Technologie des ultrasons Hielscher

Comment Disperser unique Walled Carbon Nanotubes Individuellement

Les nanotubes de carbone à paroi simple (SWNT ou SWCNT) ont des caractéristiques uniques, mais pour les exprimer, ils doivent être dispersés individuellement. Pour tirer pleinement parti des caractéristiques exceptionnelles des nanotubes de carbone à paroi simple, les tubes doivent être démêlés le plus complètement possible. Les SWNT comme les autres nanoparticules montrent des forces d'attraction très élevées, de sorte qu'une technique puissante et efficace est nécessaire pour une désagglomération et une dispersion fiables. Alors que les techniques de mélange courantes ne fournissent pas l'intensité nécessaire pour démêler les SWNT sans les endommager, il est prouvé que les ultrasons de haute puissance détruisent et dispersent les SWCNT. Les forces de cisaillement cavitationnelles générées par ultrasons sont suffisamment puissantes pour surmonter les forces de liaison, tandis que l'intensité des ultrasons peut être ajustée avec précision pour éviter les dommages des SWCNT.

Problème:

Les nanotubes de carbone à paroi simple (SWCNT) diffèrent des nanotubes de carbone à parois multiples (MWNT / MWCNT) par leurs propriétés électriques. La bande interdite des SWCNT peut varier de zéro à 2 eV et leur conductivité électrique présente un comportement métallique ou semi-conducteur. Comme les nanotubes de carbone à simple paroi sont hautement cohésifs, l'un des principaux obstacles au traitement des SWCNT est l'insolubilité inhérente des tubes dans les solvants organiques ou dans l'eau. Pour utiliser tout le potentiel des SWCNT, un processus de désagglomération simple, fiable et évolutif des tubes est nécessaire. En particulier, la fonctionnalisation des parois latérales des CNT ou des extrémités ouvertes pour créer une interface appropriée entre les SWCNT et le solvant organique conduit à une exfoliation partielle des SWCNT seulement. Par conséquent, les SWCNT sont principalement dispersés sous la forme de faisceaux plutôt que de cordes désagglomérées individuelles. Si la condition pendant la dispersion est trop sévère, les SWCNT seront raccourcis à des longueurs comprises entre 80 et 200 nm. Pour la majorité des applications pratiques, c'est-à-dire pour les SWCNT semiconducteurs ou renforçateurs, cette longueur est trop petite.

Solution :

L'ultrasonication est une méthode très efficace de dispersion et de désagglomération des nanotubes de carbone, car les ondes ultrasonores d'ultrasons de haute intensité génèrent de la cavitation dans les liquides. Les ondes sonores propagées dans le milieu liquide entraînent des alternances de cycles haute pression (compression) et basse pression (raréfaction), avec des vitesses dépendant de la fréquence. Pendant le cycle à basse pression, les ondes ultrasoniques à haute intensité créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Lorsque les bulles atteignent un volume auquel elles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles s'effondrent violemment lors d'un cycle à haute pression. Ce phénomène est appelé cavitation. Pendant l'implosion, des températures très élevées (environ 5000K) et des pressions (environ 2000atm) sont atteintes localement. L'implosion de la bulle de cavitation se traduit également par des jets de liquide pouvant atteindre une vitesse de 280 m / s. Ces courants de jets de liquide résultant de cavitation à ultrasons, Surmonter les forces de liaison entre le carbone et donc Nanotubes, les nanotubes deviennent désagrégée. Un traitement par ultrasons doux, contrôlé est une méthode appropriée pour créer des suspensions stabilisées par des tensioactifs SWCNT dispersés de longueur élevé. Pour la production contrôlée de SWCNTs, processeurs à ultrasons Hielscher permet de faire fonctionner à une large gamme de jeux de paramètres à ultrasons. L'amplitude ultrasonique, la pression de liquide et la composition liquide peut faire varier respectivement la matière spécifique et le processus. Cette offre des possibilités variables d'ajustements, tels que

  • les amplitudes de sonotrode pouvant aller jusqu'à 170 microns
  • des pressions de liquide allant jusqu'à 10 bars
  • des débits de liquide pouvant atteindre 15 litres / min (en fonction du procédé)
  • températures de liquide allant jusqu'à 80 degrés C (autres températures sur demande)
  • la viscosité du produit jusqu'à 100.000cp

 

En outre, ultrasonication comme un procédé de purification assistée polymère permet d'éliminer les impuretés de SWCNT comme cultivés, de façon efficace. Il est difficile d'étudier la modification chimique de SWCNTs au niveau moléculaire, car il est difficile d'obtenir SWNT pur. En tant que cultivé SWCNTs contiennent beaucoup d'impuretés, telles que des particules métalliques et les carbones amorphes. Ultrasonication de SWCNT dans un monochlorobenzène (MCB) solution de poly (méthacrylate de méthyle) PMMA suivie d'une filtration est un moyen efficace pour purifier les SWCNT. Cette méthode de purification polymère assistée permet l'élimination d'impuretés à partir de SWCNT comme cultivés de manière efficace. Un contrôle précis de l'amplitude de ultrasonication permet d'éviter ou de limiter les endommager SWCNTs.

Carbon Nanotubes dispersion

 

dispositifs à ultrasons Hielscher sont l'idéal

dispersion par ultrasons de nanotubes (UP400S)

Faits sur SWNT– diamètre d'env. 1 nm, avec un tube million de fois plus– force extrême & rigidité– ténacité très élevée– très haute conductivité électronique et thermique– comportement métallique ou semi-conductrice

ultrasons de puissance est souvent le seul outil fiable pour disperser des nanotubes et démêlez

Avec dispersion CNTs dispositif de laboratoire Hielscher UP50H

Equipement ultrasonique

Hielscher offre de hautes performances Processeurs Ultrasons pour la sonication de chaque volume. Les dispositifs à ultrasons de 50 watts jusqu'à 16,000 watts, ce qui pourrait mettre en place en grappes, permettent de trouver les ultrasons pour chaque application appropriée, dans le laboratoire, ainsi que dans l'industrie. Pour la dispersion des nanotubes sophistiquée, il est recommandé une sonication continue. Utilisation des cellules d'écoulement de Hielscher, il devient possible de se disperser dans des liquides de nanotubes de carbone viscosité élevée tels que des polymères, des masses fondues à haute viscosité et thermoplastiques.

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Qu'il faut savoir

Les dispositifs à ultrasons sont souvent désignés en tant que sonde de sonication, homogénéisation par ultrasons, lyser sonique, disrupteur à ultrasons, broyeur à ultrasons, sono-ruptor, sonificateur, désintégrateur sonique, de rupture de cellules, disperseur à ultrasons ou dissolveur. Les différents termes résultent des diverses applications qui peuvent être remplies par sonication.