Yksittäisillä hiilinanoputkilla (SWNT: llä tai SWCNT: llä) on ainutlaatuisia ominaisuuksia, mutta niiden ilmaisemiseksi ne on erikseen dispergoitava. Yksikerroksisten hiilinanoputkien poikkeuksellisten ominaisuuksien täysimittaiseen hyödyntämiseen on putkien oltava irrotettuna täysin. SWNT: t, koska muut nanohiukkaset osoittavat erittäin suuria vetovoimaisia ​​voimia, tarvitaan tehokas ja tehokas tekniikka luotettavan deagglomeration ja dispersion kannalta. Vaikka yhteiset sekoittumistekniikat eivät tarjoa SWNT: ien tarvetta tarvitsevaa intensiteettiä vahingoittamatta niitä, suuritehoiset ultrasonics osoittautuvat pilkottavan ja hajonneeksi SWCNT: itä. Ultrasonaloituvat kavitaatiomaiset leikkausvoimat ovat riittävän voimakkaita liimausvoimien voittamiseksi, kun taas ultraääniintensiteetti voidaan säätää tarkasti SWCNT: iden vaurioitumisen välttämiseksi.

Ongelma:

Yksikerroksiset hiilinanoputket (SWCNT) eroavat monikerroksisista hiilinanoputkista (MWNT / MWCNT) niiden sähköisten ominaisuuksien perusteella. SWCNT: n kaistanleveys voi vaihdella nollasta 2 eV: iin ja niiden sähkönjohtavuusominaisuudet ovat metallisia tai puolijohtavia. Koska yksipuoliset hiilinanoputket ovat erittäin yhtenäisiä, yksi suurimmista esteistä SWCNT: n käsittelyssä on putkien luontainen liukenemattomuus orgaanisissa liuottimissa tai vedessä. SWCNT: n täyden potentiaalin hyödyntämiseksi tarvitaan yksinkertaisia, luotettavia ja skaalautuvia putkenpoiston prosesseja. Erityisesti CNT-sivuseinämien tai avoimien päiden funktionalisointi sopivan rajapinnan muodostamiseksi SWCNT: iden ja orgaanisen liuottimen välillä johtaa vain SWCNT: iden osittaiseen kuorintaan. Sen vuoksi SWCNT: t ovat useimmiten hajonneita niitteinä kuin yksittäisinä deaglomeroituja köysiä. Jos ehto hajon aikana on liian kovaa, SWCNT-arvoja lyhennetään 80-200 nm: n pituuteen. Useimmille käytännön sovelluksille, eli puolijohde- tai vahvistustekniikoille, tämä pituus on liian pieni.

Ratkaisu:

Ultrasonication on erittäin tehokas menetelmä hiilinanoputkien dispergoitumiselle ja deagglomeroitumiselle, koska ultraääni-aaltoja korkean intensiteetin ultraäänellä tuottaa kavitaatiota nesteissä. Nestemäisessä väliaineessa etenevät ääniaaltoja aiheuttavat vaihtelevat korkeapaine- (puristus-) ja matalapaineiset (harvinainen) syklit, joiden nopeudet riippuvat taajuudesta. Alhaisen paineen syklin aikana suuritehoiset ultraääni-aallot muodostavat pienet tyhjökuplat tai tyhjiöt nesteeseen. Kun kuplat saavuttavat tilavuuden, jossa ne eivät enää pysty absorboimaan energiaa, ne kutistuvat voimakkaasti korkeapaineisen syklin aikana. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Implosion aikana saavutetaan hyvin korkeita lämpötiloja (n. 5000 K) ja paineita (noin 2 000 m) paikallisesti. Kavitaatiokuplan implosio johtaa myös nestemäisiin suihkukoneisiin, joiden nopeus on jopa 280 m / s. Nämä nestevirtavirrat, jotka ovat peräisin Ultraääni kavitaatio, voittavat hiilinanoputkien väliset sidosvoimat ja siten nanoputket muuttuvat globaalisti. Lievä, kontrolloitu ultraäänikäsittely on sopiva menetelmä terapeuttisesti stabiloitujen suspensoitujen SWCNT-suspensioiden aikaansaamiseksi suurella pituudella. SWCNT: ien valvotussa tuotannossa Hielscherin ultraääniprosessorit mahdollistavat useiden ultraääniparametrien sarjan käytön. Ultraääniamplitudia, nestepainetta ja nestekoostumusta voidaan vaihdella vastaavasti spesifiseen materiaaliin ja prosessiin. Tämä tarjoaa vaihtelevia säätömahdollisuuksia, kuten

• sonotrode-amplitudit jopa 170 mikronia
• nestepaine jopa 10 baaria
• nesteen virtausnopeudet jopa 15 l / min (riippuen prosessista)
• neste-lämpötila jopa 80 ° C (muut lämpötilat pyydettäessä)
• materiaalin viskositeetti on enintään 100.000 cp

 

Lisäksi ultronaatio polymeeripohjaisena puhdistusmenetelmänä mahdollistaa epäpuhtauksien poistamisen aikuisista SWCNT: eistä tehokkaasti. On vaikeata tutkia SWCNT: ien kemiallista modifikaatiota molekyylitasolla, koska on vaikea saada puhdasta SWNT: ää. Kasvatetuilla SWCNT-yhdisteillä on monia epäpuhtauksia, kuten metallihiukkasia ja amorfisia hiiliä. SWCNT: ien ultronaatio poly (metyylimetakrylaatti) PMMA: n monoklooribentseeniin (MCB) ja sen jälkeen suodattamalla on tehokas tapa puhdistaa SWCNT: t. Tämä polymeerillä avustettu puhdistusmenetelmä mahdollistaa epäpuhtauksien poistamisen kehittyneistä SWCNT-yhdisteistä tehokkaasti. Ultraäänilaitteen amplitudin tarkka valvonta mahdollistaa SWCNT: iden vahingoittamisen tai rajoittamisen.

Ultraäänilaitteet

Hielscher tarjoaa korkean suorituskyvyn ultraääniprosessorit jokaisen äänenvoimakkuuden säästämiseksi. Ultraäänilaitteet 50 wattista 16 000 wattiin, jotka saattaisivat olla klustereissa, mahdollistavat sopivan ultraäänen löytämisen jokaiselle sovellukselle sekä laboratoriossa että teollisuudessa. Nanoputkien hienostuneeseen leviämiseen suositellaan jatkuvaa sonikointia. Hielscherin virtaussolujen käyttäminen mahdollistaa CNT-yhdisteiden hajottamisen nesteisiin, joilla on korkea viskositeetti, kuten polymeerit, korkean viskositeetin sulatteet ja kestomuovit.

Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja nanoputkien leviämisestä ja muutoksesta suuritehoisella ultraäänellä!