.

Boorinitridi nanoputkien ultraäänikoon pienentäminen ja leikkaaminen

Boorinitridinanoputkien pituudella on keskeinen rooli BNNT:n myöhemmässä jalostuksessa polymeeriksi ja muuksi funktionalisoiduksi materiaaliksi. Sen vuoksi on tärkeää, että BNNT:n sonikaatio liuottimena ei ainoastaan erottamaan BNNT:tä yksittäin, vaan myös lyhentämään bambulla strukturoituja BNNT:itä valvotuissa olosuhteissa. Lyhennetyillä BNNT:illä on paljon pienempi mahdollisuus niputtaa komposiittivalmistus. Lee at al. (2012) osoitti, että funktionalisoitujen BNNT:iden pituutta voidaan ultrasonoimalla lyhentää tehokkaasti >10 μm:stä ∼500nm:iin. Heidän kokeensa viittaavat siihen, että BNNT: n tehokas ultraääni dispersio liuoksessa on tarpeen tällaiseen BNNT-koon pienentämiseen ja leikkaamiseen.

Boron nitride nanotubes can be efficiently dispersed and reduced in length using high-intensity ultrasonication

c) Hyvin hoiperevat mPEG-DSPE/BNNT:t vedessä (2 tunnin sonikoinnin jälkeen). d) MPEG-DSPE-molekyylin funktionalisoima BNNT:n kaavamainen edustaja
(tutkimus ja kuva: Lee et al. 2012)

Ultrasonic dispersion is a well established technique to disperse and exfoliate boron nitride nanotubes.

Ultrasonic homogenisaattori UP400St boorinitridinanoputkien (BNNT) dispersiota varten

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Korkean suorituskyvyn ultraääniastiat BNNT-käsittelyyn

Hielscher-ultraäänilaitteiden älykkäät ominaisuudet on suunniteltu takaamaan luotettava toiminta, toistettavissa oleva lopputulos ja käyttäjäystävällisyys. Toiminta-asetuksiin pääsee helposti käsiksi ja niihin voi soittaa intuitiivisen valikon kautta, johon pääsee digitaalisen värikosketusnäytön ja selaimen kaukosäätimen kautta. Siksi kaikki käsittelyolosuhteet, kuten nettoenergia, kokonaisenergia, amplitudi, aika, paine ja lämpötila, kirjataan automaattisesti sisäänrakennetulle SD-kortille. Näin voit tarkistaa ja vertailla aiempia sonikaatioajoja sekä optimoida boorinitridinanoputkien ja nanomateriaalien kuorinta- ja dispersioprosessin mahdollisimman tehokkaasti.
Hielscher Ultrasonics -järjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti korkealaatuisten BNNT:iden valmistukseen. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti jatkuvasti tuottaa tavallisilla sonotrodeilla (ultraäänianturit / sarvet). Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla. Niiden kestävyyden ja vähäisen huollon vuoksi ultraäänipullaus- ja dispergointijärjestelmämme asennetaan yleisesti raskaisiin sovelluksiin ja vaativiin ympäristöihin.
Hielscher Ultrasonics’ teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudit. Jopa 200 μm:n amplitudit voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7-toiminnassa. Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla.
Hielscher ultraääniprosessorit boorinitridinanoputkien sekä CNT: n ja grafeenin hajottamiseen ja kuorintaan on jo asennettu maailmanlaajuisesti kaupallisessa mittakaavassa. Ota yhteyttä nyt keskustellaksesi BNNT-valmistusprosessistasi! Kokenut henkilökuntamme jakaa mielellään lisää tietoa kuorintaprosessista, ultraäänijärjestelmistä ja hinnoittelusta!
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

erätilavuus Virtausnopeus Suositeltavat laitteet
1 - 500 ml 10 - 200 ml / min UP100H
10 - 2000 ml 20 - 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 - 20L 0.2 - 4 l / min UIP2000hdT
10 - 100 litraa 2 - 10 l / min UIP4000hdT
n.a 10 - 100 l / min UIP16000
n.a suuremmat klusterin UIP16000

Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!

Kysy lisä tietoja

Käytä alla olevaa lomaketta pyytääksesi lisätietoja ultraääniprosessoreista, sovelluksista ja hinnasta. Olemme iloisia voidessamme keskustella prosessista kanssasi ja tarjota sinulle ultraäänijärjestelmä, joka täyttää vaatimuksesi!









Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.

Kirjallisuus / Referenssit



Tosiasiat, jotka kannattaa tietää

Boorinnitridin nanoputket ja nanomateriaalit

Boorinitridinanoputket tarjoavat ainutlaatuisen atomirakenteen, joka on koottu kuusikulmaan verkkoon järjestetyistä boori- ja typpiatomista. Tämä rakenne antaa BNNT: lle lukuisia erinomaisia luontaisia ominaisuuksia, kuten ylivoimainen mekaaninen lujuus, korkea lämmönjohtavuus, sähköisesti eristävä käyttäytyminen, pietsosähköinen ominaisuus, neutronisuojauskyky ja hapettumiskestävyys. 5 eV:n kaistan aukkoa voidaan virittää myös poikittaissähkökentillä, mikä tekee BNNT:stä mielenkiintoisen elektronisten laitteiden osalta. Lisäksi BNNT:illä on korkea hapettumiskestävyys jopa 800 °C:een asti, ne osoittavat erinomaista pietsosähköisyyttä ja voivat olla hyvä huoneenlämmössä olevan vedyn varastointimateriaali.

BNNTs vs Graphene: BNNT:t ovat grafeenin rakenteellisia analogeja. Suurin ero boorinitridipohjaisien nanomateriaalien ja niiden hiilipohjaisen vastineen välillä on atomien välisten sidosten luonne. Hiilinanomateriaalien C-C-sidos on puhtaasti kovalenttinen, kun taas B-N-sidokset ovat osittain ionisia sp2-hybridisoidun B-N:n e−-parien vuoksi. (vrt. Emanet ym. 2019)

BNNTs vs. Carbon Nanotubes: Boorinitridinanoputkissa (BNNT) on samanlainen putkimainen nanorakenne kuin hiilinanoputkissa (CNT), joissa boori- ja typpiatomit on järjestetty kuusikulmaiseen verkkoon.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.